正畸壓縮通過組蛋白 H3 高乙�；�增強(qiáng)巨噬細(xì)胞 M2 極化

在正畸牙齒移動（OTM）期間，壓縮力會導(dǎo)致牙周膜（PDL）的動態(tài)負(fù)荷和缺氧，從而導(dǎo)致急性無菌性炎癥和隨后的牙槽骨重塑。各種免疫細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞和單核細(xì)胞，被募集到PDL并參與急性炎癥。根尖區(qū)牙根外吸收（EARR）是口腔正畸治療中最常見的風(fēng)險之一，可能導(dǎo)致牙齒過度移動，最終導(dǎo)致牙齒脫落。最近的研究發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞促炎極化與EAAR呈正相關(guān)，需要進(jìn)一步的研究來調(diào)查確切的機(jī)制。

大量報道表明，牙周膜細(xì)胞（PDLCs）和骨細(xì)胞在OTM期間會出現(xiàn)生物力學(xué)和生物學(xué)反應(yīng)。然而，正畸力對巨噬細(xì)胞的直接影響尚不清楚，盡管巨噬細(xì)胞的機(jī)械敏感性已被證實多年。闡明巨噬細(xì)胞對壓力反應(yīng)的機(jī)制有助于我們了解與機(jī)械應(yīng)力相關(guān)的各種病理變化，例如咬合力引起的牙周破壞，過度機(jī)械應(yīng)力引起的肺部炎癥以及與血流停滯相關(guān)的動脈硬化。

巨噬細(xì)胞在先天免疫中有兩種不同的表型：M1巨噬細(xì)胞主要參與促炎反應(yīng)，M2巨噬細(xì)胞主要參與抗炎反應(yīng)。在正畸力誘導(dǎo)的牙根吸收中觀察到牙周組織中巨噬細(xì)胞M1極化的上調(diào)，因此，可能壓縮力有助于M1極化并間接抑制了牙骨質(zhì)修復(fù)。據(jù)報道，脂聯(lián)素可促進(jìn)M2極化和減輕炎癥，并防止牙齒移動，因此，可能它可以干預(yù)壓縮力對巨噬細(xì)胞的影響。此外，巨噬細(xì)胞可以通過多種機(jī)制接收機(jī)械信號。最近的一份報告顯示，H3組蛋白乙�；�受rough matrix的調(diào)控，其將機(jī)械感覺與巨噬細(xì)胞的炎癥反應(yīng)相結(jié)合。因此，有理由假設(shè)壓縮應(yīng)力作用于H3組蛋白乙�；�以誘導(dǎo)極化。

鑒于此，德國尤斯圖斯·李比希吉森大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔正畸學(xué)系、牙周病學(xué)系聯(lián)合浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院的一項研究調(diào)查了巨噬細(xì)胞對正畸力的反應(yīng)機(jī)制，以及這種反應(yīng)與正畸牙根吸收的相關(guān)性。相關(guān)內(nèi)容發(fā)表在 International Journal of Molecular Sciences 期刊，題為“Orthodontic Compression Enhances Macrophage M2 Polarization via Histone H3 Hyperacetylation ”。

首先，將巨噬細(xì)胞置于1 g/cm2 大小的壓縮力下，或用不同濃度的脂聯(lián)素（adiponectin）處理。24小時后，各組巨噬細(xì)胞均未發(fā)生形態(tài)學(xué)改變（圖1 a）。劃痕測定結(jié)果顯示，1 g/cm2的壓縮力縮短了巨噬細(xì)胞的遷移距離（圖1 b、c），說明壓縮力抑制巨噬細(xì)胞遷移，但即使脂聯(lián)素在濃度高達(dá)10μg/mL 時，也沒有檢測到其影響（圖1 b、d）。

圖1   巨噬細(xì)胞受到壓縮力或脂聯(lián)素的刺激。

施加1 g/cm2 的壓縮力后，檢測了誘導(dǎo)性一氧化氮合酶（Nos2）、白細(xì)胞介素1β（Il1b）、白細(xì)胞介素10（Il10）和精氨酸酶1（Arg1）的表達(dá)。結(jié)果顯示，Nos2、Il10和Arg1的基因表達(dá)均升高，表明壓縮力促進(jìn)巨噬細(xì)胞極化標(biāo)志物的表達(dá)。值得注意的是，Nos2是第一個對機(jī)械壓縮作出反應(yīng)的標(biāo)志物，從6小時開始呈現(xiàn)增加趨勢，所有其他標(biāo)志物Il1b，Arg1和Il10都是在24小時后增強(qiáng)。為了闡明脂聯(lián)素對力激活的巨噬細(xì)胞的影響，在收集和分析巨噬細(xì)胞之前，用壓縮力和/或10 μg/mL脂聯(lián)素處理巨噬細(xì)胞24小時。結(jié)果表明，脂聯(lián)素對任何標(biāo)志物都沒有影響，無論它們是否受壓。

接下來，經(jīng)過校正 p 值和使用差異倍數(shù)后，共鑒定出28個差異表達(dá)基因（DEGs），其中21個上調(diào)，7個下調(diào)。為了確認(rèn)脂聯(lián)素可能的作用靶點，將脂聯(lián)素和與DEGs對應(yīng)的28種蛋白質(zhì)都映射到STRING上。STRING表明，血清淀粉樣蛋白A3（Saa3）、載脂蛋白E（ApoE）和白細(xì)胞介素1β（IL-1β）與脂聯(lián)素直接相關(guān)。然后通過測定基因中的Saa3和ApoE的表達(dá)水平來驗證結(jié)論。qRT-PCR結(jié)果顯示，壓縮力誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞上調(diào)Saa3和ApoE，但脂聯(lián)素對它們沒有影響。

壓縮刺激顯著提高了H3組蛋白乙�；�水平（圖2 a）。然后，使用500 nM I-BET762來阻止乙�；�讀取器識別組蛋白。qRT-PCR結(jié)果表明，I-BET762本身不影響巨噬細(xì)胞細(xì)胞因子的表達(dá)。然而，它通過壓縮顯著抑制了Arg1和Il10的增強(qiáng)表達(dá)（圖2 f、g）。同時，它對ApoE，Saa3，Nos2和Il1b的上調(diào)沒有影響（圖2 b-e）。這表明，H3組蛋白乙�；�介導(dǎo)壓縮力誘導(dǎo)的M2極化。

圖2   壓縮力通過促進(jìn)H3組蛋白乙�；�誘導(dǎo)M2極化。

最后，為了進(jìn)一步研究免疫細(xì)胞對牙骨質(zhì)的調(diào)節(jié)作用，利用力激活的巨噬細(xì)胞培養(yǎng)基或1 g/cm2的靜水壓力處理成牙骨質(zhì)細(xì)胞24 小時。出乎意料的是，盡管成牙骨質(zhì)細(xì)胞遷移和骨保護(hù)素（OPG）通過壓縮力直接受到抑制，但它們都沒有對巨噬細(xì)胞培養(yǎng)基產(chǎn)生反應(yīng)。此外，在施加壓縮力后，成牙骨質(zhì)細(xì)胞中 Piezo1表達(dá)增加。因此，利用特異性抑制劑GSMTX4同時培養(yǎng)成牙骨質(zhì)細(xì)胞。與對照組相比，獨立施用GSMTX4未觸發(fā)成牙骨質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)，但顯著減弱了壓縮力引起的遷移抑制和OPG降低。
 

圖3   圖形概要  壓縮力增強(qiáng)H3組蛋白乙�；�，促進(jìn)M2極化。

總之，該研究表明壓縮力會損害巨噬細(xì)胞的遷移，并顯著增強(qiáng)其極化標(biāo)志物的表達(dá)。具體來說，它在免疫反應(yīng)的后期通過H3組蛋白高乙�；�促進(jìn)M2極化。此外，雖然力激活的巨噬細(xì)胞對成牙骨質(zhì)細(xì)胞沒有影響，但壓縮力通過影響Piezo1直接抑制成牙骨質(zhì)細(xì)胞牙骨質(zhì)形成和遷移。

參考文獻(xiàn)：Wang Y, Groeger S, Yong J, Ruf S. Orthodontic Compression Enhances Macrophage M2 Polarization via Histone H3 Hyperacetylation. Int J Mol Sci. 2023 Feb 4;24(4):3117. doi: 10.3390/ijms24043117. PMID: 36834533; PMCID: PMC9958841.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36834533/

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