Pg LPS/TLR4途径在牙龈卟啉单胞菌引起小鼠肺损伤机制中作用的研究

Chronic periodontitis has been associated with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). However, the underlying mechanism is not clear. It has been demonstrated that toll-like receptor 4 (TLR4) was associated with COPD pathogenesis. Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide (Pg LPS), one of the most important virulence factor of periodontal pathogen porphyromonas gingivalis, could be recognized by TLR4 and then initiate inflammation and immune response. Moreover, porphyromonas gingivalis could translocate to distant tissue or organs from periodontal environment. Thus, we hypothesize that periodontal porphyromonas gingivalis could translocate to the lung and induce pulmonary injury through Pg LPS/TLR4 pathway. In this study, we will establish experimental chronic periodontitis model in wild type and TLR4 gene knockout mice by periodontal porphyromonas gingivalis infection. Then porphyromonas gingivalis will be detected and cultured in lung tissue, and pulmonary injury and TLR4 associated index will also be determined. On the other hand,we will culture murine lung epithelium cells with porphyromonas gingivalis or Pg LPS with/without TLR4 inhibitor to investigate the effect of Pg LPS/TLR4 pathway in porphyromonas gingivalis induced pulmonary injury. This study will reveal the underlying mechanism of the association between chronic periodontitis and COPD from the point of view of porphyromonas gingivalis infection. Furthermore, this study will provide a new perspective for the prevention and treatment of COPD.

慢性牙周炎与慢性阻塞性肺疾病（COPD）存在紧密相关性，但机制不清。研究表明Toll样受体4(TLR4）与COPD的发病机制相关，牙周致病菌牙龈卟啉单胞菌（Pg）的毒力因子脂多糖（PgLPS）可被TLR4识别并引发炎症与免疫反应，且Pg可通过血液循环从牙周迁移至远隔组织和器官。因此我们提出慢性牙周炎与COPD相关性机制的科学假说：Pg从牙周组织迁移至肺部并通过PgLPS/TLR4途径引起肺损伤。本课题将采用牙周Pg感染法建立野生型和TLR4基因敲除小鼠慢性牙周炎模型，然后对肺组织进行Pg检测和培养、并对肺损伤及TLR4相关指标进行检测；此外还将通过在小鼠肺上皮细胞中加入Pg、PgLPS及TLR4抑制剂等进行细胞培养，研究PgLPS/TLR4途径在Pg引起小鼠肺损伤中的作用机制。本研究将从Pg感染角度揭示慢性牙周炎与COPD的相关性机制，并为COPD的防治提供新视角。

流行病学研究表明牙周炎与慢性阻塞性肺疾病（COPD）存在紧密相关性，但其因果关系不明确，相关性机制不清。既往研究表明牙周致病菌在两者的相关性机制中可能起着重要的作用。本研究第一部分通过牙周感染牙龈卟啉单胞菌（Pg）建立小鼠牙周炎模型。3个月后检测小鼠牙槽骨吸收情况、肺功能和肺部组织学改变，并比较各组小鼠肺组织中炎症因子、组织破坏因子等的表达水平差异。结果显示牙周Pg感染可引起小鼠牙槽骨吸收，肺功能出现下降趋势；小鼠肺组织局部可见炎症性改变及肺泡隔破坏等病理改变；肺组织中相关炎症因子的蛋白表达水平显著高于对照组；肺组织中MMP-8、TIMP-1及中性粒细胞弹性蛋白酶（NE）等组织破坏相关因子的蛋白表达水平均显著高于对照组。该部分研究结果显示牙周Pg感染可导致小鼠肺部出现类COPD样改变，表明牙周致病菌Pg感染在牙周炎与COPD的因果关系及机制中可能起着重要的作用。本研究的第二部分分别通过牙周Pg感染野生型（WT Pg组）和TLR4基因敲除（TLR4-/- Pg组）小鼠建立牙周炎模型，12周后检测各组小鼠牙槽骨吸收情况、肺功能和肺部组织病理学改变；比较各组小鼠肺组织中炎症因子、TLR4 mRNA、NF-κB mRNA以及肺泡灌洗液中NE、外周血中C反应蛋白（CRP）和炎症因子的表达水平差异。结果显示WT Pg组小鼠肺组织中TLR4 mRNA表达水平显著高于野生型对照组小鼠；TLR4-/- Pg组小鼠出现了较WT Pg组小鼠更严重的肺功能下降，肺组织炎症和破坏性病理改变。TLR4-/- Pg组小鼠肺组织中炎症因子IL-1β、TNF-αmRNA的表达水平均较WT Pg组小鼠表达水平显著降低；肺泡灌洗液中NE的表达水平显著高于WT Pg组；肺功能指标与WT Pg组相比显著下降；血清中CRP的表达水平显著高于WT Pg组；炎症因子IL-1β、TNF-α的蛋白表达水平在各组间无显著差异。该部分研究结果显示牙周Pg感染可引起小鼠肺组织TLR4表达增加、并激活TLR4促炎信号通路，抵抗Pg感染引起的小鼠肺损伤。本研究证明了Pg在牙周炎与COPD的相关性机制中起着重要的作用，并揭示了TLR4在牙周Pg感染引起小鼠肺组织类COPD样改变机制中所起的保护作用。