Front Immunol：水杨酸通过成纤维细胞中的Tas2r143/gustducin信号通路缓解牙周炎

牙周炎是一种由牙周组织的慢性感染和破坏引起的疾病。它是一种不良的生物膜的积累和随后的免疫反应，引发牙周炎症，随后失去附着物和牙槽骨吸收。严重时，它会导致牙齿松动和脱离，是危害人类口腔健康的主要疾病之一。此外，牙周炎与糖尿病、心脑血管疾病、类风湿关节炎等全身性疾病密切相关，给社会带来越来越大的社会经济负担。

牙龈成纤维细胞是牙龈组织的主要细胞成分。牙龈成纤维细胞不仅合成细胞外基质促进创面愈合，还参与牙周组织的抗菌反应。在牙周炎的发展过程中，牙龈成纤维细胞分泌炎性细胞因子，参与调节白细胞增殖、粒细胞迁移和补体活化。在炎症的后期，细胞因子的持续释放和过度的免疫细胞募集可引起未解决的炎症，导致牙周破坏。先前的研究已经表明,趋化因子主要由免疫细胞分泌,如中性粒细胞和抑制趋化因子可以减轻牙周破坏。然而,最近scRNA-seq研究表明,成纤维细胞尤其转录活跃在生产与潜在招募中性粒细胞趋化因子和其他白细胞(例如CXCL12 CXCL13,CCL19).这提示牙龈成纤维细胞在牙周炎发生发展中的重要作用。

最近的研究已经在非味觉组织中发现了一种特殊的细胞群，它们表达苦味受体(TAS2Rs)和味觉转导元件，如Ga-gustducin (GNAT3)、PLCb2、TRPM5等。这些味样细胞通常被描述为孤立的化学感觉细胞(SCCs)或簇状细胞，存在于多种组织中，包括呼吸道、胃肠道粘膜、尿道、心脏和牙龈等。最近的研究表明，SCCs可以感知和响应微生物代谢物来调节宿主与微生物的相互作用。我们之前的研究表明，味觉转导元件在小鼠牙周组织中表达，苦味转导(Gnat3 - / -)缺陷加重了小鼠牙周炎症和牙槽骨破坏。此外，我们最近发现苦味化合物水杨酸可以激活TAS2R16并降低人牙龈成纤维细胞中的cAMP水平，从而在体外抑制NF-kB信号级联并拮抗lps诱导的细胞因子表达。然而，这种苦味信号依赖性炎症解决是否在体内有效仍需验证。

因此，本研究旨在验证Tas2rs和味觉转导元件在小鼠牙龈成纤维细胞(MGFs)中的表达，并探讨它们在体内水杨酸刺激下对牙周炎的调节作用。该结果有望通过scc样活性证明牙龈成纤维细胞在牙周炎中的调节作用，并推进我们对牙周炎症的发展和解决的认识。

方法:通过RT-PCR/qRT-PCR和免疫荧光染色对公开RNA测序数据进行重新分析和验证，探讨TAS2Rs及其下游信号成分在小鼠牙龈成纤维细胞(MGFs)中的表达。通过RNA沉默、味觉受体/Ga-gustducin异源表达和钙显像验证水杨素对MGFs的特异性作用。在细胞培养中研究了水杨苷对lps诱导的mgf的抗炎作用，并在结扎诱导的牙周炎小鼠模型中进一步验证了Ga-gustducin-null (Gnat3−/−)小鼠。

mcgf中SCC标记物和味觉转导元件的表达。(A)基于GEO RNA-seq数据库发布的数据重新分析小鼠牙龈SCC标志物和味觉转导元件的表达;(B)基于GEO scRNA-seq数据库数据重新分析mgf中SCC标志物和味觉转导元件的表达，Fib 0-5代表了mgf中不同的细胞亚型;(C) RT-PCR检测小鼠牙龈/ mgf中味觉转导元件的表达。RT +/−:带/不带逆转录;(D) mgf中Vimentin(红色)、Gnat3(绿色)、Plcb2(绿色)或TrpM5(绿色)的免疫荧光染色。细胞核用DAPI染色(蓝色)。

水杨苷通过Tas2r143诱导mgf细胞内钙反应。(A) mgf对10 mM水杨苷的细胞内钙反应;(B)转染Tas2r143和嵌合报告基因G蛋白(Ga16Gust44)的HEK293细胞对水杨苷(10 mM)的钙反应;(C) Tas2r143沉默对mgf对水杨苷钙响应的影响(10 mM)。数据以平均值(红/蓝/绿/灰线)±3个独立实验的标准差(阴影)表示。载体:空白表达质粒对照;siCTRL: siRNA沉默的非靶控制;siTas2r143:通过siRNA沉默敲低Tas2r143

水杨苷通过Tas2r143抑制lps诱导的mgf趋化因子表达。(A)水杨苷/脂多糖/水杨苷+脂多糖对mgf细胞活力的影响;(B)水杨苷(10mM)对LPS或载药诱导的mgf中趋化因子表达的影响，截断的y轴表示具有显著数值差异的数据，已省略;(C) Tas2r143沉默对LPS (200 ng/mL)或LPS (200 ng/mL) /水杨苷(10mM)处理的MGFs中趋化因子表达的影响。通过将LPS/水杨苷组的表达水平正常化到单独LPS处理的mgf，计算转录水平。数据以mean±SD表示。* p < 0.05， *** p < 0.001;不，与对照组相比不显著。

水杨苷通过味觉传导途径抑制牙周炎小鼠牙槽骨吸收。(A)小鼠模型及处理示意图;(B)上颌骨亚甲基蓝染色，白色箭头为牙槽骨吸收区;(C) Micro-CT分析，白色线段表示CEJ-ABC;(D) CEJ-ABC定量分析;(E)微ct重建代表性图像，白色箭头表示牙槽骨吸收区域;(F)小梁微结构定量分析。每组N=7只。数据以mean±SD表示。

水杨苷通过味觉传导途径抑制小鼠牙周炎中促炎细胞因子和趋化因子的表达。

(A, B)小鼠牙龈组织炎症因子和趋化因子的表达;(C, D)牙龈组织中性粒细胞(Ly6G+)浸润代表性图像及定量分析

结果:MGFs中检测到Tas2r143、Gnat3、Plcb2、TrpM5的表达。此外，水杨酸可以激活Tas2r143，引发味觉信号，从而抑制lps诱导的mgf趋化因子(CXCL1、CXCL2和CXCL5)的表达。在牙周炎小鼠中，水杨酸治疗可以抑制牙周骨质流失、炎症/趋化因子表达和中性粒细胞浸润，而在Gnat3−/−小鼠中，这些作用被消除。

讨论:牙龈成纤维细胞通过“SCC样”活性在维持牙周稳态中起关键作用。水杨酸可以激活tas2r143介导的苦味信号，从而缓解小鼠牙周炎，这表明通过刺激牙龈成纤维细胞的“SCC样”功能来解决牙周炎症是一种很有希望的方法。

原文出处：

Zhang Z,  Zhou Z,  Liu J,Salicin alleviates periodontitis via Tas2r143/gustducin signaling in fibroblasts.Front Immunol 2024;15