PPAD介导牙龈卟啉单胞菌加重胶原诱导关节炎大鼠关节炎症的机制初探

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目的:类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis,RA)与牙周炎的相关关系在越来越多的流行病学研究中得到了证实。牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.gingivalis)特有的肽酰基精氨酸脱亚氨酶(Porphyromonas gingivalis peptidyl-arginine deiminase,PPAD)能够促进瓜氨酸蛋白的表达,参与RA的发展,但机制尚不明了。本研究旨在探索PPAD介导P.gingivalis通过上调大鼠脾淋巴细胞中Th17细胞的表达从而促进IL-17的分泌,调控胶原诱导关节炎(college induced arthritis,CIA)大鼠的关节炎症。材料与方法:本研究选用20只Wistar大鼠构建动物模型,采用随机分配的方法将大鼠分成5组,每组四只。课题组前期构建了PPAD基因突变菌株△PPAD。NC组:牙龈涂抹2%羧甲基纤维素(Carboxylmethylcellulose,CMC);CIA组:牙龈涂抹2%CMC,28天后诱导CIA;Ligation+CIA组:上颌第一磨牙钢丝结扎,牙龈涂抹2%CMC,28天后诱导CIA;△PPAD+CIA组:上颌第一磨牙钢丝结扎,牙龈涂抹△PPAD菌株,28天后诱导CIA;P.gingivalis+CIA组:上颌第一磨牙钢丝结扎,牙龈涂抹P.gingivalis W83菌株,28天后诱导CIA。第36天至第64天,隔日观察CIA组、Ligation+CIA组、△PPAD+CIA组和P.gingivalis+CIA组大鼠四肢关节肿胀程度,并记录关节肿胀评分。第65天,对五组大鼠实施安乐死并取材。左侧上颌骨1%亚甲蓝溶液染色后,体视显微镜下观察,Image J测量分析左侧上颌第一磨牙牙槽骨丧失量。右侧上颌第一磨牙拍摄X-ray片。HE染色观察大鼠踝关节炎性破坏程度。免疫组化检测大鼠踝关节组织中IL-17,TNF-α的表达。流式细胞术分选脾淋巴细胞、颌下淋巴结中Th1、Th17、Treg细胞的表达。酶联免疫吸附实验(ELISA)检测IL-17、TNF-α、IL-1β和IL-6在血清中的表达水平。结果:1.P.gingivalis加重大鼠牙周骨组织破坏:(1)P.gingivalis+CIA组大鼠的牙槽骨丧失量测量值分别是△PPAD+CIA组的1.1倍(P<0.05)、Ligation+CIA组的1.7倍(P<0.01),NC组和CIA组未见牙槽骨破坏。(2)X-ray片所示各组大鼠牙槽骨破坏趋势与体视显微镜分析结果相一致。(3)与NC组相比,P.gingivalis+CIA组、△PPAD+CIA组颌下淋巴结中Th17、Th1细胞的表达均显著上调(P<0.01)。2.PPAD介导P.gingivalis加重CIA大鼠的关节炎症:(1)CIA四组大鼠关节肿胀评分显著高于NC组(P<0.05)。P.gingivalis+CIA组显著高于△PPAD+CIA组、Ligation+CIA组及CIA组(P<0.05)。(2)免疫组化结果显示口腔感染P.gingivalis能够上调CIA大鼠踝关节中IL-17的表达量(P>0.05)。(3)HE切片显示P.gingivalis+CIA组踝关节炎细胞浸润最明显,软骨结构不完整,滑膜增生,关节腔模糊。3.与NC组相比,CIA四组大鼠脾淋巴细胞中Th17、Th1细胞的表达量均有增加,Treg细胞的表达量均降低。口腔感染P.gingivalis能够增加CIA大鼠脾淋巴细胞中Th17细胞的表达(P<0.05),而降低Treg细胞的表达(P<0.05)。4.P.gingivalis+CIA组大鼠血清中IL-17、TNF-α的表达高于△PPAD+CIA组、Ligation+CIA组和CIA组(P<0.01);P.gingivalis+CIA组和△PPAD+CIA组大鼠血清中IL-1β、IL-6的表达较CIA组显著上调(P<0.05),而P.gingivalis+CIA组和△PPAD+CIA组之间无统计学差异(P>0.05);结论:PPAD介导P.gingivalis可能通过上调Th17细胞的表达,进而促进炎症因子IL-17的释放,加重CIA大鼠关节炎症程度。
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