氟通过调控PI3K-Akt-FoxO1信号途径影响成熟成釉细胞KLK4表达的机制研究

Hydrolysis blocking and removing delay of enamel matrix proteins were major cause of dental fluorosis. MMP20 and KLK4 are responsible for enamel matrix proteins hydrolysis. We found that: fluoride could decreased KLK4 expression regulated by the transcription factor FoxO1. And fluoride could increased PI3K，Akt mRNA expression in mature ameloblasts.Because the limitation of the research funding and study years, in this study, fluorosis mice, molecular biology techniques will be used to observe the regulating mechanism of PI3K-Akt signaling pathway on FoxO1 expression. Our research will reveal the molecular mechanism of FoxO1 regulated by PI3K-Akt signaling pathway in dental fluorosis. It will increase more understanding of the pathogenesis of dental fluorosis in molecular level and provide a theoretical basis for the further study.

釉基质蛋白水解障碍和清除延迟是氟牙症发生的主要原因，釉基质蛋白水解是由MMP20和KLK4催化完成。我们发现:过量氟可通过影响转录因子FoxO1表达下调KLK4的表达，此外，过量氟还可上调成熟成釉细胞PI3K及Akt mRNA的表达。由此推测：在氟牙症发生中，过量氟很可能通过成釉细胞中PI3K-Akt信号途径磷酸化FoxO1使其出核，进而下调釉基质蛋白酶KLK4表达，影响釉基质蛋白水解及釉质矿化成熟，导致氟牙症的发生。但由于批准金额（25万）和执行年限（2017.01-2018.12）的限制，本课题拟通过氟牙症小鼠，细胞培养等技术手段，主要研究原有设计的第一部分，即：过量氟很可能是通过PI3K/Akt信号传导途径下调成釉细胞中FoxO1的表达，导致氟牙症产生。为后续进一步研究这一途径对KLK4的调控以及在氟牙症发生过程中的作用奠定基础。

背景：目前认为过量氟可使釉基质蛋白的降解和清除障碍，进而影响钙盐沉积，导致氟牙症发生。过量氟可通过影响转录因子FoxO1表达下调KLK4的表达，此外，过量氟还可上调成熟成釉细胞胰岛素受体、PI3K及Akt mRNA的表达。然而在氟牙症发生中，过量氟是否是通过成釉细胞中胰岛素受体介导的PI3K-Akt信号途径下调釉基质蛋白酶KLK4表达，从而影响釉基质蛋白水解及釉质矿化成熟，这在氟牙症的发病机制中尚不清楚。.目的和意义：本课题拟通过氟牙症小鼠，体外细胞培养等技术手段研究过量氟是否是通过PI3K/Akt信号传导途径下调成釉细胞中FoxO1的表达，导致氟牙症产生。为后续进一步研究这一途径对KLK4的调控以及在氟牙症发生过程中的作用奠定基础。.方法：通过氟牙症小鼠和染氟LS8细胞模型，利用免疫荧光、Real time RT-PCR和Western blot等观察氟牙症小鼠成釉细胞内PI3K和Akt表达改变；以3周龄小鼠和LS8细胞为研究对象，通过分别给氟化物及饮水给氟建立氟牙症小鼠模型，研究氟化物对成釉细胞内 PI3K 和 Akt 表达影响以及氟牙症小鼠成釉细胞 PI3K/Akt 信号传导途径对 FoxO1的表达影响。.结果：在LS8细胞及氟牙症小鼠模型中，过量氟导致细胞内PI3K及Akt表达显著提升；与对照组相比，PI3K 抑制剂实验组中细胞内FoxO1表达显著提升，PI3K 激活剂实验组中细胞内FoxO1表达显著下降；在过量氟的作用下，各实验组细胞内FoxO1表达均明显减弱。.结论：过量氟使成熟成釉细胞中PI3K 和 Akt 表达显著提升；过量氟通过PI3K/Akt信号传导途径下调成釉细胞中FoxO1的表达，导致氟牙症产生。