茶多酚对脂多糖下牙周膜细胞作用的研究进展

2018-7-16 11:07  来源:临床口腔医学杂志
作者:唐伟 刘建国 梁文红 张迪 阅读量:15397

    牙菌斑是牙周病的始动因子,菌斑致病菌的抗原成分及其诱导产生的炎性细胞因子,可直接或间接造成牙周组织的破坏,尤其是革兰氏阴性菌。革兰氏阴性菌细胞壁外膜的脂多糖是该菌所独有的,且具有很高的致病性,是目前公认的炎症启动因子,在牙周病的发生发展中起重要作用。

    PDLCs作为牙周组织中最主要的细胞,是牙周组织再生修复的细胞基础,在牙周病损部位,PDLCs的数量和来源极为有限,而LPS能刺激PDLCs产生大量炎性细胞因子,包括IL-1、IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等,这些炎性细胞因子可使结缔组织基质降解、牙槽骨吸收,加重牙周组织的破坏。人PDLCs的免疫应答是牙周组织结构破坏或者完整的重要决定因素,而TP对人PDLCs具有显著的促增殖作用,同时对牙周炎有较强的抑制作用。

    1.LPS的构成

    LPS是革兰氏阴性菌细胞壁外膜中的主要成分,由核心寡聚糖、O-特异性多糖链及类脂A三部分组成,其毒性成分主要为类脂A。类脂A高度保守,无种属特异性,在LPS的生物活性中起主要调控作用。LPS与某些生物分子形成复合物,从而引发毒性反应。LPS可以通过激活细胞信号转导系统,促使细胞合成和释放多种细胞因子和炎性介质,进而引起机体一系列的炎症反应。

    2.LPS对牙周膜细胞的影响

    LPS生物学活性强,其不仅作用于牙周组织介导牙周组织损伤,还可以对牙周组织细胞产生直接的细胞毒效应。研究发现,0.01~0.1μg/mL浓度的LPS可促进牙周膜细胞生长,而10~100μg/mL浓度的LPS则对牙周膜细胞的生长具有明显抑制作用,且其抑制作用具有浓度依耐性。黄飞等对LPS刺激下人牙周膜干细胞的增殖和表达情况进行了分析,发现10ng/mLLPS促进其增殖,10μg/mLLPS对其增殖具有抑制作用,并均能促进IL-6、IL-1β、TNF-α的表达。LPS通过作用于TLR4控制的NF-κB信号通路,负调节人PDLCs中骨相关基因的表达,抑制其成骨分化能力,从而降低牙周组织自我修复和重建的能力。

    LPS还对PDLCs的超微结构存在影响,LPS可使体外培养的PDLCs溶酶体增多,细胞微绒毛、线粒体肿胀,胞浆内出现大量空泡,细胞核内核质浓缩、染色质边集,甚至出现细胞坏死。同时,LPS能明显地抑制PDLCs在牙骨质片上的附着。在牙周炎症时,LPS还能通过刺激PDLCs的吞噬活性来增强降解胶原的能力,加速牙周组织的破坏。

    2.1炎性细胞因子

    在牙周炎症的发生发展过程中,PDLCs受LPS作用后,可以合成并分泌TNF-α、前列腺素E2、IL-l、IL-6等多种炎性细胞因子,最终导致牙周结缔组织的破坏和牙槽骨吸收。

    2.1.1TNF-α

    在牙周炎和种植体周围炎等炎性疾病中,肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α)是释放最早并起枢纽作用的炎性因子。TNF-α参与调节牙周组织中多形核白细胞粘附、趋化与释放溶酶体酶和超氧离子的系列活动,引起结缔组织基质降解和牙槽骨吸收。说明TNF-α与牙周病的发病过程密切相关,在牙周炎的发病机制中起到了重要作用。谢晓莉在研究LPS引起PDLCs凋亡中发现脂磷壁酸和或LPS作用于人PDLCs后,其细胞凋亡率升高。TNF-α的分泌量与脂磷壁酸或LPS浓度、作用时间呈明显正相关。脂磷壁酸和或LPS作用后,PDLCs的Fas、Cytochrom eC、Caspase-3mRNA表达与相应蛋白表达均升高,BaxmRNA表达水平下降。表明与细胞凋亡密切相关的炎性细胞因子均呈高表达。

    安莹等研究发现,50ng/mLTNF-α短时间(24h)作用于PDLSCs,自噬相关基因LC3、Beclin-1表达升高,泛素化蛋白P62表达降低;而凋亡相关蛋白Bcl-2表达升高,Caspase-8表达下降。提示在一定条件下,TNF-α可激活PDLSCs的自噬水平,保护细胞免于凋亡,使其更好的发挥其功能。

    2.1.2前列腺素E2

    前列腺素E2(PGE2)是介导牙周破坏的重要骨吸收刺激因子,能促进破骨细胞的增殖,可促使破骨细胞前体融合,从而使破骨细胞数量增加,促进骨的吸收。环氧合酶-2(cyelo-oxyge-ll ase,COX-2),是生物合成前列腺素的限速酶,在炎症过程中和肿瘤生长时表达丰富,多用来反映PGE2的表达程度。张晓蕾等研究LPS刺激对人PDLCsCOX-2表达的影响时发现:LPS组COX-2蛋白表达明显高于对照组,并且LPS浓度越高,COX-2表达越强。

    2.1.3IL-l、IL-6

    研究发现,LPS一方面可直接刺激人PDLCs产生IL-1,另一方面可通过刺激单核细胞上清液的炎症微环境间接诱导人PDLCs合成和分泌IL-1、IL-6。LPS刺激hPDLCs和牙周膜成纤维细胞后,TLR4的表达显著增加,进而激活下游信号通路,产生炎症因子。杨俊等用10μg/mL的LPS刺激牙周膜细胞发现,牙周膜细胞上TLR4蛋白表达增强,炎症因子TNF-α、IL-1β含量增多,且随LPS刺激的时间增加而呈上升趋势。IL-6是一种多功能的细胞因子,其主要来源于成纤维细胞,IL-6可以诱导成骨细胞产生MMPs和破骨细胞分化因子,从而诱导破骨细胞前体向成熟的破骨细胞分化,促进骨基质的降解吸收。

    任谞挺等利用大肠杆菌的LPS(1μg/mL)和体外培养的人PDLCs共同孵育,在上清液中检测到IL-6,且24h左右时人牙周膜细胞分泌IL-6达到峰值。唐晓琳等发现Pg-LPS对人PDLCsIL-6的表达具有显著的促进作用,Pg-LPS处理PDLCs24h时,其IL-6的表达水平为对照组的6.19倍(P<0.001);48h时,其IL-6的表达水平为对照组3.85倍(P<0.001)。HPLFs细胞中IL-6的表达随LPS刺激浓度呈剂量依赖性;且对照组、I组、Ⅱ组经LPS刺激12h的IL-6表达均显著高于刺激6h,差异具有统计学意义。

    3.TP对LPS下PDLCs的作用

    TP是茶叶中酚类及其衍生物的总称,占茶叶干质量的30%左右。主要成分为儿茶素,包括表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)、没食子儿茶素、表没食子儿茶素、表儿茶素没食子酸酯、表儿茶素、儿茶素没食子酸酯、没食子儿茶素没食子酸酯等活性成分,其中EGCG含量最高,占儿茶素总量的50%~80%,是儿茶素类化合物中生物学效应最强的一种。何权敏等发现TP促进人PDLCs的增殖和DNA合成,TP作用的最适浓度为0.5mg/mL,最佳作用时间为48h。提示TP对人PDLCs增殖具有明显的促进作用。

    茶多酚在10~100μg/mL浓度范围内,可使LPS诱导的人PDLCs凋亡受到显著抑制,且呈量效依耐性。贺琪等在体外培养人牙周膜细胞,加入100μg/mLLPS的同时给予50~1100μg/mL不同浓度茶多酚,能对抗LPS对人PDLCs生长的抑制作用,增强人PDLCs的增殖活性和碱性磷酸酶活性,其中800μg/mLTP作用24h时促进作用达到最强。提示TP可对抗内毒素对人PDLCs的毒性作用,促进细胞的增殖和成骨分化。4TP对LPS下炎性细胞因子的影响TP除具有抗过氧化、清除自由基、抗突变和抗肿瘤等生物学活性和药理效应外,还有很强的抗炎及抗自身抗体的作用,对炎症性疾病的治疗有很大研究价值。

    杜亚明等发现TP可抑制肺癌细胞的增殖活性,其抑制作用随时间的延长而增强。而龚裕强等研究发现EGCG在体内和体外均可抑制NF-κB信号通路,从而抑制IL-1β的释放,发挥抗炎的作用;此外,EGCG还可以通过TNF-α阻断IL-8的分泌,发挥间接抗氧化和抗炎作用;EGCG还可以抑制iNOS基因表达和NO生成,减轻NO过量产生而引起的炎症反应。TP对LPS作用下PDLCs的TLR4分泌和表达有一定的抑制作用,从而调节TLR4介导的TRIF依赖的信号通路,下调NF-κB激酶基因的表达,抑制IL-6等细胞因子的表达。

    寇育荣等在研究中发现,EGCG可抑制牙龈上皮细胞PGE2的分泌和COX-2的基因表达,10μg/mLEGCG即可显著性抑制PGE2的产生和COX-2MMP-3的mRNA的表达,且其抑制作用呈明显的浓度依赖性。李小娜等用200μg/mLTP作用于脂多糖(100μg/mL)介导的人PDLCs,培养24、48、72h,均可抑制MMP-1和MMP-2的表达,减少对细胞胶原的降解。TP可抑制LPS干预下人PDLCs分泌COX-2的量及其mRNA表达水平。TP在10~100μg/mL浓度范围内,可显著抑制LPS对人牙周膜成纤维细胞分泌TNF-α、IL-6的诱导,且呈量效依耐性。

    Yang等在使用大鼠进行TP抑制LPS诱导TNF-α产生的实验中发现,EGCG对LPS诱导分泌TNF-α起抑制作用,并减弱TNF-α的生物学效应,进而抑制炎症级联反应的发生,且具有量效关系。

    综上所述,TP所含有的EGCG能够强有力的抑制炎性细胞的信号通路;而TP抗炎机制主要是抑制细胞因子的生成,从而缩短炎症持续时间、减轻炎症反应的程度或抑制炎症的发生。LPS是牙周致病菌的主要毒力因子,是牙周炎症过程中的关键介质之一,能够刺激PDLCs合成并释放多种炎性细胞因子。近年来,TP对牙周病的治疗与预防作用日益受到重视,TP能够抑制牙周致病菌的生长,且在抑制炎性细胞因子过程中发挥重要作用;TP作为炎症抑制剂,对多种炎性细胞因子产生抑制作用,可能具有缓解牙周组织破坏,减轻牙周炎症的潜能,有望应用于牙周炎的治疗。但是TP作为一种安全可靠,方便经济的预防和治疗牙周病常规药物,还需进一步的研究。

编辑: 陆美凤

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