NF-κB信號通路參與消退素E1促進牙髓和根尖周炎癥消退的研究進展

高陳陳 崔彩云 李言君

[關(guān)鍵詞]消退素；核轉(zhuǎn)錄因子kappaB；牙髓炎；根尖周炎

在細胞質(zhì)中大部分的核轉(zhuǎn)錄因子kappaB（nuclearfactorB，NF-κB）二聚體通常與細胞質(zhì)中NF-κB抑制因子（inhibitorofNF-κB，IκBs）結(jié)合而形成無活性的三聚體，各種刺激因子通過降解IκBs的方式來激活NF-κB，活化的NF-κB二聚體進入細胞核與DNA結(jié)合進而調(diào)節(jié)各種基因的表達。當細胞受到如腫瘤壞死因子α（tumornecrosisfactorα，TNF-α）、白介素-1（interlukin-1，IL-1）、細菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等刺激因子作用時，IκBs首先是在IκBs激酶（IκBkinase，IKK）催化下被磷酸化，接著在泛素連接酶E3（skp1-cullin-F-boxE3，SCF-E3）的作用下被泛素化進而被蛋白酶降解?；罨腘F-κB進入細胞核內(nèi)并與其相應(yīng)的DNA基因序列結(jié)合以調(diào)節(jié)與免疫應(yīng)答炎癥反應(yīng)和細胞凋亡作用相關(guān)的基因的轉(zhuǎn)錄[1]。消退素是一種天然存在的內(nèi)源性多不飽和脂肪酸，是特異性促炎癥消退介質(zhì)（specializedpro-resolvingmediators，SPM）中的一種，具有強效抗炎和促炎癥消退的功效，主要包括E類消退素（resolvinE，RvE）和D類消退素（resolvinD，RvD）兩種類型[2]。消退素E1（resolvinE1，RvE1）在牙髓和根尖周等組織中具有促進炎癥消退和組織再生與修復(fù)的作用，RvE1發(fā)揮促進炎癥消退的作用機制尚不清楚。本研究回顧了NF-κB信號通路和RvE1在牙髓和根尖周組織炎癥性疾病中的作用以及NF-κB信號通路參與RvE1發(fā)揮促炎癥消退的作用。

1 NF-κB信號通路在牙髓和根尖周炎中的作用

1.1 NF-κB信號通路

NF-κB信號通路通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄控制重要的促炎和抗炎因子表達，控制大量調(diào)節(jié)細胞功能、細胞凋亡、細胞存活以及增殖的重要基因的表達，成為炎癥和免疫穩(wěn)態(tài)的主要調(diào)節(jié)因素，在炎性疾?。ㄈ珙愶L(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、炎性腸病）、自身免疫和含顯著炎性成分的疾病（如癌癥和動脈粥樣硬化）中發(fā)揮重要作用。在靜息狀態(tài)下，NF-κB二聚體被ⅠκBs以非活性狀態(tài)隔離在細胞質(zhì)中，這些蛋白質(zhì)家族包括ⅠκBα、ⅠκBβ、ⅠκBε以及NF-κB前體P105和P100，IKK可以磷酸化ⅠκB，導(dǎo)致ⅠκB的泛素化和降解，進而釋放有活性的NF-κB二聚體進入細胞核，IKK主要以復(fù)合體的形式存在，IKK復(fù)合體包括IKKα、IKKβ和NEMO等三個亞基，IKKβ是IKK復(fù)合物行使功能的主要催化亞基，能特異性地磷酸化IκB蛋白分子中的Ser殘基，使ⅠκB蛋白被E3泛素連接酶識別并導(dǎo)致其降解[3]。在接收到激活信號后，ⅠκB蛋白被IKK復(fù)合物磷酸化，從而觸發(fā)ⅠκBα的賴氨酸48（K48）連接的泛素化，導(dǎo)致ⅠκB蛋白酶體的降解，釋放NF-κB二聚體進入細胞核并結(jié)合到DNA中的特定位置來調(diào)節(jié)相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄，NF-κB信號通路有經(jīng)典和非經(jīng)典兩種激活途徑：①經(jīng)典途徑是NF-κB激活的主要途徑，位于各種免疫受體的下游，包括Toll樣受體（toll-likereceptors，TLR）、抗原受體、細胞因子和生長因子受體，還包括腫瘤壞死因子受體（tumornecrosisfactorreceptors，TNFR）超家族，經(jīng)典途徑依賴于IKKβ，它在S32和S36位磷酸化ⅠκBα，再通過泛素連接酶靶向ⅠκBα進行泛素化，并導(dǎo)致26S蛋白酶體降解ⅠκBα，釋放的NF-κB二聚體主要由p65、p50和c-Rel組成；②非經(jīng)典途徑最終導(dǎo)致由RelB和p52亞基組成的NF-κB二聚體的激活，其依賴于IKKα，而不依賴于IKKβ和NEMO，該途徑的激活可使NF-κB誘導(dǎo)激酶（NF-κBinducingkinase，NIK）磷酸化進而激活I(lǐng)KKα，P100亞基在C末端的兩個絲氨酸殘基（Ser866和Ser870）已被確定為被NIK-IKKα磷酸化的關(guān)鍵殘基，再通過泛素連接酶觸發(fā)其泛素化，使部分蛋白酶降解得以產(chǎn)生p52亞基然后和Relb結(jié)合形成二聚體[4]。

1.2 NF-κB信號通路在牙髓炎中的作用

牙髓炎和根尖周炎都是以微生物為致病因素的炎癥性疾病。組織炎癥時促炎介質(zhì)的持續(xù)存在或濃度的升高以及抗炎介質(zhì)的缺乏會導(dǎo)致過度的免疫活動，對組織造成不可逆的損害；同時組織炎癥可以促進損傷部位組織的愈合和再生，因此通過調(diào)控炎癥反應(yīng)對牙髓炎和根尖周炎組織修復(fù)和愈合具有重要研究意義。

牙髓炎是由外界持續(xù)、嚴重的刺激引起的，會導(dǎo)致牙髓細胞的凋亡和炎癥損傷，導(dǎo)致不可逆的組織損傷和修復(fù)障礙。NF-κB的激活促進炎癥因子的轉(zhuǎn)錄表達，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是革蘭陰性菌細胞壁的組成部分，是誘發(fā)牙髓炎等炎癥的重要因素之一，在LPS誘導(dǎo)大鼠牙髓成纖維細胞中肌細胞增強因子2在轉(zhuǎn)錄上游激活血小板內(nèi)皮細胞黏附分子-1和趨化因子受體4進而激活NF-κB信號通路，導(dǎo)致炎癥細胞浸潤和牙髓炎發(fā)展[5]。牙髓炎過程中組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶（histonelysineN-methyltransferaseenzyme，EZH2）表達增強，EZH2通過NF-κB和p38信號通路促進牙髓中基質(zhì)金屬蛋白酶的表達，促進細胞外基質(zhì)的降解促進牙髓炎發(fā)展[6]。自噬參與多種病理和生理過程，也是牙髓細胞（dentalpulpcells，DPCs）的一種保護機制，通過不同的信號通路促進細胞在不利條件下存活，牙髓組織中細胞自噬和焦亡都受到NF-κB信號通路的調(diào)控，LPS誘導(dǎo)牙髓細胞低水平的自噬，減少細胞焦亡造成的損傷[7]；LPS促進DPCs自噬，促進p38、ERK和JNK磷酸化和NF-κB的核轉(zhuǎn)位，NF-κB信號通路的激活參與LPS誘導(dǎo)的DPCs自噬[8]。以往研究提示炎癥環(huán)境會激活NF-κB信號通路促進炎癥因子的轉(zhuǎn)錄表達和細胞外基質(zhì)的降解促進牙髓炎的發(fā)展，同時激活NF-κB信號通路誘導(dǎo)細胞自噬、抑制細胞的過度自噬和細胞焦亡保護牙髓組織[7-8]。以抑制NF-κB信號通路抑制炎癥因子表達為目的，G補綴FHA域血管生成因子1、沉默信息調(diào)節(jié)因子、小檗堿、倍他米松、ML-193、S14G-人源蛋白（S14G-humanin，HNG）和信號蛋白3A等靶向NF-κB信號通路可能是治療牙髓炎的新思路。G補綴FHA域血管生成因子1（angiogenicfactorwithGandFHAdomains1，AGGF1）是一種新型的抗炎因子，在LPS誘導(dǎo)DPCs中AGGF1通過抑制NF-κB信號通路抑制炎癥細胞因子IL-6、IL-8和單核細胞趨化蛋白-1（activemonocytechemotacticprotein-1，MCP-1/CCL-2）的合成來降低炎癥反應(yīng)，促進血管生成[9]。沉默信息調(diào)節(jié)因子（silentinformationregulator，SIRT）是表觀遺傳和代謝調(diào)節(jié)因子，在促進或抑制分化的各種信號通路中發(fā)揮重要作用，SIRT6是SIRT家族的成員，DPCs過表達SIRT6后抑制NF-κB信號通路的激活抑制促炎癥細胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α的表達[10]。倍他米松和小檗堿也可通過阻斷NF-κB信號通路來抑制LPS誘導(dǎo)的DPCs的炎癥反應(yīng)[11-12]。G蛋白偶聯(lián)受體55（Gprotein-coupledreceptors55，GPR55）的拮抗劑ML-193改善LPS引起的DPCs活力降低并減少乳酸脫氫酶的釋放，ML-193抑制LPS激活的NF-κB信號通路來抑制炎癥細胞因子產(chǎn)生從而保護牙髓細胞免受炎癥的影響[13]。HNG可顯著抑制LPS誘導(dǎo)的DPCs中TLR4和髓樣分化因子88（myeloiddifferentiationfactor88，MyD88）的表達，以及NF-κB信號通路的激活，HNG抑制NF-κB信號通路的激活來保護牙髓[14]。在TNFα誘導(dǎo)的牙髓炎中信號蛋白3A（semaphorin3A，Sema3A）高表達，Sema3A可通過抑制NF-κB信號通路的激活來抑制TNF-α誘導(dǎo)的IL-6和CXC趨化因子配體10（C-X-Cmotifchemokine10，CXCL10）的產(chǎn)生[15]。

NF-κB信號通路在炎癥環(huán)境下牙髓組織的再生和修復(fù)中發(fā)揮重要作用。低劑量的炎癥刺激環(huán)境促進牙髓來源干細胞的修復(fù)再生能力，低劑量LPS通過激活NF-κB信號通路促進DPCs的成牙本質(zhì)細胞方向分化[16]。但在較強和持續(xù)的炎癥環(huán)境下，只有通過阻斷NF-κB信號通路激活才能促進牙髓來源干細胞的修復(fù)再生能力，在IL-1β和TNFα誘導(dǎo)下，阻斷NF-κB信號通路的激活可以促進DPCs的成牙本質(zhì)細胞方向分化和膠原基質(zhì)的形成[17]；瑞舒伐他汀通過抑制LPS誘導(dǎo)的NF-κB信號通路的激活促進DPCs成牙本質(zhì)方向分化和膠原蛋白形成[18]；大鼠牙囊干細胞的條件培養(yǎng)基能促進炎性牙髓細胞增殖、遷移、成牙本質(zhì)方向和異位牙本質(zhì)樣組織形成促進炎癥牙髓的修復(fù)[19]。

炎癥刺激會激活NF-κB信號通路促進炎癥因子的轉(zhuǎn)錄表達和細胞外基質(zhì)的降解促進牙髓炎的發(fā)展，同時激活NF-κB信號通路也能誘導(dǎo)細胞自噬、抑制細胞的過度自噬和細胞焦亡保護牙髓組織。以抑制NF-κB信號通路抑制炎癥因子表達為目的，AGGF1、SIRT、小檗堿、倍他米松、ML-193、HNG和Sema3A等可作為治療牙髓炎的新思路；另一方面抑制NF-κB信號通路激活促進牙源性干細胞的成牙本質(zhì)方向分化也可為炎癥環(huán)境下牙髓組織的再生和修復(fù)提供治療新策略。

1.3 NF-κB信號通路在根尖周炎中的作用

根尖周炎是一種感染性炎癥性溶骨性疾病，主要由根管內(nèi)的感染通過根尖孔作用于根尖周組織引發(fā)，其特點是根尖區(qū)骨質(zhì)的破壞。難治性根尖周炎是根管治療后的持續(xù)性感染，最常見的病原體是糞腸球菌，Dioscin可抑制糞腸球菌激活的NF-κB信號通路，降低小鼠巨噬細胞NLRP3、Caspase-1和IL-1β的mRNA和蛋白水平，同時Dioscin促進小鼠成骨細胞成骨分化相關(guān)基因ALP、Runx2、OCN表達和礦化結(jié)節(jié)形成[20]。Wnt3a/β-catenin和NF-κB信號通路參與了根尖周炎的發(fā)展，且WNT3a/β-Catenin和NF-κB信號通路之間的串擾加重了根尖周炎的發(fā)生和發(fā)展，為根尖周炎的治療提供了新的方向[21]。NF-κB信號通路的激活是根尖周炎發(fā)生、發(fā)展的重要途徑。根尖炎癥發(fā)生后根尖組織修復(fù)需要根尖牙乳頭干細胞（stemcellsfromtheapicalpapilla，SCAPs）參與，程序性細胞死亡蛋白-1（programmedcelldeathprotein-1，PD-1）通過阻斷NF-κB信號通路顯著降低SCAPs中堿性磷酸酶（alkalinephosphatase，ALP）活性、鈣沉積以及DSPP、ALP、RUNX2和OSX的表達抑制SCAPs的成骨和成牙分化[22]。非炎癥環(huán)境下，25mmol/L葡萄糖和云南白藥條件培養(yǎng)基也通過激活NF-κB信號通路來促進SCAPs的成牙本質(zhì)和成骨方向分化[23-24]。NF-κB信號通路在根尖周炎中的作用及對炎癥環(huán)境中根尖牙乳頭細胞的相關(guān)研究還比較少，靶向NF-κB信號通路治療根尖周炎尤其是年輕恒牙的根尖周炎有望成為新的研究方向。

2 RvE1在牙髓和根尖周炎中的作用

RvE1在牙髓和根尖周組織炎癥性疾病中能夠促進局部炎癥的消退和組織愈合。RvE1在牙髓暴露24h內(nèi)的組織炎癥的早期階段通過激活G蛋白偶聯(lián)受體23（chemerinreceptor23，ChemR23）抑制NF-κB信號通路途徑激活降低促炎因子表達從而抑制牙髓炎癥[25-26]。RvE1降低大鼠牙髓損傷模型中牙髓的壞死率，促進了受損牙髓的修復(fù)和修復(fù)性牙本質(zhì)的形成，在體外RvE1可能通過激活PI3K-Akt和ERK信號通路促進LPS抑制的DPCs細胞增殖、遷移和成牙本質(zhì)方向分化，抑制LPS誘導(dǎo)的DPCs相關(guān)炎性因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表達[27]。RvE1作為根管內(nèi)封藥能夠促進根尖未閉合的年輕恒牙根尖周炎癥消退及根尖閉合，20μl1mg/LRvE1作用于大鼠根尖周炎模型，組織學(xué)染色觀察到RvE1組根尖周病變范圍減少以及牙根發(fā)育，且鈣化組織沉積更規(guī)則[28]。RvE1可能是一種很有潛力的治療牙髓炎的策略，但是，目前的研究僅集中于大鼠炎癥牙髓、根尖周組織及人牙髓細胞，且RvE1藥物作用濃度單一，對牙髓及根尖周組織炎癥的作用機制仍未明確。

3 NF-κB信號通路在RvE1促進炎癥消退中的作用

NF-κB信號通路在炎癥和免疫穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)中具有重要作用，而消退素具有促炎癥消退作用，RvE1可能通過抑制NF-κB信號通路的激活來發(fā)揮促炎癥消退作用。通過手術(shù)造成腸穿孔誘導(dǎo)小鼠膿毒癥導(dǎo)致心臟功能障礙后SPM在膿毒性心臟中表達減少尤其是RvE1，1μgRvE1靜脈注射后通過抑制NF-κB信號通路促進腹膜巨噬細胞增加和抑制炎癥因子表達[29]。二乙基亞硝胺（diethylnitrosamine，DEN）誘導(dǎo)大鼠肝纖維化后，RvE1通過促進NF-κB核轉(zhuǎn)位，促進丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶、白蛋白和乳酸脫氫酶水平恢復(fù)，通過減少結(jié)構(gòu)改變、炎癥浸潤來改善DEN造成的損傷[30]。RvE1能降低炎癥牙髓中成纖維細胞的ChemR23表達，抑制LPS誘導(dǎo)的IκB-α磷酸化和NF-κBp65的核轉(zhuǎn)位，ChemR23基因敲除后RvE1的抗炎作用消失，RvE1可抑制NF-κB信號通路的激活并通過依賴ChemR23的方式抑制牙髓炎早期的炎癥反應(yīng)[26]。RvE1對LPS誘導(dǎo)的小鼠心臟損傷有保護作用，RvE1抑制MAPK和NF-κB炎癥信號通路，降低心肌細胞凋亡率，LPS處理后心肌細胞RvE1受體ChemR23和BLT1的表達增加，RvE1可能通過受體ChemR23和BLT1來抑制NF-κB和MAPK信號通路保護心肌細胞[31]。RvE1和脂氧素A4聯(lián)合應(yīng)用更加有效地抑制了NF-κB的激活，從而減少了促炎因子的產(chǎn)生，促進了牙髓炎的消退，不同種類SPM的聯(lián)合應(yīng)用增強炎癥消退作用[32]。在肺部、心臟、肝臟及牙髓等不同組織炎癥過程中，RvE1可能通過抑制NF-κB信號通路的激活來發(fā)揮促炎癥消退作用。

4 討論

綜上所述，①NF-κB信號通路的激活過程存在著多個細胞因子的磷酸化、泛素化、核轉(zhuǎn)位以及與靶基因的結(jié)合，通過對這些過程的特異性調(diào)控來達到改變其轉(zhuǎn)錄活性的目的，從而達到精確調(diào)控炎癥反應(yīng)的輕重緩急以及干細胞的生物學(xué)行為，應(yīng)用于牙髓和根尖周組織炎癥的恢復(fù)具有重要意義。RvE1通過抑制ⅠκB-α磷酸化和NF-κBp65的核轉(zhuǎn)位或磷酸化來抑制NF-κB的轉(zhuǎn)錄活性，通過對T細胞的調(diào)節(jié)作用來影響適應(yīng)性免疫，達到促進組織炎癥消退、修復(fù)和再生的作用。②SPM聯(lián)合應(yīng)用可以增強促進炎癥消退效果。③RvE1對NF-κB信號通路以及淋巴細胞如T細胞的作用機制以及體內(nèi)作用效果仍不明確。SPM促進炎癥組織恢復(fù)不是通過直接阻斷炎癥反應(yīng)，而是通過減少中性粒細胞的浸潤、增強單核細胞和巨噬細胞的吞噬作用和抑制炎癥細胞因子的產(chǎn)生實現(xiàn)的。進一步研究明確RvE1通過抑制NF-κB信號激活在治療牙髓和根尖周組織炎癥消退中的作用，有望成為臨床治療牙髓和根尖周炎的新的治療方法。