伴放线聚集杆菌通过释放eATP激活嘌呤能信号通路在调节牙周微环境炎性反应中的机理研究

Periodontal tissue damage occurs after periodontal inflammatory microenvironment forms. Aggregatibacter actinomycetemcomitans (Aa) resides in the microenvironment where it causes severe tissue damage to the periodontium and induces a group of fast progressive periodontitis, termed aggressive periodontitis previously, whereas the pathogenic mechanism of this organism remains largely unknown. We have found previously that Aa secretes extracellular ATP (eATP) physiologically. This bacterial eATP in the inflammatory microenvironment initiated chemotaxis in immune cells, which was the first demonstration of bacteria employing secreted eATP to elicit inflammation. So far, the complete pathogenic mechanism for bacterial eATP in periodontal inflammation remains elusive. We hypothesized that eATP secretion from Aa might initiate quick immune responses in the host, contributing to the rapid and severe tissue damage in periodontal disease. Therefore, this study is designed to further study the effects of bacterial eATP on periodontal inflammation by demonstrating the pro-inflammatory responses and tissue regeneration ability in periodontal fibroblasts; and determine the activation of purinergic signaling in bacterial eATP induced inflammatory responses in vitro and in vivo. Collectively, this work will provide new insights into the effects of bacterial eATP and their potential implications in periodontal disease.

牙周炎的发生与牙周菌群失调引起的炎症微环境密切相关。伴放线聚集杆菌（Aa）是菌斑中公认的可致牙周炎快速进展的关键病原菌。申请人前期发现Aa具备分泌细胞外三磷酸腺苷（eATP）的功能，是目前发现的唯一分泌eATP的口腔细菌，而Aa分泌eATP的特性是否与其独特的快速致病特征相关尚不清楚。课题前期发现此eATP作为危险相关分子模式，可诱导免疫细胞趋化，促进牙周炎症。我们假设：Aa通过分泌eATP，激活eATP介导的炎症相关嘌呤能信号通路诱导牙周炎性反应，可能是Aa致病快、相关牙周炎预后差的重要原因。本课题拟设计体内外实验，通过分析炎症相关因子分泌、组织愈合能力等研究细菌eATP的促炎和抑制愈合作用，并通过转染抑制等方法探索其中嘌呤能信号通路的影响。本项目的实施有望使我们在了解细菌eATP调控牙周炎性反应的分子机制的基础上，进一步认识其在牙周炎发生发展中的作用和意义，为治疗相关牙周炎提供新思路。

牙周炎是由牙菌斑引起的牙周感染性疾病，是导致成年人牙齿脱落的主要原因。伴放线放线菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans，Aa）是公认的导致牙周炎快速进展的关键病原菌；临床以Aa为主要病原菌的牙周炎（旧称侵袭性牙周炎）常以发病年龄早、病程进展快、牙周破坏严重为特点，给患者生活质量带来很大影响。有关Aa如何与宿主快速产生相互作用并诱导炎症反应的机制尚不完全明确。阐述Aa致病机理并探索新治疗理念成为临床研究上亟待解决的难题。该项目通过检测不同血清型Aa细菌细胞外eATP的分布以及其对牙周组织的炎性作用，验证Aa-eATP为Aa的重要的致炎因子。同时通过检测Aa对THP-1免疫细胞的作用，验证了Aa-eATP作为致炎因子可以通过作用于嘌呤能受体和TLR2受体，调控牙周炎症微环境中的免疫细胞和微生物的行为。通过检测Aa-eATP作用于细胞后，ATP降解酶的Apyrase的抑制炎症反应作用，验证Apyrase具备显著的抑制炎症反应的作用，具备作为牙周用药的潜力。在探索其他牙周致炎因子时发现，以棕榈酸PA为代表的饱和脂肪酸对牙周组织具备促炎作用。进一步研究显示，系统性疾病来源的棕榈酸PA可双向（机体和微生物）作用，强化机体炎症反应。PA可通过诱导细胞内氧化应激反应和促进细胞内炎症相关信号通路NF-kB和p38 MAPK激活，进一步激活NLRP3，继而形成炎症反应。同时，在探索保护牙周健康的因子时发现，作为市面常见的保健产品的益生菌及其灭活菌是保护牙周健康的有效方法，其通过与牙周致病菌具核梭杆菌Fn产生共聚，继而降低Fn诱导的炎性因子分泌，进一步研究发现，活性及灭活嗜酸乳杆菌La可造成部分Fn菌株毒力因子分泌下调。通过探索本人系统性探索了纳米材料在口腔颌面部组织再生和疾病治疗中的新进展，重点了解了纳米材料在提高口腔颌面卫生保健质量方面的应用，并探讨了该领域的研究前景。