白细胞介素-22通过调节菌群和E-钙黏蛋白表达保护牙龈上皮屏障的研究

作     者：张驰 张璐 任俊贤 李金雨 谭灵屏 高雳 赵川江 Zhang Chi;Zhang Lu;Ren Junxian;Li Jinyu;Tan Lingping;Gao Li;Zhao Chuanjiang

作者机构：中山大学附属口腔医院牙周病科·中山大学光华口腔医学院·广东省口腔医学重点实验室广州510055 中山大学附属第三医院口腔科广州510630 

出 版 物：《中华口腔医学杂志》 (Chinese Journal of Stomatology)

年 卷 期：2024年第59卷第7期

页      面：653-662页

核心收录：

学科分类：1003[医学-口腔医学] 100302[医学-口腔临床医学] 10[医学] 

基　　金：国家自然科学基金(81870770 82370958) 

主　　题：牙周炎 白细胞介素22 菌群调控 牙龈上皮屏障 E-钙黏蛋白 

摘      要：目的研究白细胞介素-22(IL-22)在牙周炎症环境下对牙龈上皮屏障的调控作用及其可能机制。方法构建IL-22敲除小鼠,采用混合菌液口腔灌洗法构建牙周炎模型。收集同窝生野生型牙周炎组及IL-22敲除牙周炎组小鼠(每组7只)口腔菌斑并提取DNA,建立牙周炎相关风险微生物数据库PD-RiskMicroDB并结合16S rRNA测序结果,测定两组小鼠口腔菌群变化和微生物功能的关系。通过改良胰酶消化法培养牙龈上皮细胞(GEC),以100μg/L IL-22、感染复数为的100牙龈卟啉单胞菌(Pg)分别或联合刺激GEC,实验分组为:对照组(细胞未加刺激)、IL-22组、Pg组及Pg+IL-22组,处理时间为3和12 h;采用细胞免疫荧光、实时荧光定量PCR(RT-qPCR)及蛋白质印迹法检测各组细胞3 h后上皮屏障蛋白E-钙黏蛋白(E-cadherin)的表达;通过异硫氰酸荧光素-葡聚糖(FITC-D)介导的上皮细胞通透性实验明确各组GEC 3和12 h细胞通透性的变化。RT-qPCR检测同窝生野生型牙周炎组及IL-22敲除牙周炎组小鼠牙龈上皮E-cadherin表达水平。将15只C57BL/6野生型小鼠按随机数字表法随机分为对照组、牙周炎组和牙周炎+IL-22处理组,每组5只。RT-qPCR及免疫组织化学(IHC)染色法检测各组小鼠牙龈上皮E-cadherin的表达水平。结果16S rRNA测序结果显示,与同窝生野生型牙周炎组小鼠相比,IL-22敲除牙周炎组小鼠口腔菌群组成发生改变,其中与牙周组织侵袭相关的菌属丰度显著增高(线性判别分析得分为2.22,P=0.009)。体外细胞实验显示,Pg感染GEC 3 h后,Pg组GEC的细胞连接中断,Pg组E-cadherin荧光强度较对照组减弱,E-cadherin的mRNA(0.69±0.12)和蛋白(0.60±0.12)表达水平均显著低于对照组(分别为1.00±0.00、1.04±0.08)(P=0.043,P=0.003);而Pg+IL-22组的E-cadherin荧光强度较Pg组稍增强,Pg+IL-22组E-cadherin的mRNA(1.16±0.10)和蛋白(0.98±0.07)表达水平均显著高于Pg组(分别为0.69±0.12、0.60±0.12)(P=0.005,P=0.007);上皮通透性实验结果显示,Pg处理GEC 3 h后,对照组、IL-22组、Pg组及Pg+IL-22组各组间总体比较上皮屏障通透性差异无统计学意义(F=0.20,P=0.893);处理12 h后,相较于对照组(1.00±0.00),Pg组GEC上皮屏障通透性(1.39±0.15)显著增加(P=0.027),而Pg+IL-22组上皮屏障通透性(1.02±0.18)显著低于Pg组(P=0.034);体内RT-qPCR结果显示,IL-22敲除牙周炎组小鼠牙龈上皮E-cadherin的mRNA表达水平(0.32±0.21)显著低于同窝生野生型牙周炎组(1.01±0.01)(t=5.70,P=0.005)。RT-qPCR及IHC染色结果显示,牙周炎组小鼠牙龈上皮组织E-cadherin的mRNA表达水平(0.40±0.07)和E-cadherin阳性表达吸光度值(0.02±0.00)均显著低于对照组(分别为1.00±0.00、0.04±0.01)(P=0.005,P=0.006);牙周炎+IL-22处理组E-cadherin的mRNA表达水平(1.06±0.24)和E-cadherin阳性表达吸光度值(0.03±0.01)均显著高于牙周炎组(P=0.003,P=0.039)。结论IL-22可能通过调节口腔菌群的侵袭性以及宿主屏障蛋白表达,发挥其对炎症环境下牙龈上皮屏障的保护作用。