NF-κB信號通路參與消退素E1促進牙髓和根尖周炎癥消退的研究進展

高陳陳 崔彩云 李言君

[關鍵詞]消退素；核轉錄因子kappaB；牙髓炎；根尖周炎

在細胞質中大部分的核轉錄因子kappaB（nuclearfactorB，NF-κB）二聚體通常與細胞質中NF-κB抑制因子（inhibitorofNF-κB，IκBs）結合而形成無活性的三聚體，各種刺激因子通過降解IκBs的方式來激活NF-κB，活化的NF-κB二聚體進入細胞核與DNA結合進而調節各種基因的表達。當細胞受到如腫瘤壞死因子α（tumornecrosisfactorα，TNF-α）、白介素-1（interlukin-1，IL-1）、細菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等刺激因子作用時，IκBs首先是在IκBs激酶（IκBkinase，IKK）催化下被磷酸化，接著在泛素連接酶E3（skp1-cullin-F-boxE3，SCF-E3）的作用下被泛素化進而被蛋白酶降解?；罨腘F-κB進入細胞核內并與其相應的DNA基因序列結合以調節與免疫應答炎癥反應和細胞凋亡作用相關的基因的轉錄[1]。消退素是一種天然存在的內源性多不飽和脂肪酸，是特異性促炎癥消退介質（specializedpro-resolvingmediators，SPM）中的一種，具有強效抗炎和促炎癥消退的功效，主要包括E類消退素（resolvinE，RvE）和D類消退素（resolvinD，RvD）兩種類型[2]。消退素E1（resolvinE1，RvE1）在牙髓和根尖周等組織中具有促進炎癥消退和組織再生與修復的作用，RvE1發揮促進炎癥消退的作用機制尚不清楚。本研究回顧了NF-κB信號通路和RvE1在牙髓和根尖周組織炎癥性疾病中的作用以及NF-κB信號通路參與RvE1發揮促炎癥消退的作用。

1 NF-κB信號通路在牙髓和根尖周炎中的作用

1.1 NF-κB信號通路

NF-κB信號通路通過調節轉錄控制重要的促炎和抗炎因子表達，控制大量調節細胞功能、細胞凋亡、細胞存活以及增殖的重要基因的表達，成為炎癥和免疫穩態的主要調節因素，在炎性疾?。ㄈ珙愶L濕性關節炎、炎性腸?。?、自身免疫和含顯著炎性成分的疾病（如癌癥和動脈粥樣硬化）中發揮重要作用。在靜息狀態下，NF-κB二聚體被ⅠκBs以非活性狀態隔離在細胞質中，這些蛋白質家族包括ⅠκBα、ⅠκBβ、ⅠκBε以及NF-κB前體P105和P100，IKK可以磷酸化ⅠκB，導致ⅠκB的泛素化和降解，進而釋放有活性的NF-κB二聚體進入細胞核，IKK主要以復合體的形式存在，IKK復合體包括IKKα、IKKβ和NEMO等三個亞基，IKKβ是IKK復合物行使功能的主要催化亞基，能特異性地磷酸化IκB蛋白分子中的Ser殘基，使ⅠκB蛋白被E3泛素連接酶識別并導致其降解[3]。在接收到激活信號后，ⅠκB蛋白被IKK復合物磷酸化，從而觸發ⅠκBα的賴氨酸48（K48）連接的泛素化，導致ⅠκB蛋白酶體的降解，釋放NF-κB二聚體進入細胞核并結合到DNA中的特定位置來調節相關基因轉錄，NF-κB信號通路有經典和非經典兩種激活途徑：①經典途徑是NF-κB激活的主要途徑，位于各種免疫受體的下游，包括Toll樣受體（toll-likereceptors，TLR）、抗原受體、細胞因子和生長因子受體，還包括腫瘤壞死因子受體（tumornecrosisfactorreceptors，TNFR）超家族，經典途徑依賴于IKKβ，它在S32和S36位磷酸化ⅠκBα，再通過泛素連接酶靶向ⅠκBα進行泛素化，并導致26S蛋白酶體降解ⅠκBα，釋放的NF-κB二聚體主要由p65、p50和c-Rel組成；②非經典途徑最終導致由RelB和p52亞基組成的NF-κB二聚體的激活，其依賴于IKKα，而不依賴于IKKβ和NEMO，該途徑的激活可使NF-κB誘導激酶（NF-κBinducingkinase，NIK）磷酸化進而激活IKKα，P100亞基在C末端的兩個絲氨酸殘基（Ser866和Ser870）已被確定為被NIK-IKKα磷酸化的關鍵殘基，再通過泛素連接酶觸發其泛素化，使部分蛋白酶降解得以產生p52亞基然后和Relb結合形成二聚體[4]。

1.2 NF-κB信號通路在牙髓炎中的作用

牙髓炎和根尖周炎都是以微生物為致病因素的炎癥性疾病。組織炎癥時促炎介質的持續存在或濃度的升高以及抗炎介質的缺乏會導致過度的免疫活動，對組織造成不可逆的損害；同時組織炎癥可以促進損傷部位組織的愈合和再生，因此通過調控炎癥反應對牙髓炎和根尖周炎組織修復和愈合具有重要研究意義。

牙髓炎是由外界持續、嚴重的刺激引起的，會導致牙髓細胞的凋亡和炎癥損傷，導致不可逆的組織損傷和修復障礙。NF-κB的激活促進炎癥因子的轉錄表達，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是革蘭陰性菌細胞壁的組成部分，是誘發牙髓炎等炎癥的重要因素之一，在LPS誘導大鼠牙髓成纖維細胞中肌細胞增強因子2在轉錄上游激活血小板內皮細胞黏附分子-1和趨化因子受體4進而激活NF-κB信號通路，導致炎癥細胞浸潤和牙髓炎發展[5]。牙髓炎過程中組蛋白甲基轉移酶（histonelysineN-methyltransferaseenzyme，EZH2）表達增強，EZH2通過NF-κB和p38信號通路促進牙髓中基質金屬蛋白酶的表達，促進細胞外基質的降解促進牙髓炎發展[6]。自噬參與多種病理和生理過程，也是牙髓細胞（dentalpulpcells，DPCs）的一種保護機制，通過不同的信號通路促進細胞在不利條件下存活，牙髓組織中細胞自噬和焦亡都受到NF-κB信號通路的調控，LPS誘導牙髓細胞低水平的自噬，減少細胞焦亡造成的損傷[7]；LPS促進DPCs自噬，促進p38、ERK和JNK磷酸化和NF-κB的核轉位，NF-κB信號通路的激活參與LPS誘導的DPCs自噬[8]。以往研究提示炎癥環境會激活NF-κB信號通路促進炎癥因子的轉錄表達和細胞外基質的降解促進牙髓炎的發展，同時激活NF-κB信號通路誘導細胞自噬、抑制細胞的過度自噬和細胞焦亡保護牙髓組織[7-8]。以抑制NF-κB信號通路抑制炎癥因子表達為目的，G補綴FHA域血管生成因子1、沉默信息調節因子、小檗堿、倍他米松、ML-193、S14G-人源蛋白（S14G-humanin，HNG）和信號蛋白3A等靶向NF-κB信號通路可能是治療牙髓炎的新思路。G補綴FHA域血管生成因子1（angiogenicfactorwithGandFHAdomains1，AGGF1）是一種新型的抗炎因子，在LPS誘導DPCs中AGGF1通過抑制NF-κB信號通路抑制炎癥細胞因子IL-6、IL-8和單核細胞趨化蛋白-1（activemonocytechemotacticprotein-1，MCP-1/CCL-2）的合成來降低炎癥反應，促進血管生成[9]。沉默信息調節因子（silentinformationregulator，SIRT）是表觀遺傳和代謝調節因子，在促進或抑制分化的各種信號通路中發揮重要作用，SIRT6是SIRT家族的成員，DPCs過表達SIRT6后抑制NF-κB信號通路的激活抑制促炎癥細胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α的表達[10]。倍他米松和小檗堿也可通過阻斷NF-κB信號通路來抑制LPS誘導的DPCs的炎癥反應[11-12]。G蛋白偶聯受體55（Gprotein-coupledreceptors55，GPR55）的拮抗劑ML-193改善LPS引起的DPCs活力降低并減少乳酸脫氫酶的釋放，ML-193抑制LPS激活的NF-κB信號通路來抑制炎癥細胞因子產生從而保護牙髓細胞免受炎癥的影響[13]。HNG可顯著抑制LPS誘導的DPCs中TLR4和髓樣分化因子88（myeloiddifferentiationfactor88，MyD88）的表達，以及NF-κB信號通路的激活，HNG抑制NF-κB信號通路的激活來保護牙髓[14]。在TNFα誘導的牙髓炎中信號蛋白3A（semaphorin3A，Sema3A）高表達，Sema3A可通過抑制NF-κB信號通路的激活來抑制TNF-α誘導的IL-6和CXC趨化因子配體10（C-X-Cmotifchemokine10，CXCL10）的產生[15]。

NF-κB信號通路在炎癥環境下牙髓組織的再生和修復中發揮重要作用。低劑量的炎癥刺激環境促進牙髓來源干細胞的修復再生能力，低劑量LPS通過激活NF-κB信號通路促進DPCs的成牙本質細胞方向分化[16]。但在較強和持續的炎癥環境下，只有通過阻斷NF-κB信號通路激活才能促進牙髓來源干細胞的修復再生能力，在IL-1β和TNFα誘導下，阻斷NF-κB信號通路的激活可以促進DPCs的成牙本質細胞方向分化和膠原基質的形成[17]；瑞舒伐他汀通過抑制LPS誘導的NF-κB信號通路的激活促進DPCs成牙本質方向分化和膠原蛋白形成[18]；大鼠牙囊干細胞的條件培養基能促進炎性牙髓細胞增殖、遷移、成牙本質方向和異位牙本質樣組織形成促進炎癥牙髓的修復[19]。

炎癥刺激會激活NF-κB信號通路促進炎癥因子的轉錄表達和細胞外基質的降解促進牙髓炎的發展，同時激活NF-κB信號通路也能誘導細胞自噬、抑制細胞的過度自噬和細胞焦亡保護牙髓組織。以抑制NF-κB信號通路抑制炎癥因子表達為目的，AGGF1、SIRT、小檗堿、倍他米松、ML-193、HNG和Sema3A等可作為治療牙髓炎的新思路；另一方面抑制NF-κB信號通路激活促進牙源性干細胞的成牙本質方向分化也可為炎癥環境下牙髓組織的再生和修復提供治療新策略。

1.3 NF-κB信號通路在根尖周炎中的作用

根尖周炎是一種感染性炎癥性溶骨性疾病，主要由根管內的感染通過根尖孔作用于根尖周組織引發，其特點是根尖區骨質的破壞。難治性根尖周炎是根管治療后的持續性感染，最常見的病原體是糞腸球菌，Dioscin可抑制糞腸球菌激活的NF-κB信號通路，降低小鼠巨噬細胞NLRP3、Caspase-1和IL-1β的mRNA和蛋白水平，同時Dioscin促進小鼠成骨細胞成骨分化相關基因ALP、Runx2、OCN表達和礦化結節形成[20]。Wnt3a/β-catenin和NF-κB信號通路參與了根尖周炎的發展，且WNT3a/β-Catenin和NF-κB信號通路之間的串擾加重了根尖周炎的發生和發展，為根尖周炎的治療提供了新的方向[21]。NF-κB信號通路的激活是根尖周炎發生、發展的重要途徑。根尖炎癥發生后根尖組織修復需要根尖牙乳頭干細胞（stemcellsfromtheapicalpapilla，SCAPs）參與，程序性細胞死亡蛋白-1（programmedcelldeathprotein-1，PD-1）通過阻斷NF-κB信號通路顯著降低SCAPs中堿性磷酸酶（alkalinephosphatase，ALP）活性、鈣沉積以及DSPP、ALP、RUNX2和OSX的表達抑制SCAPs的成骨和成牙分化[22]。非炎癥環境下，25mmol/L葡萄糖和云南白藥條件培養基也通過激活NF-κB信號通路來促進SCAPs的成牙本質和成骨方向分化[23-24]。NF-κB信號通路在根尖周炎中的作用及對炎癥環境中根尖牙乳頭細胞的相關研究還比較少，靶向NF-κB信號通路治療根尖周炎尤其是年輕恒牙的根尖周炎有望成為新的研究方向。

2 RvE1在牙髓和根尖周炎中的作用

RvE1在牙髓和根尖周組織炎癥性疾病中能夠促進局部炎癥的消退和組織愈合。RvE1在牙髓暴露24h內的組織炎癥的早期階段通過激活G蛋白偶聯受體23（chemerinreceptor23，ChemR23）抑制NF-κB信號通路途徑激活降低促炎因子表達從而抑制牙髓炎癥[25-26]。RvE1降低大鼠牙髓損傷模型中牙髓的壞死率，促進了受損牙髓的修復和修復性牙本質的形成，在體外RvE1可能通過激活PI3K-Akt和ERK信號通路促進LPS抑制的DPCs細胞增殖、遷移和成牙本質方向分化，抑制LPS誘導的DPCs相關炎性因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表達[27]。RvE1作為根管內封藥能夠促進根尖未閉合的年輕恒牙根尖周炎癥消退及根尖閉合，20μl1mg/LRvE1作用于大鼠根尖周炎模型，組織學染色觀察到RvE1組根尖周病變范圍減少以及牙根發育，且鈣化組織沉積更規則[28]。RvE1可能是一種很有潛力的治療牙髓炎的策略，但是，目前的研究僅集中于大鼠炎癥牙髓、根尖周組織及人牙髓細胞，且RvE1藥物作用濃度單一，對牙髓及根尖周組織炎癥的作用機制仍未明確。

3 NF-κB信號通路在RvE1促進炎癥消退中的作用

NF-κB信號通路在炎癥和免疫穩態的調節中具有重要作用，而消退素具有促炎癥消退作用，RvE1可能通過抑制NF-κB信號通路的激活來發揮促炎癥消退作用。通過手術造成腸穿孔誘導小鼠膿毒癥導致心臟功能障礙后SPM在膿毒性心臟中表達減少尤其是RvE1，1μgRvE1靜脈注射后通過抑制NF-κB信號通路促進腹膜巨噬細胞增加和抑制炎癥因子表達[29]。二乙基亞硝胺（diethylnitrosamine，DEN）誘導大鼠肝纖維化后，RvE1通過促進NF-κB核轉位，促進丙氨酸氨基轉移酶、白蛋白和乳酸脫氫酶水平恢復，通過減少結構改變、炎癥浸潤來改善DEN造成的損傷[30]。RvE1能降低炎癥牙髓中成纖維細胞的ChemR23表達，抑制LPS誘導的IκB-α磷酸化和NF-κBp65的核轉位，ChemR23基因敲除后RvE1的抗炎作用消失，RvE1可抑制NF-κB信號通路的激活并通過依賴ChemR23的方式抑制牙髓炎早期的炎癥反應[26]。RvE1對LPS誘導的小鼠心臟損傷有保護作用，RvE1抑制MAPK和NF-κB炎癥信號通路，降低心肌細胞凋亡率，LPS處理后心肌細胞RvE1受體ChemR23和BLT1的表達增加，RvE1可能通過受體ChemR23和BLT1來抑制NF-κB和MAPK信號通路保護心肌細胞[31]。RvE1和脂氧素A4聯合應用更加有效地抑制了NF-κB的激活，從而減少了促炎因子的產生，促進了牙髓炎的消退，不同種類SPM的聯合應用增強炎癥消退作用[32]。在肺部、心臟、肝臟及牙髓等不同組織炎癥過程中，RvE1可能通過抑制NF-κB信號通路的激活來發揮促炎癥消退作用。

4 討論

綜上所述，①NF-κB信號通路的激活過程存在著多個細胞因子的磷酸化、泛素化、核轉位以及與靶基因的結合，通過對這些過程的特異性調控來達到改變其轉錄活性的目的，從而達到精確調控炎癥反應的輕重緩急以及干細胞的生物學行為，應用于牙髓和根尖周組織炎癥的恢復具有重要意義。RvE1通過抑制ⅠκB-α磷酸化和NF-κBp65的核轉位或磷酸化來抑制NF-κB的轉錄活性，通過對T細胞的調節作用來影響適應性免疫，達到促進組織炎癥消退、修復和再生的作用。②SPM聯合應用可以增強促進炎癥消退效果。③RvE1對NF-κB信號通路以及淋巴細胞如T細胞的作用機制以及體內作用效果仍不明確。SPM促進炎癥組織恢復不是通過直接阻斷炎癥反應，而是通過減少中性粒細胞的浸潤、增強單核細胞和巨噬細胞的吞噬作用和抑制炎癥細胞因子的產生實現的。進一步研究明確RvE1通過抑制NF-κB信號激活在治療牙髓和根尖周組織炎癥消退中的作用，有望成為臨床治療牙髓和根尖周炎的新的治療方法。