线粒体功能障碍在侵袭性牙周炎发病机制中的作用

Role of mitochondrial dysfunction in inflammation response especially activation of NF-κB pathway has been studied currently. Mitochondrial dysfunction was found in gingival fibroblast of aggressive periodontitis (AgP) and AgP is related to mitochondrial polymorphism 8701A/10398A. Interestingly ,cells with 8701A/10398A exhibit more serious mitochondrial dysfunction. In the present study, 20 AgP patients with 8701A/10398A and 20 healthy controls with 8701G/10398G are collected. Trans-mitochondrial cybrid system is to be established with platelet and mitochondrial function and morphology are to be evaluated. In addition, gingival fibroblasts are to be cultured and pre-incubated with mitochondrial dysfunction inducer, inhibitor and NF-kB inhibitor respectively and then mitochondrial function, morphology, activation of NF-κB pathway and expression of cytokines will be evaluated. It is to be explored that whether mitochondrial dysfuntion is associated with 8701A/10398A and whether mitochondrial dysfunction affects inflammation response. It may provide new perspective for the pathogenesis of aggressive periodontitis.

目前线粒体功能障碍对炎症反应的影响特别是NF-κB信号通路的激活成为研究热点。本课题组发现侵袭性牙周炎（AgP）患者牙龈成纤维细胞存在线粒体功能障碍，AgP和线粒体基因多态性8701A/10398A相关，并且具有该基因型的AgP患者牙龈成纤维细胞线粒体功能障碍程度更重。本研究纳入20例具有8701A/10398A的AgP患者和20例具有8701G/10398G的健康对照者，提取血小板，建立转线粒体细胞，在细胞核因素一致的条件下，评价线粒体功能和形态；培养牙龈成纤维细胞，在有或无Pg-LPS刺激的情况下，分别以线粒体功能障碍诱导剂、抑制剂、NF-κB抑制剂三种方式干预细胞，评价线粒体功能和形态，NF-κB通路激活情况及相关细胞因子表达水平，拟明确AgP线粒体功能障碍是否和8701A/10398A相关、探讨AgP线粒体功能障碍对炎症反应的影响。为AgP发病机制的研究提供新的视角。

目前线粒体功能障碍对炎症反应的影响特别是NF-κB信号通路的激活成为研究热点。活性氧簇(ROS)产量升高是线粒体功能障碍的一个重要方面。线粒体来源的ROS (mtROS)被证明参与调控了炎症反应的激活。本研究发现牙龈卟啉单胞菌 (P. g) 来源的LPS刺激人牙龈成纤维细胞后，细胞mtROS产量升高。时序效应实验显示mtROS浓度升高后，人牙龈成纤维细胞炎性细胞因子表达升高。同时，线粒体靶向抗氧化剂mito-TEMPO作用于细胞或锰超氧化物歧化酶 (MnSOD)转染细胞后，mtROS的产生被抑制，Pg-LPS刺激产生的白介素-1β (IL-1β), 白介素-6 (IL-6), 肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 显著减少，并且p38， JNK的激活和NF-κB的转核被抑制。这些结果提示在LPS诱导的人牙龈成纤维细胞的前炎症反应中，mtROS的产生是一个重要的信号途径。接下来，我们探讨了Pg-LPS诱导产生mtROS的具体机制。本研究发现Pg-LPS诱导的p53活化和线粒体转位导致了细胞氧化还原失衡和线粒体功能障碍，进而触发了细胞炎症反应，导致IL-1β, IL-6, TNF-α分泌增加。抑制p53活性后，Pg-LPS诱导的细胞氧化还原失衡和线粒体功能障碍有所好转。而抑制ROS产生后，p53表达降低，随之Pg-LPS诱导的炎症反应也受到抑制。这些结果显示人牙龈成纤维细胞中Pg-LPS诱发炎症反应部分依赖p53调控ROS产量，而ROS可以促进p53表达增高，提示p53和ROS可能构成了一个反馈循环。这为丰富牙周炎的治疗策略提供了新的视角。自噬是炎症性疾病的一个潜在机制。本课题组结合形态学，定量观察自噬小体及微管相关蛋白轻链3II(LC3II)的方法，探讨了在人牙龈成纤维细胞中Pg-LPS在诱导自噬的过程中所起的作用。结果显示在人牙龈成纤维细胞中Pg-LPS可以促进自噬的发生，并且被PI3K/Akt/mTOR通路负调控。最后，本课题组采用二代测序的方法发现“12705C -10398A, 10873T-15043G”等基因型和汉族人群侵袭性牙周炎相关；采用长距离PCR和巢式PCR的方法在牙龈组织中筛选出与侵袭性牙周炎相关的新的线粒体基因大片段缺失：4,745bp大片段缺失。为高危人群的早预防、早诊断、开展精准治疗提供一定的理论依据。