牙龈卟啉单胞菌通过STAT1,3/FLI1/KRT途径调节口腔上皮细胞增殖和异常分化的作用机制研究

Porphyromonas gingivalis, the important pathogenic bacteria in periodontal diseases, could cause infection in oral epithelial cells with the unique pathogenic mechanisms. Preliminary studies showed that inflammatory response caused by P. gingivalis infection resulted in cell cycle disorder and aberrant differentiation, which caused dysfunction in defense and repair ability of oral epithelial cells. STAT1,3 played an important regulatory role. In this study, we aim to establish an oral epithelial cell model infected by P. gingivalis to explore the role of STAT1,3/FLI1/KRT pathway in the regulation of cell proliferation and aberrant differentiation, meanwhile, under the inflammatory microenvironment, CSF1/CSF1R and IL6/IL6R are predicted to be activated to enhance the activation of STAT1,3 in order to regulate the expression of keratins. It would provide a novel perspective and molecular biological evidence for the mechanism of host infection by oral microorganisms.

牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis, P. gingivalis）为牙周疾病的重要致病菌，感染口腔上皮细胞有其独特的致病机制。前期工作显示，P. gingivalis感染口腔上皮细胞发生细胞周期改变和分化异常，使口腔上皮细胞的防御机能和修复能力发生障碍，其机制主要引起口腔上皮细胞异常增殖和细胞角蛋白表达异常，增强细胞的炎症反应，其中STAT1,3发挥重要的调节作用。本研究拟建立P. gingivalis感染口腔上皮细胞模型，探索STAT1,3/FLI1/KRT途径在调节细胞增殖的过程中，在机体炎症微环境下，启动CSF1/CSF1R和IL6/IL6R，从而增强活化STAT1,3通路，使角蛋白表达发生改变，促进细胞异常增殖和分化，为口腔微生物感染宿主的致病机制研究提供新的视角和分子生物学基础。

牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis, P. gingivalis）是牙周重要致病菌，本课题组研究表明P. gingivalis通过JAK2/STAT3信号通路内化牙龈上皮细胞。通过建立P. gingivalis感染人牙龈上皮细胞Epi4和口腔鳞癌细胞HSC-4模型，发现终末分化相关蛋白KRT10、involucrin表达降低，而低分化相关角蛋白KRT16、KRT17表达升高，提示P. gingivalis感染4周后细胞发生异常分化。进一步研究发现P. gingivalis 感染HSC-4细胞4周后细胞集落和球体形成能力显著增强，肿瘤干细胞标记蛋白升高，裸鼠成瘤实验显示肿瘤生长速度加快，体积增大，提示P. gingivalis促进口腔鳞癌细胞去分化进而获得干性。通过对细菌毒力因子筛查，发现P. gingivalis分泌OMVs，sRNA和代谢产物丁酸能够增强口腔鳞癌细胞的侵袭和迁移能力，促进肿瘤进展。为进一步明确P. gingivalis促进口腔上皮细胞异常分化和干性化机制，结果显示P. gingivalis感染牙龈上皮细胞Epi4和口腔鳞癌细胞HSC-4能够激活STAT1中Tyr701和Ser727以及STAT3中Tyr705和Ser727磷酸化位点，促进FLI1表达显著升高，从而提高KRT16和KRT17转录活性影响口腔上皮细胞分化状态。本项目通过机制研究阐明了P. gingivalis感染通过STAT1,3/FLI1/KRT16,17信号通路促进口腔鳞癌细胞发生去分化和干性化，进一步促进口腔鳞癌的发生发展，其毒性产物促进口腔鳞癌细胞侵袭和迁移，为牙周致病菌对口腔肿瘤进展及对全身健康的影响提供新的理论依据。