HIF-1α促进机械压力下牙周膜细胞的炎症应答反应

摘要

目的 探讨缺氧诱导因子-1α（hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α）在机械应力促进人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells,hPDLCs）炎症因子表达中的分子调控机制，为正畸治疗中的炎症控制提供理论依据和潜在干预靶点。方法 本研究已获得医院医学伦理委员会批准。体外分离培养hPDLCs，通过集落形成实验验证细胞自我更新能力，采用成骨和成脂诱导分化及茜素红、碱性磷酸酶、油红O染色评估多向分化潜能。建立体外机械压力刺激模型（1.5 g/cm²,12 h），通过实时荧光定量聚合酶链式反应（quantitative realtime polymerase chain reaction,qRT-PCR）、Western Blot及免疫荧光染色检测Control组（无机械压力刺激）和Force组（机械压力刺激，1.5 g/cm²,12 h）hPDLCs的炎症因子：白细胞介素-1β（interleukin-1,IL-1β）、白细胞介素-6（interleukin-6,IL-6）、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α,TNF-α）及HIF-1α的表达水平。基于转录组学分析探讨机械压力与HIF-1α调控下的基因表达变化。使用HIF-1α小分子抑制剂LW-6对体外机械压力刺激模型进行干预，通过设置不同的LW6浓度梯度组（10μmol/L、30μmol/L、50μmol/L）探索LW-6干预的适宜浓度；通过qRT-PCR、Western Blot及免疫荧光染色检测Control组（无机械压力刺激）、Force组（机械压力刺激，1.5 g/cm²,12 h）和Force+LW6组（机械压力刺激，1.5 g/cm²,12 h以及30μmol/L LW-6干预）hPDLCs的炎症因子及HIF-1α的表达水平。结果 hPDLCs原代细胞具备自我更新及成骨和成脂分化能力；与Control组相比，Force组hPDLCs炎症因子IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA、蛋白表达明显增强，Force组IL-1β、TNF-α的荧光强度明显高于Control组。转录组学分析揭示机械压力刺激下HIF-1信号通路激活，调控hPDLCs的炎症反应和骨改建过程。相较于Control组，Force组hPDLCs中HIF-1α mRNA和蛋白水平明显升高。10、30、50μmol/L LW-6均可抑制hPDLCs HIF-1α表达，确定采用30μmol/L LW-6进行干预。进一步检测发现，相较Control组，Force组IL-1β、IL-6和TNF-α的mRNA表达及蛋白表达显著上调，HIF-1α、IL-1β和TNF-α荧光强度增强；相较于Force组，Force+LW-6组以上炎症因子的mRNA表达及蛋白表达显著下调，HIF-1α、IL-1β和TNF-α荧光强度减弱。结论 HIF-1α在机械压力下上调hPDLCs的炎症反应，可作为正畸相关牙周组织炎症控制的潜在靶点。

关键词

机械压力 / 人牙周膜细胞 / 缺氧诱导因子-1α / 炎症应答 / LW-6 / 炎症因子 / 骨改建 / 正畸治疗 / 碱性磷酸酶 / 信号通路