钙结合蛋白在牙周炎发病机制中的作用

Calprotectin, the main cytoplasmic protein of neutrophils, is also markedly expressed in the junctional epithelium. Recent evidence demonstrates that calprotectin is not only an effector of the innate immunity but also a potential signal molecule that may be a key element in periodontal inflammatory response. Our research group, as one of the early international research groups focusing on the relation between calprotectin and periodontitis, is among the first to detect that the light subunit of calprotectin is closely related to periodontal disease, based on which a series of studies were conducted. Relying on the previous investigation results, this study aims at further determining the expression distribution and the cellular localization of calprotectin, its subunits, receptors and key signalling molecules in periodontal tissue. New biological methods are applied to detect calprotectin biological functions of periodontal tissue cells, such as permeability & integrity, cellular growth, cellular motility as well as production of inflammatory cytokines. Animal models are used to verify the role of the calprotectin played in the pathogenesis of periodontitis and to explore the possibility of calprotectin-targeted medicine for the block of periodontitis. The above research will provide evidence to facilitate disease prevention, surveillance and rational treatment by revealing the bi-directional role of calprotectin in the pathogenesis of periodontitis.

钙结合蛋白是中性粒细胞的主要胞浆蛋白，在牙龈结合上皮亦有高表达。近年研究显示它是先天免疫的效应因子，更是一种潜在的信号因子，在先天免疫反应中发挥重要作用，可能是牙周局部炎症反应中的关键分子。本课题组是国际上较早开展钙结合蛋白与牙周炎关系研究的课题组之一，最早发现龈沟液中钙结合蛋白轻亚基与牙周炎症密切相关，并进行了系列研究。本项目拟在既往研究成果的基础上，进一步明确钙结合蛋白及亚基、受体和关键通路分子在牙周组织中的分布和细胞定位，分析钙结合蛋白和受体表达与炎症的关系及相关的信号通路；采用新型生物学手段检测钙结合蛋白对牙周组织细胞通透性和完整性、生长、迁移以及释放炎症介质等生物学功能；在动物模型中验证钙结合蛋白在牙周炎发生发展中的作用，初步探讨以钙结合蛋白亚基为靶点的药物阻断牙周炎的可能性。上述研究将有助于揭示钙结合蛋白在牙周炎发生发展中的双向作用，为牙周炎的预防、监测、合理治疗提供依据。

牙周炎是发生在牙周组织的慢性感染性疾病，近年来有关牙周炎发病机制的研究表明，宿主对致病菌感染过度的免疫炎症反应是造成牙周组织破坏的主要原因。本研究结果显示钙结合蛋白与牙周炎症的关系最为密切，牙周炎症可能是血浆钙结合蛋白升高的局部来源。在此基础上，进一步明确钙结合蛋白在健康及炎症牙周组织中存在的形式，分布及表达水平；研究钙结合蛋白对牙周组织细胞通透性和完整性、生长、迁移以及炎症反应相关功能的影响。牙周组织中存在S100A8、S100A9、S100A8/A9异二聚体等多种形式的钙结合蛋白；在健康牙周组织的牙龈上皮，S100A8、S100A9、S100A8 /A9存在差异表达，且三者均在结合上皮处呈强阳性表达；牙周炎症病损中的牙龈上皮细胞 S100A8、S100A9、S100A8/A9 表达水平上调，牙龈成纤维细胞、牙周膜细胞、骨髓成纤维细胞、骨衬里细胞存在 S100A8、S100A9、S100A8/A9 的诱导表达，与炎症关系密切；并通过检测体外培养的人牙周膜细胞、牙龈成纤维细胞 S100A8、S100A9、S100A8/A9及其受体 TLR4的表达，进一步验证了牙周成纤维细胞能够表达 S100A8、S100A9、S100A8/A9，并可能通过自分泌、旁分泌的途径调控免疫炎症反应。本研究观察了比格犬的健康牙周组织，经免疫组化染色显示钙结合蛋白在结合上皮呈强阳性，而沟内上皮表达弱，在二者交界处截然分明，提示钙结合蛋白可能对结合上皮的正常结构或功能具有重要意义，我们推测结合上皮中高表达的钙结合蛋白可能在防御微生物入侵方面发挥生物屏障作用。通过牙周炎主要致病菌的代谢产物丁酸钠 (50mM) 刺激牙龈上皮细胞发现牙龈上皮细胞S100A8和S100A9的RNA表达水平减低，但是差异没有统计学意义；但在丁酸钠（10mM）处理牙龈上皮细胞60小时后，上皮细胞体积变大，细胞间的紧密连接被破坏，同时表达S100A8、S100A9的细胞增多。体外研究的结果进一步验证了动物研究观察到的结果，钙结合蛋白可能对结合上皮的正常结构或功能具有重要意义。