唾液酸酶基因缺失促进牙龈卟啉单胞菌增强巨噬细胞抗原提呈功能的机制研究

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目的:牙周炎是一种破坏牙齿支持组织的慢性炎症疾病,会造成牙龈、牙周膜、牙骨质和牙槽骨的损害,最终会导致牙齿脱落。牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivals,P.gingivalis)在牙周炎的发病机制中起关键作用。P.gingivalis能够表达多种毒力因子促进其侵入和破坏健康的牙周组织,损害宿主的免疫反应,进而有助于P.gingivalis逃避宿主的免疫防御。巨噬细胞在宿主的免疫防御中发挥着重要的作用,具有强大的吞噬能力及抗原提呈能力。我们前期工作中构建了P.gingivalis W83唾液酸酶基因(PG0352)突变株(ΔPG0352)发现了唾液酸酶基因缺失能够增强巨噬细胞对P.gingivalis W83的清除并促进巨噬细胞M1极化。M1型巨噬细胞的极化表现为主要组织相容性复合体II(Major histocompatibility complex II,MHCⅡ)的表达升高来促进其抗原提呈,进而促进机体对病原体的清除。MHCⅡ分子是参与巨噬细胞对侵入细胞内细菌抗原呈递的重要跨膜糖蛋白,具有与细胞产生的短肽抗原结合的特性并且MHCⅡ的表达受MHCⅡ反式转录因子(MHC class II transactivator,CIITA)的调控。研究发现巨噬细胞可通过自噬增强自身对入侵病原体的清除能力,并且自噬有益于巨噬细胞的抗原提呈。因此,我们推测ΔPG0352可能通过增强巨噬细胞CIITA的表达和自噬水平进而促进巨噬细胞通过MHCⅡ对ΔPG0352的抗原提呈。本研究的目的是:检测P.gingivalis唾液酸酶基因缺失对P.gingivalis感染巨噬细胞抗原提呈的影响,以期为慢性牙周炎的防治提供研究思路和理论基础。研究方法:P.gingivalis W83、唾液酸酶基因突变株△PG0352和唾液酸酶基因突变回复株com△PG0352三种细菌分别感染大鼠牙周组织建立大鼠牙周炎模型,免疫荧光检测大鼠牙龈组织中巨噬细胞表面MHCⅡ的表达,免疫组化检测大鼠牙龈组织中Th1型细胞因子(IL-2、IFN-γ)的分泌。厌氧培养P.gingivalis W83,△PG0352和com△PG0352,以MOI为100∶1的比例分别与PMA诱导U937分化的巨噬细胞共培养,流式细胞术检测巨噬细胞表面MHCⅡ和CD86的表达,Real-time PCR检测巨噬细胞CIITA及MHCⅡ等位基因HLA-DR的基因表达,Western Blot检测细胞LC3、p62和cathepsin S(CTSS)的表达量,透射电镜观察巨噬细胞内自噬体;自噬抑制剂3MA处理巨噬细胞并分别与P.gingivalis W83,△PG0352和com△PG0352共培养24h,Western Blot检测LC3表达量,流式细胞术检测巨噬细胞表面MHCⅡ的表达。结果:1、免疫荧光检测大鼠牙龈组织巨噬细胞表面的MHCⅡ分子的表达,与对照组和结扎组相比,三组实验组大鼠牙周炎组织中巨噬细胞表面MHCⅡ分子表达量有所增加(P<0.01),且△PG0352组高于P.gingivalis W83组和com△PG0352组(P<0.01),MHCⅡ的表面表达在P.gingivalis W83组和com△PG0352组间无明显差异,差异无统计学意义(P>0.05)。2、免疫组化检测大鼠牙周组织中IL-2及IFN-γ的表达,与对照组和结扎组相比,实验组大鼠牙周炎组织中IL-2及IFN-γ表达量有所增加(P<0.01),且△PG0352组高于P.gingivalis W83组和com△PG0352组(P<0.01),IL-2和IFN-γ表达在P.gingivalis W83组和com△PG0352组间无明显差异,差异无统计学意义(P>0.05)。3、流式细胞术检测巨噬细胞表面MHCⅡ、CD86的表达,与对照组相比,实验组巨噬细胞表面MHCⅡ的表达有所增加,△PG0352组MHCⅡ的表面表达高于P.gingivalis W83组和com△PG0352组(P<0.01),MHCⅡ的表面表达在P.gingivalis W83组和com△PG0352组间无明显差异,差异无统计学意义(P>0.05)。CD86的表面表达在对照组、P.gingivalis W83、△PG0352和com△PG0352组间无明显差异,差异无统计学意义(P>0.05)。4、Real-time PCR检测CIITA、MHCⅡ等位基因HLA-DR(HLA-DRA、HLA-DRB)的基因表达,与对照组相比,实验组CIITA、HLA-DR基因表达明显高于对照组(P<0.05),但在P.gingivalis W83、△PG0352、com△PG0352组间差异无统计学意义(P>0.05)。5、透射电镜观察巨噬细胞自噬体,与对照组相比,实验组巨噬细胞内自噬体的有所增加,其中△PG0352组高于P.gingivalis W83组和com△PG0352组(P<0.05),巨噬细胞自噬体在P.gingivalis W83组和com△PG0352组间差异无统计学意义(P>0.05)。6、Western blot检测巨噬细胞LC3、p62和Cathepsin S(CTSS)的表达,与对照组相比,实验组巨噬细胞LC3-Ⅱ及CTSS的表达量有所增加,p62的表达量有所降低,△PG0352组巨噬细胞LC3-Ⅱ的表达量高于P.gingivalis W83组和com△PG0352组(P<0.01),p62的表达量低于P.gingivalis W83组和com△PG0352组(P<0.01),LC3-Ⅱ、p62和CTSS的表达量在P.gingivalis W83组和com△PG0352组间差异无统计学意义(P>0.05)。7、Western blot检测3MA处理感染巨噬细胞LC3和巨噬细胞表面MHCⅡ的表达,与对照组相比,3MA处理的各组LC3-Ⅱ的表达量和MHCⅡ的表面表达明显降低(P<0.01)。3MA处理后,巨噬细胞LC3-Ⅱ的表达量和MHCⅡ的表面表达在P.gingivalis W83组、△PG0352组和com△PG0352组间差异均无统计学意义(P>0.05)。结论:唾液酸酶基因缺失能够促进P.gingivalis通过增强自噬提高巨噬细胞的抗原提呈功能。
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