瘦素對(duì)體外機(jī)械應(yīng)變期間巨噬細(xì)胞表達(dá)譜的影響

兒童肥胖已成為全世界范圍內(nèi)日益嚴(yán)重的健康問題。肥胖會(huì)使內(nèi)分泌蛋白釋放增加、代謝紊亂，影響脂肪因子的平衡。脂肪組織產(chǎn)生的其中一種脂肪因子是瘦素。該信號(hào)分子屬于多肽類激素，主要由白色脂肪組織合成并分泌。通過脂肪組織和下丘腦之間的負(fù)反饋機(jī)制，它參與飽腹感的控制，因此在能量平衡中起關(guān)鍵作用。

在超重的個(gè)體中檢測到唾液瘦素濃度升高，與正常體重個(gè)體相比，也觀察到牙齒移動(dòng)速率減緩。正畸力會(huì)在周圍牙周膜和牙槽骨中產(chǎn)生張力和壓力。牙周膜中的細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞、成骨細(xì)胞）和免疫細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）暴露于這些力下，并參與正畸力誘導(dǎo)的骨重塑。巨噬細(xì)胞在機(jī)械應(yīng)力下分泌多種促炎介質(zhì)，如腫瘤壞死因子（TNF）、白細(xì)胞介素-1（IL-1）、IL-6和前列腺素內(nèi)過氧化物合酶-2（PTGS2）。這些介質(zhì)上調(diào)核因子-κB受體激活因子配體（RANKL）的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)骨吸收和正畸牙齒移動(dòng)。

肥胖是一種復(fù)雜的疾病，需要進(jìn)一步的了解和認(rèn)識(shí)，以優(yōu)化臨床管理并確保正畸治療的長期成功。瘦素在無機(jī)械應(yīng)變和有機(jī)械應(yīng)變的情況下增加了牙齦和牙周膜成纖維細(xì)胞中促炎介質(zhì)的分泌。動(dòng)物研究表明，肥胖和瘦素通過影響破骨細(xì)胞生成來減少正畸牙齒移動(dòng)。瘦素對(duì)先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的細(xì)胞均具有調(diào)節(jié)作用。然而，沒有關(guān)于瘦素在機(jī)械應(yīng)變期間對(duì)巨噬細(xì)胞的影響的研究。

德國雷根斯堡大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔正畸科、臨床微生物學(xué)與衛(wèi)生研究所以及美因茨約翰內(nèi)斯·古騰堡大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的一項(xiàng)研究曾以體外機(jī)械負(fù)荷作為正畸牙齒移動(dòng)模型，研究瘦素在此過程中對(duì)炎癥介質(zhì)巨噬細(xì)胞表達(dá)譜的影響。這項(xiàng)研究提高了對(duì)機(jī)械應(yīng)變和瘦素之間相互作用的理解，重點(diǎn)是免疫細(xì)胞。相關(guān)內(nèi)容發(fā)表在 International Journal of Molecular Sciences 期刊題為“Impact of Leptin on the Expression Profile of Macrophages during Mechanical Strain In Vitro”。 首先，實(shí)驗(yàn)確定了無機(jī)械應(yīng)變下不同瘦素濃度對(duì)細(xì)胞活力的影響。乳酸脫氫酶（LDH）測定顯示，所有測試濃度下瘦素均無細(xì)胞毒性作用。實(shí)驗(yàn)決定使用濃度為1 ng/mL的瘦素進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)。

然后測試了瘦素對(duì)巨噬細(xì)胞促炎反應(yīng)的影響，這些巨噬細(xì)胞在不存在和存在牙齦卟啉單胞菌的脂多糖（LPS）的情況下模擬牙周炎期間發(fā)生的炎癥。在瘦素、脂多糖及兩者聯(lián)合治療后，Tnf 基因表達(dá)升高（圖1 a）。在瘦素 + LPS的組合中，Il-1b基因表達(dá)的上調(diào)顯著，表明瘦素具有促炎作用（圖1 b）。Il-6基因的表達(dá)隨著瘦素和LPS的增加而增加（圖1 c），兩者聯(lián)合治療后顯著增加Il-6基因的表達(dá)。在瘦素、脂多糖及兩者聯(lián)合治療后，Ptgs2基因表達(dá)與未處理對(duì)照組有顯著差異（圖1 d）。值得注意的是，與對(duì)照相比，瘦素本身的施用顯示出促炎作用，但與LPS處理的樣本相比，這些作用僅略有明顯。
  圖1    瘦素、牙齦卟啉單胞菌LPS和兩者的組合對(duì)RAW264.7巨噬細(xì)胞中Tnf（a）、Il-1b（b）、Il-6（c）和Ptgs2（d）基因表達(dá)的影響。

在正畸治療期間，牙周膜細(xì)胞包括巨噬細(xì)胞受到機(jī)械應(yīng)變。因此，接下來研究了瘦素在壓縮應(yīng)力（2 g/cm²，4 h）過程中的影響。實(shí)驗(yàn)觀察到，無瘦素處理下壓縮應(yīng)變后Ptgs2 mRNA升高，而添加至少1 ng/mL瘦素可降低Ptgs mRNA。因此，根據(jù)觀察到的對(duì)Ptgs2 mRNA表達(dá)的影響和無機(jī)械應(yīng)變的實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)決定使用濃度為1 ng/mL的瘦素進(jìn)行進(jìn)一步的壓縮和拉伸應(yīng)變實(shí)驗(yàn)。

然后，實(shí)驗(yàn)檢測了瘦素對(duì)壓縮應(yīng)變中促炎介質(zhì)表達(dá)的影響。壓縮應(yīng)力后，TNF 基因表達(dá)（圖2 a）和蛋白質(zhì)分泌（圖2 b）增加，添加瘦素對(duì)觀察到的壓力效應(yīng)沒有影響。壓縮應(yīng)力后，Il-1b mRNA表達(dá)和分泌增加（圖2 c、d），而用瘦素處理阻斷、降低了這種效應(yīng)。壓縮應(yīng)力后，IL-6基因表達(dá)和分泌上調(diào)（圖2 e、f），Ptgs2 mRNA 表達(dá)上調(diào)（圖2 g），而用瘦素處理均降低了這種壓力效應(yīng)。在蛋白質(zhì)水平上，還檢測到Ptgs2 蛋白表達(dá)在壓縮應(yīng)變下增加（圖2 h），而加入瘦素后，這種作用受到抑制，表明瘦素在壓力施用過程中的抗炎作用。 圖2   瘦素聯(lián)合壓縮應(yīng)變對(duì)RAW264.7 巨噬細(xì)胞TNF（a、b）、IL1B（c、d）、IL6（e、f）和PTGS2（g、h）基因和蛋白質(zhì)表達(dá)和分泌的影響。

在牙周膜的壓力側(cè)旁邊，在正畸牙齒移動(dòng)期間牙周膜中的細(xì)胞還經(jīng)歷被拉伸。因此，實(shí)驗(yàn)最后還研究了在拉伸應(yīng)變（16%，4 h）后瘦素對(duì)巨噬細(xì)胞的影響。拉伸應(yīng)變后，TNF mRNA表達(dá)（圖3 a）和蛋白質(zhì)分泌（圖3 b）增加。與壓縮應(yīng)變相反，額外的瘦素處理降低了拉伸的這種影響。拉伸應(yīng)變后，沒有檢測到IL-1B mRNA表達(dá)上調(diào)（圖3 c）或蛋白質(zhì)分泌（圖3 d）。與壓縮應(yīng)變相當(dāng)，拉伸應(yīng)變?cè)黾覫L-6 mRNA水平和蛋白質(zhì)分泌（圖3 e、f），這種效應(yīng)通過添加瘦素被消除。Ptgs2 mRNA水平隨拉伸應(yīng)變升高，并在額外的瘦素處理下降低至未處理水平（圖3 g），在蛋白質(zhì)水平上呈相似趨勢（圖3 h）。 圖3   瘦素聯(lián)合拉伸應(yīng)變對(duì)RAW264.7 巨噬細(xì)胞TNF（a、b）、IL1B（c、d）、IL6（e、f）和PTGS2（g、h）基因和蛋白表達(dá)和分泌的影響。

在這項(xiàng)研究中，我們清楚地看到了對(duì)巨噬細(xì)胞中炎癥因子表達(dá)的抑制作用，這可能導(dǎo)致無菌炎癥的程度降低，從而減少正畸牙齒的移動(dòng)。瘦素可以在控制和壓力條件下以不同的方式影響巨噬細(xì)胞的表達(dá)譜，既可以在沒有機(jī)械應(yīng)力的情況下促進(jìn)促炎作用，也可以在機(jī)械應(yīng)力后促進(jìn)抗炎表型。潛在的分子機(jī)制必須進(jìn)一步研究，以更好地了解瘦素的作用方式及其對(duì)巨噬細(xì)胞的機(jī)械力。

參考文獻(xiàn)：Paddenberg E, Osterloh H, Jantsch J, Nogueira A, Proff P, Kirschneck C, Schröder A. Impact of Leptin on the Expression Profile of Macrophages during Mechanical Strain In Vitro. Int J Mol Sci. 2022 Sep 14;23(18):10727. doi: 10.3390/ijms231810727. PMID: 36142638; PMCID: PMC9503708.
原文鏈接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/36142638/

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