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慢性根尖周炎(chronic apical periodontitis,CAP)是一种以炎症性肉芽组织形成和骨质破坏为主要病理特征的疾病,基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMPs)在慢性根尖周炎的炎症发展和骨病损扩散中发挥重要作用。MMP-13属于MMPs家族,是一种间质胶原酶,可由成骨细胞、巨噬细胞、浆细胞分泌,在慢性根尖周炎的骨吸收中起着关键作用,且与根尖周肉芽肿向根尖囊肿的转化关系密切。牙髓卟啉单胞菌(Porhyromonas endodontalis,P.e)的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)是根尖周炎症的强刺激因素,我们的前期研究已证明P.e LPS诱导成骨细胞产生白细胞介素(interleukin,IL)-1、IL-6、IL-23、巨噬细胞集落刺激因子(macrophage colony stimulating factor,M-CSF)和Wnt5a等多种炎症因子,其中IL-6、M-CSF和Wnt5a的表达与核因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路有关,我们还证明了P.e LPS刺激成骨细胞后有效地激活了NF-κB信号通路。然而,关于P.e LPS诱导成骨细胞中MMP-13表达的情况及是否与NF-κB信号通路有关未见报道。 SIRT1是广泛存在于哺乳动物细胞内的一种蛋白,是沉默信息调节因子(sirtuin,SIRT)蛋白质家族的一员,它是Ⅲ类组蛋白去乙酰化酶,在脂代谢、糖代谢以及调节胰岛素分泌中发挥重要作用。近几年,学者们开始探索SIRT1在炎症反应中的作用,发现SIRT1在各种组织细胞中发挥了良好的抗炎作用。SIRT1主要的抗炎机制之一就是它能通过去乙酰化作用于NF-κB的p65亚基,抑制NF-κB下游靶基因的转录,进而减少IL-1、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-alpha,TNF-α)等炎症因子的产生。然而,在成骨细胞中,SIRT1是否参与调控P.e LPS诱导的慢性根尖周炎相关炎症因子的表达以及SIRT1是否参与调控P.e LPS激活的NF-κB信号通路仍不清楚。 目的: 观察P.e LPS对小鼠成骨细胞MC3T3-E1细胞MMP-13mRNA表达和MMP-13蛋白分泌水平的影响,以及NF-κB信号通路在P.e LPS诱导小鼠成骨细胞MMP-13表达中的作用;探索P.e LPS作用的小鼠成骨细胞中SIRT1蛋白的变化及SIRT1是否参与了MMP-13表达的调控,以及SIRT1蛋白对NF-κB信号通路的调控作用。以期为研究慢性根尖周炎根尖区骨破坏的发生发展机制提供依据,同时为炎症性骨破坏寻找新的治疗靶点。 方法: 1、培养(P.e),提取LPS,并鉴定。 2、培养MC3T3-E1细胞。 3、运用实时逆转录聚合酶链反应(real-time reverse transcription-polymerase chain reaction,real-time PCR)检测不同浓度、不同作用时间的P.e LPS刺激MC3T3-E1细胞后MMP-13在mRNA水平表达的变化;分别用Bay11-7082(NF-κB抑制剂)、白藜芦醇(resveratrol,RES)(SIRT1激动剂)、EX-527(SIRT1抑制剂)预处理细胞后,再用P.e LPS刺激,检测MMP-13mRNA表达的变化。 4、运用酶联免疫吸附试验(enzyme-like immunosorbent assay,ELISA)检测不同作用时间的P.e LPS刺激MC3T3-E1细胞后MMP-13蛋白分泌水平的变化;检测分别用Bay11-7082、白藜芦醇、EX-527预处理细胞后,再用P.e LPS刺激,MMP-13蛋白分泌水平的变化。 5、运用蛋白质印迹(Western blot)技术,检测P.e LPS刺激MC3T3-E1细胞0-48h后SIRT1蛋白表达的变化;分别用白藜芦醇、EX-527预处理细胞后,再用P.e LPS刺激细胞,SIRT1蛋白表达的变化以及NF-κB乙酰化水平的变化。 6、用双萤光素酶报告基因(Dual luciferase reporter gene)系统检测白藜芦醇、EX-527对MC3T3-E1细胞NF-κB转录活性的影响。 7、用染色质免疫沉淀(Chromatin Immunoprecipitation,ChIP)的方法,检测P.e LPS是否能促使NF-κBp65亚基与MMP-13启动子结合,同时确定MC3T3-E1细胞中MMP-13启动子上的NF-κBp65亚基的结合位点;分别用白藜芦醇、EX-527预处理细胞后,再用P.e LPS刺激细胞,观察白藜芦醇和EX-527对NF-κBp65亚基与MMP-13启动子结合的影响。 结果: 1、P.e LPS诱导MC3T3-E1细胞MMP-13的表达增多,且随着P.e LPS刺激强度的增大,MMP-13基因的转录水平和MMP-13蛋白分泌水平也增加。 2、NF-κB以正调节方式参与了P.e LPS诱导MC3T3-E1细胞表达MMP-13的过程。(1)用NF-κB抑制剂BAY11-7028预处理MC3T3-E1细胞后,P.e LPS诱导的MMP-13mRNA表达减少,且MMP-13蛋白分泌减少;(2)20μg/ml P.e LPS刺激MC3T3-E1细胞1h,促使NF-κBp65亚基绑定于与MMP-13启动子的-400~-200bp区域。 3、SIRT1蛋白以负调节方式参与了P.e LPS诱导MC3T3-E1细胞表达MMP-13的过程。(1)P.e LPS刺激MC3T3-E1细胞引起细胞内SIRT1蛋白水平降低,且呈现时间依赖性;白藜芦醇(SIRT1激动剂)预处理MC3T3-E1细胞,使细胞内SIRT1蛋白增加,EX-527(SIRT1抑制剂)预处理使SIRT1蛋白减少;(2)用SIRT1激动剂白藜芦醇预处理MC3T3-E1细胞后,P.e LPS诱导的MMP-13mRNA表达和蛋白分泌水平均减少,而SIRT1抑制剂EX-527则作用相反。 4、SIRT1抑制了P.e LPS刺激的MC3T3-E1细胞中NF-κB的转录活性,抑制了NF-κBp65与MMP-13启动子的结合,并降低了NF-κBp65亚单位的乙酰化水平。(1)白藜芦醇使P.e LPS诱导的MC3T3-E1细胞中NF-κB转录活性降低,EX-527使NF-κB转录活性升高;(2)白藜芦醇抑制了P.e LPS诱导的MC3T3-E1细胞中NF-κBp65与MMP-13启动子的结合,EX-527则促进了NF-κBp65与MMP-13启动子的结合;(3)白藜芦醇使P.e LPS诱导的MC3T3-E1细胞中乙酰化的NF-κBp65减少,EX-527使乙酰化的NF-κBp65增多。 结论: 1、P.e LPS诱导成骨细胞MMP-13的基因表达和蛋白分泌增多。 2、成骨细胞中,SIRT1和NF-κB参与P.e LPS诱导MMP-13表达的过程。 3、SIRT1蛋白通过抑制NF-κB信号通路下调P.e LPS诱导的成骨细胞MMP-13的表达。