金絲桃苷抑制Toll樣受體4/髓樣分化因子88/核因子-κB信號通路減輕牙周炎大鼠牙周組織損傷實(shí)驗(yàn)研究

張 晶,賈翠楠,何 冰,李彬琦,鞏蘭平

(邯鄲市中心醫(yī)院口腔科,河北 邯鄲 056000)

牙周炎是一種慢性炎癥性疾病,其主要特征為牙齦炎癥、牙槽骨吸收、牙周組織退化等,是常見的口腔疾病[1-2]。牙周炎隨著年齡增長其發(fā)病率持續(xù)升高,隨著我國人口老齡化的加劇,牙周炎嚴(yán)重威脅著人們的口腔健康[3]。如何利用藥物鞏固經(jīng)典治療手段的治療效果是目前口腔醫(yī)生面對的主要問題。金絲桃苷是一種黃銅醇苷類化合物,在金絲桃科、桔?？?、薔薇科等多種植物中廣泛存在,其具有多種生物活性,包括抗炎、抗氧化和心肌保護(hù)作用,在多種疾病中發(fā)揮重要作用[4]。已有研究[5]報(bào)道,金絲桃苷具有促進(jìn)大鼠成骨分化、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞增殖的作用,對牙周炎具有潛在治療特性。Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)/髓樣分化因子88(Myeloid differentiation factor 88,MyD88)/核因子-κB(Nuclear factor-κB,NF-κB)通路與炎性反應(yīng)密切相關(guān)。據(jù)報(bào)道,金絲桃苷可通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號通路來減輕復(fù)發(fā)性流產(chǎn)大鼠炎性反應(yīng)[6]。但金絲桃苷是否可通過調(diào)節(jié)TLR4/MyD88/NF-κB信號通路治療牙周炎尚未可知。因此,本研究基于TLR4/MyD88/NF-κB信號通路探究金絲桃苷對牙周炎大鼠牙周組織損傷的影響。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料 SPF級SD雄性大鼠,10周齡,體重341～369 g,購自上海博湖生物技術(shù)有限公司,動物生產(chǎn)許可證號SCXK(滬)2020-0014,大鼠在室溫22～27 ℃,濕度52%～62%,晝/夜各12 h循環(huán)照明的環(huán)境中飼養(yǎng),自由飲水、攝食。本研究經(jīng)本院倫理委員會批準(zhǔn)。金絲桃苷(批號NJ528-44,原料藥,純度≥99.83%,與0.9%氯化鈉溶液配制成濃度為3 mg/ml的混懸液)購自嘉興南箭生物材料有限公司;脂多糖(批號HX28504,與0.9%氯化鈉溶液配制成濃度為0.04 mg/ml的混懸液)、標(biāo)準(zhǔn)菌混合懸液(批號HX25119)、HE染色試劑盒(批號HX25115)、抗酒石酸酸性磷酸酶(TRAP)染色試劑盒(批號HX41159)、蛋白裂解液(批號HX44106)、ECL試劑(批號HX59259)均購自蘇州泓迅生物科技有限公司;大鼠骨保護(hù)素(Osteoprotegerin,OPG)(批號DH20400)、NF-κB受體活化因子配體(RANKL)(批號DH42815)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)(批號DH58185)、白介素-6(IL-6)(批號DH69004)ELISA試劑盒均購自廣州達(dá)暉生物技術(shù)有限公司;Trizol試劑(批號ZJ41955)、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(批號ZJ58295)、PCR試劑盒(批號ZJ68194)、BCA試劑盒(批號ZJ40220)均購自福州載基生物科技有限公司;兔源TLR4(批號RN42611)、MyD88(批號RN69192)、NF-κB(批號RN53150)、GAPDH(批號RN44359)一抗、羊抗兔二抗(批號RN67392)均購自杭州然鈉生物科技有限公司。顯微鏡(型號BM1650A)、酶標(biāo)儀(型號Infinite 200 Pro)、熒光定量PCR儀(型號Quant Studio 3)、凝膠成像系統(tǒng)(型號Quick Gel 6200)均購自江蘇楚天生物科技有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 牙周炎大鼠模型的構(gòu)建及分組給藥:構(gòu)建牙周炎大鼠模型[7],麻醉大鼠,選用0.2 mm的正畸鋼絲在第1、2磨牙間隙中穿過,結(jié)扎雙側(cè)上頜1、2磨牙牙頸部,將結(jié)扎線深埋入大鼠牙齦溝,同時(shí)于牙齦溝接種濃度為109CFU/ml的4種標(biāo)準(zhǔn)菌混合液。結(jié)扎1周后檢查鋼絲是否牢固,8周后若大鼠牙周可見牙齦紅腫、探診易出血,有深牙周袋形成則表明牙周炎大鼠造模成功。將45只建模成功的大鼠隨機(jī)分為模型組、金絲桃苷(30 mg/kg)組[8]、金絲桃苷(30 mg/kg)+TLR4激活劑(脂多糖,0.4 mg/kg)組[9],每組15只,另取15只健康大鼠作為對照組。建模結(jié)束后,金絲桃苷組大鼠腹腔注射30 mg/kg的金絲桃苷[8];金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠于腹腔分別注射30 mg/kg金絲桃苷和0.4 mg/kg脂多糖[9];對照組、模型組大鼠腹腔注射等量的0.9%氯化鈉溶液,各組給藥每天1次,連續(xù)4周。

1.2.2 標(biāo)本采集:末次給藥結(jié)束24 h后,麻醉大鼠,腹主動脈取血,4 ℃下4400 r/min離心16 min,取上清,置于-80 ℃冰箱中保存,隨即斷頭處死大鼠,分離牙周組織,取部分牙周組織置于-80 ℃冰箱中保存,剩余牙周組織固定于4%多聚甲醛中。

1.2.3 HE染色觀察各組大鼠牙周組織病理學(xué)變化:取固定于4%多聚甲醛中的大鼠牙周組織,石蠟包埋,切片(4 μm),取部分切片,HE染色,每張切片隨機(jī)觀察6個(gè)視野,光鏡下觀察。

1.2.4 TRAP染色檢測大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量:取其余切片,TRAP固定液固定60 s,使用TRAP染色試劑盒染色,脫水封片后,每張切片隨機(jī)觀察6個(gè)視野,在光鏡下計(jì)數(shù)破骨細(xì)胞數(shù)量(破骨細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)被染為紅色,細(xì)胞核被染為藍(lán)色),取平均值。

1.2.5 ELISA法檢測各組大鼠血清OPG、RANKL、TNF-α、IL-6表達(dá)水平:取凍存大鼠血清,低溫融化,按照OPG、RANKL、TNF-α、IL-6 ELISA試劑盒說明書,檢測大鼠血清中OPG、RANKL、TNF-α、IL-6表達(dá)水平。

1.2.6 熒光定量PCR法檢測各組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA表達(dá)水平:取凍存大鼠牙周組織,加入液氮研磨,Trizol試劑提取大鼠牙周組織總RNA,逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,熒光定量PCR法檢測大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA水平,以GAPDH為內(nèi)參。反應(yīng)體系為:cDNA 2 μl、緩沖液5 μl、dNTPs 4 μl、正反向引物各1 μl、DNA聚合酶1 μl、ddH2O 16 μl。反應(yīng)程序?yàn)?95 ℃預(yù)變性10 min,然后進(jìn)行40個(gè)循環(huán)(95 ℃ 10 s,55 ℃ 35 s,72 ℃ 60 s),72 ℃延伸10 min。引物由鄭州樂睿生物技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)、合成,引物序列見表1。被測mRNA相對表達(dá)量計(jì)算方法采用基因定量方法(2-ΔΔCt法)。

表1 引物序列

1.2.7 蛋白印跡法檢測各組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB蛋白表達(dá)水平:取大鼠凍存牙周組織,研磨,加入蛋白裂解液提裂解,BCA法定量總蛋白,電泳、轉(zhuǎn)膜、封閉,然后將膜與稀釋好的兔源TLR4(1∶1500)、MyD88(1∶1200)、NF-κB(1∶1100)、GAPDH(1∶1900)一抗在4 ℃下孵育過夜,然后將膜暴露于稀釋好的羊抗兔二抗(1∶2100)中,室溫孵育2 h,加入ECL試劑檢測蛋白質(zhì)印跡,Image J軟件分析蛋白條帶灰度值,以GAPDH為內(nèi)參,計(jì)算TLR4、MyD88、NF-κB蛋白表達(dá)水平。

2 結(jié) 果

2.1 金絲桃苷對牙周炎大鼠牙周組織病理學(xué)變化的影響 對照組大鼠牙周組織結(jié)構(gòu)正常;模型組大鼠牙周組織炎性細(xì)胞浸潤明顯,伴隨骨吸收陷窩數(shù)量增多;與模型組相比,金絲桃苷組大鼠牙齦上皮較完整,炎性細(xì)胞浸潤程度較輕,骨吸收陷窩減少;與金絲桃苷組相比,金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠牙周組織炎性細(xì)胞浸潤程度加深,骨吸收陷窩增多。見圖1。

2.2 金絲桃苷對牙周炎大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量的影響 與對照組相比,模型組大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量顯著升高(P<0.05);與模型組相比,金絲桃苷組大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量顯著降低(P<0.05);與金絲桃苷組相比,金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量顯著升高(P<0.05)。見表2。

表2 各組大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量比較(個(gè))

2.3 金絲桃苷對牙周炎大鼠血清OPG、RANKL、TNF-α、IL-6表達(dá)水平的影響 與對照組相比,模型組大鼠血清OPG水平顯著降低(P<0.05),RANKL、TNF-α、IL-6水平顯著升高(均P<0.05);與模型組相比,金絲桃苷組大鼠血清OPG水平顯著升高(P<0.05),RANKL、TNF-α、IL-6水平顯著降低(均P<0.05);與金絲桃苷組相比,金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠血清OPG水平顯著降低(均P<0.05),RANKL、TNF-α、IL-6水平顯著升高(均P<0.05)。見表3。

表3 各組大鼠血清OPG、RANKL、TNF-α、IL-6表達(dá)水平比較

2.4 金絲桃苷對牙周炎大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA表達(dá)水平的影響 與對照組相比,模型組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,金絲桃苷組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA水平顯著降低(P<0.05);與金絲桃苷組相比,金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA水平顯著升高(P<0.05)。見表4。

表4 各組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA表達(dá)水平比較

2.5 金絲桃苷對牙周炎大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB蛋白表達(dá)水平的影響 與對照組相比,模型組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB蛋白水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,金絲桃苷組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB蛋白水平顯著降低(P<0.05);與金絲桃苷組相比,金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB蛋白水平顯著升高(P<0.05)。見表5。

表5 各組大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB蛋白表達(dá)水平比較

3 討 論

牙周炎能致使人牙齒缺失,是一種破壞性疾病,其不僅對人們的口腔健康有嚴(yán)重危害,也與全身系統(tǒng)疾病的發(fā)生緊密相關(guān),例如心臟病、糖尿病、骨質(zhì)疏松癥等[10-11]。盡管近年來對牙周炎的研究進(jìn)展較快,但其發(fā)病率仍然呈現(xiàn)上升的趨勢[12],因此,深入探究牙周炎的發(fā)病機(jī)制,尋找治療牙周炎有效的方法、藥物具有重要意義。本研究通過結(jié)扎大鼠雙側(cè)上頜1、2磨牙牙頸部建立牙周炎大鼠模型,結(jié)果發(fā)現(xiàn),與健康大鼠相比,牙周炎大鼠牙槽骨吸收,可見大量炎性細(xì)胞浸潤,出現(xiàn)大量骨吸收陷窩,TNF-α、IL-6水平升高,與陳晨等[7]研究結(jié)果類似,說明牙周炎大鼠建模成功。牙槽骨吸收是牙周炎的一種臨床表現(xiàn),當(dāng)牙槽骨骨形成速度低于骨吸收速度,牙周炎患者的牙齒將會松動,這也是導(dǎo)致牙齒缺失的主要原因之一[13-14]。OPG能抑制破骨細(xì)胞形成及骨吸收,這與RANKL的作用相反,OPG水平升高、RANKL水平降低即表明牙槽骨吸收被阻斷,牙周組織損傷得到抑制[15]。本研究發(fā)現(xiàn),同健康大鼠比,牙周炎大鼠牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量、血清RANKL水平升高,血清OPG水平降低,提示牙周炎大鼠牙周組織牙槽骨吸收加速,牙周組織發(fā)生損傷。

金絲桃苷是一種廣泛存在于各種植物內(nèi)的天然黃酮類化合物,已有文獻(xiàn)報(bào)道,金絲桃苷對脂多糖誘導(dǎo)的人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞炎癥和細(xì)胞凋亡具有抑制作用[16],其也能夠提高IL-1β誘導(dǎo)的小鼠骶髂關(guān)節(jié)軟骨細(xì)胞活性,抑制炎性因子和細(xì)胞外基質(zhì)紊亂[17]。本研究發(fā)現(xiàn),使用金絲桃苷處理牙周炎大鼠后,大鼠牙周組織病變減輕,牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量、血清RANKL、TNF-α、IL-6水平顯著降低,血清OPG水平顯著升高,與Xu等[5]研究結(jié)果一致,說明金絲桃苷可能通過減少破骨細(xì)胞的形成和牙槽骨吸收,抑制炎性反應(yīng),來改善牙周炎大鼠的牙周組織損傷。

TLR4/MyD88/NF-κB信號通路在多種細(xì)胞中廣泛存在,是炎性反應(yīng)關(guān)鍵通路,抑制該通路可阻斷多種疾病的發(fā)生發(fā)展進(jìn)程[18-19]。相關(guān)研究表明,阻斷TLR4/MyD88/NF-κB信號通路活化可減輕牙周膜細(xì)胞炎癥[20];本研究發(fā)現(xiàn),與健康大鼠相比,牙周炎大鼠牙周組織TLR4、MyD88、NF-κB mRNA和蛋白水平明顯升高,提示TLR4/MyD88/NF-κB通路可能參與了牙周炎大鼠牙周組織損傷,該通路可能處于激活狀態(tài),其促進(jìn)了牙周組織的骨吸收、抑制骨形成。與模型組相比,金絲桃苷組大鼠牙周組織中TLR4、MyD88、NF-κB mRNA和蛋白水平顯著降低,推測金絲桃苷可能通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB通路減輕牙周炎大鼠的牙周組織損傷。為了驗(yàn)證該推測,本研究利用TLR4激活劑脂多糖進(jìn)行干預(yù),結(jié)果發(fā)現(xiàn),與金絲桃苷組比較,金絲桃苷+TLR4激活劑組大鼠牙周組織損傷以及骨吸收加重,牙周組織破骨細(xì)胞數(shù)量、TLR4、MyD88、NF-κB mRNA和蛋白表達(dá)水平、血清RANKL、TNF-α、IL-6水平顯著升高,OPG水平顯著降低,說明TLR4激活劑可部分逆轉(zhuǎn)金絲桃苷對牙周炎大鼠的改善效果,進(jìn)一步表明金絲桃苷可通過抑制TLR4/MyD88/NF-κB通路,調(diào)控炎癥以及骨吸收相關(guān)因子表達(dá),促進(jìn)牙槽骨修復(fù),改善牙周炎大鼠牙周組織損傷。

綜上所述,金絲桃苷可緩解牙周炎大鼠牙周組織損傷,抑制大鼠炎性反應(yīng)和牙槽骨吸收,其機(jī)制與抑制TLR4/MyD88/NF-κB信號通路有關(guān)。但本研究未對牙周炎大鼠的氧化應(yīng)激相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測與分析,且未對通路的上下游調(diào)控因子進(jìn)行更深入的探究,不能確定金絲桃苷對牙周炎大鼠牙周組織損傷的改善作用是否與氧化應(yīng)激以及通路上下游調(diào)控有關(guān),對此,后續(xù)將針對不足之處進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì),以完善金絲桃苷對牙周組織損傷的機(jī)制研究。