IS激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪助力牙周炎蛋白信号通路机制研究

2026-05-06 15:57:36, 环亚生物环亚生物科技有限公司

牙周炎是由多种微生物与宿主免疫反应引起的牙周支持组织的慢性炎症。牙龈上皮细胞借助模式识别受体（pattern recognition receptors, PRRs）识别包含核心致病菌牙龈卟啉单胞菌等口腔病原体，构成了抵御感染的首要屏障。而最为关键的Toll 样受体（Toll-like receptors, TLRs，TLR4 ）可感知病原体相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns, PAMPs），包括脂多糖（lipopolysaccharides, LPS）和脂蛋白等。TLR4激活后会触发下游信号通路（尤其是 NF-κB 通路），促进IL-1β、IL-6 和 TNF-α 等促炎细胞因子的产生。这些细胞因子随后放大炎症级联反应，加剧牙周组织损伤。

枯草芽孢杆菌是一种革兰氏阳性杆状细菌，能形成具有高度抵抗力的芽孢，耐受极端高温、干燥及其他不利环境条件，可在胃酸、胆汁丰富的胃肠道以及复杂的口腔微生物生态系统等恶劣环境中存活。该菌可通过产生枯草菌素等多种抗菌肽发挥有益作用，具有抑制牙周致病菌生长的潜力。

在此前小鼠模型的研究中发现，枯草芽孢杆菌 R0179可通过分泌含有中康酸的上清液，抑制牙龈卟啉单胞菌生长及生物膜的形成与成熟，进而抑制该菌诱导的实验性牙周炎。因此，需要阐明热灭活枯草芽孢杆菌 R0179 是否通过 TLR 信号通路调控牙周炎症，为牙周炎的预防和管理提供理论支持。

文章题目为“Inactivated Bacillus subtilis R0179 Inhibits Porphyromonas GingivalisInduced Gingival Inflammation Via TLR2/NF-κB Signaling in a Murine Model of Periodontitis”于2025年8月发表在Inflammation杂志，作者来自北京大学口腔预防学系国家口腔临床研究中心。

研究人员为了评估牙龈卟啉单胞菌穿透牙龈上皮细胞的能力，将该菌与牙龈上皮细胞共培养2小时后收集样本，进行透射电子显微镜观察。与对照组（C组）相比，牙龈卟啉单胞菌感染组（C+Pg 组）中，牙龈卟啉单胞菌可侵入牙龈上皮细胞的细胞质，并被吞噬体包裹形成吞噬小泡（图1A中箭头所示）。随后使用qPCR（定量聚合酶链反应）和Western blot（蛋白质印迹法）检测牙龈卟啉单胞菌刺激后牙龈上皮细胞中TLR（Toll 样受体）的水平变化。

结果表明，与对照组（MOI=0 的牙龈卟啉单胞菌刺激组）相比，MOI=50 的牙龈卟啉单胞菌可显著提高细胞中 TLR4 的蛋白和 mRNA水平。以 MOI=50 的牙龈卟啉单胞菌刺激上皮细胞12小时后，发现牙龈卟啉单胞菌刺激可上调 TLR1、TLR2、TLR4、TLR6 及磷酸化 NF-κB（p-NF-κB）的表达，并促进促炎细胞因子的释放。为验这些变化，研究人员通过细胞因子芯片检测 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 的表达，使用法国Innopsys激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪进行荧光信号检测及分析。结果显示，牙龈卟啉单胞菌刺激可诱导上皮细胞中 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 的表达上调，该结果也验证了qPCR 实验中观察到的细胞因子 mRNA 表达趋势（如图1）。

图 1 牙龈卟啉单胞菌侵入牙龈上皮细胞并激活牙龈上皮细胞中的多种 Toll 样受体（TLR）及炎症通路.（A）透射电子显微镜图像显示，牙龈卟啉单胞菌与牙龈上皮细胞共培养 2 小时后被细胞内化的情况。（B）采用 qPCR（定量聚合酶链反应）和 Western blot（蛋白质印迹法），分析不同感染复数（MOI）的牙龈卟啉单胞菌刺激牙龈上皮细胞 12 小时后，TLR4 的表达水平。（C）采用 qPCR 和 Western blot，分析感染复数（MOI）为 50 的牙龈卟啉单胞菌在不同时间点刺激牙龈上皮细胞后，TLR4 的表达水平。（D）Western blot 分析上皮细胞中 TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、NF-κB（核因子 κB）及磷酸化 NF-κB（p-NF-κB）的蛋白表达水平。各组缩写如下：对照组（C 组）、牙龈卟啉单胞菌刺激组（C+Pg 组）。（E）qPCR 分析 TLR1、TLR2、TLR4、TLR5、TLR6、白细胞介素 - 1β（IL-1β）、白细胞介素 - 6（IL-6）及肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）的信使核糖核酸（mRNA）水平。（F）代表性细胞因子芯片膜图像显示 IL-1β、IL-6 及 TNF-α 的分泌表达情况。其中，POS-1 和 POS-2 为阳性对照孔。（G）通过荧光强度对细胞因子芯片结果进行定量分析。统计学差异以平均值 ± 标准差（mean±SD）表示，* 代表 P<0.05，** 代表 P<0.005，*** 代表 P<0.001。

为探究枯草芽孢杆菌 R0179 是否能逆转牙龈卟啉单胞菌刺激诱导的 TLR、下游 p-NF-κB 及促炎细胞因子表达变化，研究人员通过 Western blot、qPCR 和抗体芯片实验进行了验证。与单独牙龈卟啉单胞菌感染组（Pg组）相比，枯草芽孢杆菌 R0179（MOI=50）共刺激组显著降低了TLR2、TLR4 及 p-NF-κB 的蛋白水平，但对 TLR1 和 TLR6 的蛋白水平无显著影响。

qPCR 结果显示，枯草芽孢杆菌 R0179 处理可下调牙龈卟啉单胞菌诱导的TLR2、TLR4、IL-1β、IL-6 及 TNF-α 的 mRNA 水平，对 TLR1 和 TLR6 的 mRNA 水平无显著影响。此外，枯草芽孢杆菌 R0179 还能下调牙龈卟啉单胞菌刺激的牙龈上皮细胞分泌 IL-1β、IL-6 及 TNF-α 的水平。蛋白芯片检测结果进一步验证了 qPCR 实验中观察到的细胞因子 mRNA 表达变化趋势（图2）。

图 2 枯草芽孢杆菌 R0179 减轻牙龈卟啉单胞菌诱导的牙龈上皮细胞中 Toll 样受体（TLR）/ 磷酸化核因子 κB（p-NF-κB）激活及炎症反应.（A）蛋白质印迹法（Western blot）分析 TLR1、TLR2、TLR4、TLR6、NF-κB 及 p-NF-κB 的蛋白表达水平。各组缩写如下：牙龈卟啉单胞菌刺激组（Pg 组）、牙龈卟啉单胞菌 + 枯草芽孢杆菌 R0179 刺激组（Pg+B. subtilis 组）。（B）定量聚合酶链反应（qPCR）分析 TLR1、TLR2、TLR4、TLR6、白细胞介素 - 1β（IL-1β）、白细胞介素 - 6（IL-6）及肿瘤坏死因子 -α（TNF-α）的信使核糖核酸（mRNA）表达水平。（C）代表性细胞因子芯片图像显示 IL-1β、IL-6 及 TNF-α 的分泌情况。（D）通过荧光强度对细胞因子芯片结果进行定量分析。统计学差异以平均值 ± 标准差（mean±SD）表示，* 代表 P<0.05，** 代表 P<0.005，*** 代表 P<0.001。

为验证枯草芽孢杆菌 R0179 在体内调控牙龈卟啉单胞菌诱导炎症的机制，研究人员开展了体内实验。对上颌组织的苏木精 - 伊红（H&E）染色结果显示，牙龈卟啉单胞菌刺激会加重牙龈炎症，而枯草芽孢杆菌 R0179 处理可减轻该菌诱导的牙龈炎症程度。与对照组（C 组）相比，牙龈卟啉单胞菌刺激组（C+Pg 组）中 TLR2、TLR4、p-NF-κB、IL-6、IL-1β 及 TNF-α 的表达升高；而枯草芽孢杆菌 R0179 处理组（C+Pg+B.subtilis 组）可抑制牙龈卟啉单胞菌诱导的 TLR2、TLR4、p-NF-κB、IL-6、IL-1β 及 TNF-α 的表达。此外，TLR2 受体激动剂处理可拮抗枯草芽孢杆菌 R0179 的作用，提高 p-NF-κB、IL-6、IL-1β 及 TNF-α 的表达，而 TLR4 受体激动剂处理无显著影响。

本研究探讨了枯草芽孢杆菌 R0179 对牙龈卟啉单胞菌诱导炎症反应的调控作用，系统评估了牙龈卟啉单胞菌和枯草芽孢杆菌 R0179 处理后，牙龈上皮细胞中 Toll 样受体（TLRs）、磷酸化 NF-κB（p-NF-κB）及下游促炎细胞因子表达的变化。研究结果不仅证实了牙龈卟啉单胞菌在牙周炎发病过程中诱导牙龈炎症的作用，还揭示了枯草芽孢杆菌 R0179 可能通过抑制 TLR2/NF-κB 通路，减轻牙龈卟啉单胞菌诱导的炎症反应。这些发现揭示，热灭活枯草芽孢杆菌 R0179 有望成为牙周炎管理中的一种潜在辅助治疗手段。

原文链接

https://doi.org/10.1007/s10753-025-02348-8

Innopsys 成立于1999年，总部位于法国图卢兹，致力于荧光检测硬件生产和软件自主开发。

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