瘦素對體外機械應變期間巨噬細胞表達譜的影響
兒童肥胖已成為全世界范圍內日益嚴重的健康問題。肥胖會使內分泌蛋白釋放增加、代謝紊亂，影響脂肪因子的平衡。脂肪組織產生的其中一種脂肪因子是瘦素。該信號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反饋機制，它參與飽腹感的控制，因此在能量平衡中起關鍵作用。
在超重的個體中檢測到唾液瘦素濃度升高，與正常體重個體相比，也觀察到牙齒移動速率減緩。正畸力會在周圍牙周膜和牙槽骨中產生張力和壓力。牙周膜中的細胞（如成纖維細胞、成骨細胞）和免疫細胞（如巨噬細胞）暴露于這些力下，并參與正畸力誘導的骨重塑。巨噬細胞在機械應力下分泌多種促炎介質，如腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素-1（IL-1）、IL-6和前列腺素內過氧化物合酶-2（PTGS2）。這些介質上調核因子-κB受體激活因子配體（RANKL）的表達，從而調節骨吸收和正畸牙齒移動。
肥胖是一種復雜的疾病，需要進一步的了解和認識，以優化臨床管理并確保正畸治療的長期成功。瘦素在無機械應變和有機械應變的情況下增加了牙齦和牙周膜成纖維細胞中促炎介質的分泌。動物研究表明，肥胖和瘦素通過影響破骨細胞生成來減少正畸牙齒移動。瘦素對先天免疫系統和適應性免疫系統的細胞均具有調節作用。然而，沒有關于瘦素在機械應變期間對巨噬細胞的影響的研究。
德國雷根斯堡大學醫學院口腔正畸科、臨床微生物學與衛生研究所以及美因茨約翰內斯·古騰堡大學醫學中心的一項研究曾以體外機械負荷作為正畸牙齒移動模型，研究瘦素在此過程中對炎癥介質巨噬細胞表達譜的影響。這項研究提高了對機械應變和瘦素之間相互作用的理解，重點是免疫細胞。相關內容發表在 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，實驗確定了無機械應變下不同瘦素濃度對細胞活力的影響。乳酸脫氫酶（LDH）測定顯示，所有測試濃度下瘦素均無細胞毒性作用。實驗決定使用濃度為1 ng/mL的瘦素進行進一步的實驗。
然后測試了瘦素對巨噬細胞促炎反應的影響，這些巨噬細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生的炎癥。在瘦素、脂多糖及兩者聯合治療后，Tnf 基因表達升高（圖1 a）。在瘦素 + LPS的組合中，Il-1b基因表達的上調顯著，表明瘦素具有促炎作用（圖1 b）。Il-6基因的表達隨著瘦素和LPS的增加而增加（圖1 c），兩者聯合治療后顯著增加Il-6基因的表達。在瘦素、脂多糖及兩者聯合治療后，Ptgs2基因表達與未處理對照組有顯著差異（圖1 d）。值得注意的是，與對照相比，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RAW264.7巨噬細胞中Tnf（a）、Il-1b（b）、Il-6（c）和Ptgs2（d）基因表達的影響。
在正畸治療期間，牙周膜細胞包括巨噬細胞受到機械應變。因此，接下來研究了瘦素在壓縮應力（2 g/cm²，4 h）過程中的影響。實驗觀察到，無瘦素處理下壓縮應變后Ptgs2 mRNA升高，而添加至少1 ng/mL瘦素可降低Ptgs mRNA。因此，根據觀察到的對Ptgs2 mRNA表達的影響和無機械應變的實驗，實驗決定使用濃度為1 ng/mL的瘦素進行進一步的壓縮和拉伸應變實驗。
然后，實驗檢測了瘦素對壓縮應變中促炎介質表達的影響。壓縮應力后，TNF 基因表達（圖2 a）和蛋白質分泌（圖2 b）增加，添加瘦素對觀察到的壓力效應沒有影響。壓縮應力后，Il-1b mRNA表達和分泌增加（圖2 c、d），而用瘦素處理阻斷、降低了這種效應。壓縮應力后，IL-6基因表達和分泌上調（圖2 e、f），Ptgs2 mRNA 表達上調（圖2 g），而用瘦素處理均降低了這種壓力效應。在蛋白質水平上，還檢測到Ptgs2 蛋白表達在壓縮應變下增加（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 瘦素聯合壓縮應變對RAW264.7 巨噬細胞TNF（a、b）、IL1B（c、d）、IL6（e、f）和PTGS2（g、h）基因和蛋白質表達和分泌的影響。
在牙周膜的壓力側旁邊，在正畸牙齒移動期間牙周膜中的細胞還經歷被拉伸。因此，實驗最后還研究了在拉伸應變（16%，4 h）后瘦素對巨噬細胞的影響。拉伸應變后，TNF mRNA表達（圖3 a）和蛋白質分泌（圖3 b）增加。與壓縮應變相反，額外的瘦素處理降低了拉伸的這種影響。拉伸應變后，沒有檢測到IL-1B mRNA表達上調（圖3 c）或蛋白質分泌（圖3 d）。與壓縮應變相當，拉伸應變增加IL-6 mRNA水平和蛋白質分泌（圖3 e、f），這種效應通過添加瘦素被消除。Ptgs2 mRNA水平隨拉伸應變升高，并在額外的瘦素處理下降低至未處理水平（圖3 g），在蛋白質水平上呈相似趨勢（圖3 h）。
圖3 瘦素聯合拉伸應變對RAW264.7 巨噬細胞TNF（a、b）、IL1B（c、d）、IL6（e、f）和PTGS2（g、h）基因和蛋白表達和分泌的影響。
在這項研究中，我們清楚地看到了對巨噬細胞中炎癥因子表達的抑制作用，這可能導致無菌炎癥的程度降低，從而減少正畸牙齒的移動。瘦素可以在控制和壓力條件下以不同的方式影響巨噬細胞的表達譜，既可以在沒有機械應力的情況下促進促炎作用，也可以在機械應力后促進抗炎表型。潛在的分子機制必須進一步研究，以更好地了解瘦素的作用方式及其對巨噬細胞的機械力。
參考文獻：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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肥胖是一種復雜的疾病，需要進一步的了解和認識，以優化臨床管理并確保正畸治療的長期成功。瘦素在無機械應變和有機械應變的情況下增加了牙齦和牙周膜成纖維細胞中促炎介質的分泌。動物研究表明，肥胖和瘦素通過影響破骨細胞生成來減少正畸牙齒移動。瘦素對先天免疫系統和適應性免疫系統的細胞均具有調節作用。然而，沒有關于瘦素在機械應變期間對巨噬細胞的影響的研究。
德國雷根斯堡大學醫學院口腔正畸科、臨床微生物學與衛生研究所以及美因茨約翰內斯·古騰堡大學醫學中心的一項研究曾以體外機械負荷作為正畸牙齒移動模型，研究瘦素在此過程中對炎癥介質巨噬細胞表達譜的影響。這項研究提高了對機械應變和瘦素之間相互作用的理解，重點是免疫細胞。相關內容發表在 International Journal of Molecular Sciences 期刊題為“Impact of Leptin on the Expression Profile of Macrophages during Mechanical Strain In Vitro”。
然后測試了瘦素對巨噬細胞促炎反應的影響，這些巨噬細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生的炎癥。在瘦素、脂多糖及兩者聯合治療后，Tnf 基因表達升高（圖1 a）。在瘦素 + LPS的組合中，Il-1b基因表達的上調顯著，表明瘦素具有促炎作用（圖1 b）。Il-6基因的表達隨著瘦素和LPS的增加而增加（圖1 c），兩者聯合治療后顯著增加Il-6基因的表達。在瘦素、脂多糖及兩者聯合治療后，Ptgs2基因表達與未處理對照組有顯著差異（圖1 d）。值得注意的是，與對照相比，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。
在正畸治療期間，牙周膜細胞包括巨噬細胞受到機械應變。因此，接下來研究了瘦素在壓縮應力（2 g/cm²，4 h）過程中的影響。實驗觀察到，無瘦素處理下壓縮應變后Ptgs2 mRNA升高，而添加至少1 ng/mL瘦素可降低Ptgs mRNA。因此，根據觀察到的對Ptgs2 mRNA表達的影響和無機械應變的實驗，實驗決定使用濃度為1 ng/mL的瘦素進行進一步的壓縮和拉伸應變實驗。
然后，實驗檢測了瘦素對壓縮應變中促炎介質表達的影響。壓縮應力后，TNF 基因表達（圖2 a）和蛋白質分泌（圖2 b）增加，添加瘦素對觀察到的壓力效應沒有影響。壓縮應力后，Il-1b mRNA表達和分泌增加（圖2 c、d），而用瘦素處理阻斷、降低了這種效應。壓縮應力后，IL-6基因表達和分泌上調（圖2 e、f），Ptgs2 mRNA 表達上調（圖2 g），而用瘦素處理均降低了這種壓力效應。在蛋白質水平上，還檢測到Ptgs2 蛋白表達在壓縮應變下增加（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。
在牙周膜的壓力側旁邊，在正畸牙齒移動期間牙周膜中的細胞還經歷被拉伸。因此，實驗最后還研究了在拉伸應變（16%，4 h）后瘦素對巨噬細胞的影響。拉伸應變后，TNF mRNA表達（圖3 a）和蛋白質分泌（圖3 b）增加。與壓縮應變相反，額外的瘦素處理降低了拉伸的這種影響。拉伸應變后，沒有檢測到IL-1B mRNA表達上調（圖3 c）或蛋白質分泌（圖3 d）。與壓縮應變相當，拉伸應變增加IL-6 mRNA水平和蛋白質分泌（圖3 e、f），這種效應通過添加瘦素被消除。Ptgs2 mRNA水平隨拉伸應變升高，并在額外的瘦素處理下降低至未處理水平（圖3 g），在蛋白質水平上呈相似趨勢（圖3 h）。
在這項研究中，我們清楚地看到了對巨噬細胞中炎癥因子表達的抑制作用，這可能導致無菌炎癥的程度降低，從而減少正畸牙齒的移動。瘦素可以在控制和壓力條件下以不同的方式影響巨噬細胞的表達譜，既可以在沒有機械應力的情況下促進促炎作用，也可以在機械應力后促進抗炎表型。潛在的分子機制必須進一步研究，以更好地了解瘦素的作用方式及其對巨噬細胞的機械力。
參考文獻：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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