二甲雙胍對(duì)實(shí)驗(yàn)性糖尿病牙周炎大鼠牙周組織的影響

黃輝　黃炫賡　于大海

[摘要] 目的 研究實(shí)驗(yàn)性糖尿病牙周炎大鼠牙周組織的變化，探討二甲雙胍對(duì)其影響。 方法 將240只雄性大鼠隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組（二甲雙胍治療）、糖尿病牙周炎組、牙周炎組和空白對(duì)照組，每組各60只大鼠。動(dòng)物模型建立后3周、6周和9周分批處死10只大鼠取樣，測(cè)量實(shí)驗(yàn)牙近中牙槽嵴頂至釉牙骨質(zhì)界的距離（CEJ-A），比較各組光密度值。 結(jié)果 在術(shù)后3周、6周和9周3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)組大鼠的CEJ-A和光密度值高于空白對(duì)照組而低于糖尿病牙周炎組和單純牙周炎組；而且隨著時(shí)間的推移，糖尿病牙周炎組和單純牙周炎組的CEJ-A值逐漸升高，實(shí)驗(yàn)組CEJ-A值逐漸下降，空白對(duì)照組則沒有明顯變化；除實(shí)驗(yàn)組光密度值逐漸下降，其他三組則沒有明顯變化。 結(jié)論 二甲雙胍對(duì)實(shí)驗(yàn)性糖尿病牙周炎大鼠的牙周組織具有保護(hù)作用。

[關(guān)鍵詞] 二甲雙胍；大鼠；糖尿?。谎乐苎?/p>

[中圖分類號(hào)] R781.4 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-9701（2018）04-0043-04

[Abstract] Objective To investigate the changes in periodontium in rats with experimental diabetic periodontitis and estimate the influence of metformin on the periodontium. Methods 240 male rats were divided randomly to experimental group（metformin treatment）， diabetic periodontitis group， periodontitis group and control group， with 60 rats in each group. Every 10 rats were sacrificed at the time point of 3 weeks， 6 weeks and 9 weeks after the establishment of the model. The distance from alveolar crest to cemento-enamel junction（CEJ-A） was measured， and the optical density value amorg groups was compared. Results At postoperative 3w， 6w and 9w time points， the CEJ-A distance and optical density in the experimental group was higher than that of the control group， while less than that of the diabetic periodontitis group and periodontitis group. CEJ-A value in the diabetic periodontitis group and periodontitis group gradually increased over time， meanwhile， the value of the experimental group descended eventually， and that of the control group remained no noticeable changes. By contrast， optical density of experimental group gradually descended， while that of the other groups remained no changes. Conclusion Metformin has protective effect on periodontium of rats with experimental diabetic periodontitis.

[Key words] Metformin； Rat； Diabetes； Periodontitis

牙周炎在糖尿病人群中發(fā)病率較高，糖尿病人群中合并牙周炎者可高達(dá)85%～90%[1]。糖尿病可增加牙周炎的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)和加重牙周組織破壞程度，牙周炎與糖尿病相互影響，互為高危因素，牙周炎已被認(rèn)為是糖尿病的第六大并發(fā)癥[2]。作為治療2 型糖尿病的一線用藥，二甲雙胍亦具有一定的抗炎[3]、抗氧化作用[4]。本研究探討二甲雙胍對(duì)實(shí)驗(yàn)性糖尿病牙周炎大鼠牙周組織的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

從廣西醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心分批采購?fù)N系的清潔級(jí)Wistar雄性大鼠240只，200 g左右/只。由電腦生成隨機(jī)數(shù)字，并由此隨機(jī)分成實(shí)驗(yàn)組（糖尿病牙周炎大鼠+二甲雙胍治療）、糖尿病牙周炎組、單純牙周炎組和空白對(duì)照組，每組各60只大鼠。

1.2 方法

1.2.1 主要試劑和儀器 Caspase-3兔抗鼠多克隆抗體（CST公司，批號(hào)：9662S），免疫組化檢測(cè)試劑盒（北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司，批號(hào)：K175622F），圖像分析軟件（美國BIO-RAD Laboratories公司），顯微鏡（日本OLYMPUS公司）。

1.2.2 糖尿病模型建立 大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)3 d，給予足量的飼料，自由飲水。禁食12 h，鏈脲佐菌素（STZ）使用前用0.1 mol/L pH4.5的枸櫞酸緩沖液配制成2%濃度，按照60 mg/kg的劑量，一次性腹腔注射。3 d后取鼠尾靜脈血檢測(cè)血糖，血糖濃度≥19 mmol/L納入實(shí)驗(yàn)組；<19 mmol/L則繼續(xù)腹腔注射STZ（30 mg/kg），3 d后再測(cè)血糖，血糖濃度≥19 mmol/L繼續(xù)納入實(shí)驗(yàn)組，<19 mmol/L排除。

1.2.3 牙周炎模型建立 實(shí)驗(yàn)組、糖尿病牙周炎組大鼠在糖尿病模型建立3 d后，以及單純牙周炎組大鼠在喂養(yǎng)3 d后用10%的水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠，用直徑0.2 mm正畸結(jié)扎絲加絲線結(jié)扎大鼠右上頜第一磨牙牙頸部?？瞻讓?duì)照組大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)3 d后，注射同等劑量的檸檬酸緩沖液。3 d后10%的水合氯醛腹腔注射麻醉大鼠，不作干預(yù)待其自然蘇醒。

1.2.4 模型建立后的喂養(yǎng) 實(shí)驗(yàn)組、糖尿病牙周炎組、單純牙周炎組及空白對(duì)照組繼續(xù)普通飼料喂養(yǎng)。實(shí)驗(yàn)組大鼠給予二甲雙胍100 mg/（kg·d）灌胃，其他組給予同體積蒸餾水灌胃。

1.3檢測(cè)指標(biāo)

1.3.1 標(biāo)本采集 在結(jié)扎后3周、6周和9周，每組每批處死10只大鼠，斷頭法處死大鼠，迅速分離大鼠上頜骨，在上頜中線處將其一分為二。通過大體照片及X線片觀察右上頜第一磨牙牙槽骨吸收情況，截取的組織塊脫鈣、梯度脫水、石蠟包埋、切片，用于HE染色和細(xì)胞凋亡蛋白檢測(cè)。

1.3.2 骨吸收測(cè)量 將石蠟切片用蘇木素-伊紅（hematoxylin and eosin，HE）染色，德國DMR+Q550病理圖像分析儀測(cè)量釉牙骨質(zhì)界（CEJ）至第一磨牙近中牙槽嵴頂（A）的垂直距離（CEJ-A），以評(píng)價(jià)各組大鼠右上頜第一磨牙牙槽骨的吸收情況，均取5張切片的平均值。

1.3.3 光密度值檢測(cè) 按說明進(jìn)行操作。結(jié)果判斷：Caspase-3陽性染色為細(xì)胞質(zhì)和（或）細(xì)胞內(nèi)棕黃色顆粒著色。將切片在高倍鏡下（×400）觀察，并隨機(jī)選取3個(gè)有陽性細(xì)胞密集面且不重疊的視野，計(jì)算陽性細(xì)胞的平均光密度，以光密度值表示Caspase-3蛋白表達(dá)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)量資料采用重復(fù)測(cè)量方差分析，按α=0.05水準(zhǔn)，P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組CEJ-A和光密度值術(shù)后變化

所有實(shí)施步驟均由同一人完成。最終完成120只大鼠標(biāo)本的采集，各組各指標(biāo)數(shù)據(jù)見表1。

2.2 CEJ-A重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)方差分析結(jié)果

見表2。CEJ-A的時(shí)間因素（F時(shí)間=93.860，P<0.001）以及時(shí)間和分組的交互作用（F時(shí)間×分組=82.579，P<0.001）有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示CEJ-A有隨時(shí)間變化的趨勢(shì)并且時(shí)間因素的作用隨著分組的不同而不同。結(jié)合表3和圖1可直觀地看到，CEJ-A在不同組別、不同時(shí)間點(diǎn)方面有差異（F分組=1667.183，P<0.001）。在術(shù)后3周、6周和9周3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，CEJ-A值最高為糖尿病牙周炎組，其次為單純牙周炎組，再次實(shí)驗(yàn)組，空白對(duì)照組則最低；而且隨著時(shí)間的推移，糖尿病牙周炎和單純牙周炎組的CEJ-A值逐漸升高，實(shí)驗(yàn)組逐漸下降，空白對(duì)照組則沒有明顯變化。

2.3 光密度重復(fù)測(cè)量數(shù)據(jù)方差分析結(jié)果

如表2、表3所示，光密度的時(shí)間因素（F時(shí)間=197.396，P<0.001）、時(shí)間和分組的交互作用（F時(shí)間×分組=203.896，P<0.001）以及分組因素（F分組=125.735，P<0.001）差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，提示光密度有隨時(shí)間變化的趨勢(shì)，在不同組別、不同時(shí)間點(diǎn)有差異。結(jié)合圖2可直觀地看到，在術(shù)后3周、6周和9周3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，光密度值最高是糖尿病牙周炎組，其次是單純牙周炎組，再次實(shí)驗(yàn)組，空白對(duì)照組則最低；而且隨著時(shí)間的推移，除實(shí)驗(yàn)組的光密度值逐漸下降，其他三組則沒有明顯變化。

3討論

牙周炎是在病原體及其產(chǎn)物作用下，局部組織內(nèi)免疫細(xì)胞大量浸潤釋放炎癥介質(zhì)，進(jìn)一步激活巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞釋放細(xì)胞因子，大量炎性介質(zhì)介導(dǎo)免疫細(xì)胞黏附聚集到炎癥部位，從而造成局部組織破壞[5]。而糖尿病可引起持續(xù)更久的炎癥反應(yīng)，更多的附著喪失，更嚴(yán)重的牙槽骨吸收，使骨修復(fù)能力明顯受損，妨礙新骨形成[6]。已有研究表明，糖尿病牙周炎大鼠牙周組織中骨襯細(xì)胞、成骨細(xì)胞和牙周膜成纖維細(xì)胞的凋亡增加，成骨細(xì)胞數(shù)目降低，骨形成減少[7]。在本次研究中我們也發(fā)現(xiàn)，在術(shù)后3周、6周和9周3個(gè)時(shí)間點(diǎn)，CEJ-A值最高是糖尿病牙周炎組，其次是單純牙周炎組，再次實(shí)驗(yàn)組，空白對(duì)照組則最低；而且隨著時(shí)間的推移，糖尿病牙周炎和單純牙周炎組的CEJ-A值逐漸升高，實(shí)驗(yàn)組逐漸下降，空白對(duì)照組則沒有明顯變化。這說明糖尿病牙周炎大鼠牙周組織破壞最嚴(yán)重，其次是單純牙周炎者，破壞較少的是使用二甲雙胍喂養(yǎng)的大鼠牙周組織，提示二甲雙胍對(duì)糖尿病牙周炎大鼠牙周組織具有保護(hù)作用。

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞死亡的另一種形式，其機(jī)制是細(xì)胞內(nèi)特定的信號(hào)分子啟動(dòng)，且由基因調(diào)控的自我消亡過程。炎癥細(xì)胞的凋亡參與牙周炎的發(fā)生、發(fā)展過程[8]，而細(xì)胞凋亡在牙周炎牙槽骨吸收中起著重要作用[9]。Mashat等[10]研究曾表明糖尿病可增加Caspase-3的活性，并證實(shí)糖尿病牙周炎牙周組織喪失的重要機(jī)制是成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞凋亡的增強(qiáng)。二甲雙胍（Metformin）是 2型糖尿病治療的一線用藥，目前研究指出二甲雙胍可以抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生[11，12]。為進(jìn)一步探討二甲雙胍對(duì)骨組織的保護(hù)作用機(jī)制，我們也對(duì)大鼠牙周組織Caspase-3的表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。Caspase-3是Caspase家族在凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)中最為關(guān)鍵的凋亡蛋白酶。Caspase-3激活后，可降解DNA損傷修復(fù)酶，同時(shí)激活核酸內(nèi)切酶，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[13]。在研究中發(fā)現(xiàn)，光密度值表達(dá)最高的是糖尿病牙周炎組，其次是單純牙周炎組，再次實(shí)驗(yàn)組，空白對(duì)照組則最低；而且隨著時(shí)間的推移，除實(shí)驗(yàn)組的光密度值表達(dá)逐漸下降，其他三組沒有明顯變化。光密度值表達(dá)變化與CEJ-A的變化趨勢(shì)是一致的，提示光密度值表達(dá)代表了細(xì)胞凋亡的變化，具體到牙周組織中就是CEJ-A的變化，也間接反映骨破壞的減少。而喂養(yǎng)二甲雙胍的大鼠則有抗凋亡的表現(xiàn)，表現(xiàn)為光密度值活性下降，與王小芳等[14]的研究結(jié)果相似，其在原代心肌細(xì)胞的凋亡實(shí)驗(yàn)中也證實(shí)了二甲雙胍可明顯抑制Caspase-3的表達(dá)。其機(jī)制可能在于二甲雙胍通過激活A(yù)MPK，抑制NF-κb的激活及活性氧族的生成，減少Caspase-3的表達(dá)[15]。

綜上所述，二甲雙胍可抑制凋亡蛋白的表達(dá)，減少成骨細(xì)胞的凋亡，減少骨破壞增加。因此，二甲雙胍對(duì)實(shí)驗(yàn)性糖尿病牙周炎大鼠的牙周組織具有保護(hù)作用。

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（收稿日期：2017-11-15）