NF-κB信号通路参与消退素E1促进牙髓和根尖周炎症消退的研究进展

高陈陈 崔彩云 李言君

[关键词]消退素；核转录因子kappaB；牙髓炎；根尖周炎

在细胞质中大部分的核转录因子kappaB（nuclearfactorB，NF-κB）二聚体通常与细胞质中NF-κB抑制因子（inhibitorofNF-κB，IκBs）结合而形成无活性的三聚体，各种刺激因子通过降解IκBs的方式来激活NF-κB，活化的NF-κB二聚体进入细胞核与DNA结合进而调节各种基因的表达。当细胞受到如肿瘤坏死因子α（tumornecrosisfactorα，TNF-α）、白介素-1（interlukin-1，IL-1）、细菌脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）等刺激因子作用时，IκBs首先是在IκBs激酶（IκBkinase，IKK）催化下被磷酸化，接着在泛素连接酶E3（skp1-cullin-F-boxE3，SCF-E3）的作用下被泛素化进而被蛋白酶降解。活化的NF-κB进入细胞核内并与其相应的DNA基因序列结合以调节与免疫应答炎症反应和细胞凋亡作用相关的基因的转录[1]。消退素是一种天然存在的内源性多不饱和脂肪酸，是特异性促炎症消退介质（specializedpro-resolvingmediators，SPM）中的一种，具有强效抗炎和促炎症消退的功效，主要包括E类消退素（resolvinE，RvE）和D类消退素（resolvinD，RvD）两种类型[2]。消退素E1（resolvinE1，RvE1）在牙髓和根尖周等组织中具有促进炎症消退和组织再生与修复的作用，RvE1发挥促进炎症消退的作用机制尚不清楚。本研究回顾了NF-κB信号通路和RvE1在牙髓和根尖周组织炎症性疾病中的作用以及NF-κB信号通路参与RvE1发挥促炎症消退的作用。

1 NF-κB信号通路在牙髓和根尖周炎中的作用

1.1 NF-κB信号通路

NF-κB信号通路通过调节转录控制重要的促炎和抗炎因子表达，控制大量调节细胞功能、细胞凋亡、细胞存活以及增殖的重要基因的表达，成为炎症和免疫稳态的主要调节因素，在炎性疾病（如类风湿性关节炎、炎性肠病）、自身免疫和含显著炎性成分的疾病（如癌症和动脉粥样硬化）中发挥重要作用。在静息状态下，NF-κB二聚体被ⅠκBs以非活性状态隔离在细胞质中，这些蛋白质家族包括ⅠκBα、ⅠκBβ、ⅠκBε以及NF-κB前体P105和P100，IKK可以磷酸化ⅠκB，导致ⅠκB的泛素化和降解，进而释放有活性的NF-κB二聚体进入细胞核，IKK主要以复合体的形式存在，IKK复合体包括IKKα、IKKβ和NEMO等三个亚基，IKKβ是IKK复合物行使功能的主要催化亚基，能特异性地磷酸化IκB蛋白分子中的Ser残基，使ⅠκB蛋白被E3泛素连接酶识别并导致其降解[3]。在接收到激活信号后，ⅠκB蛋白被IKK复合物磷酸化，从而触发ⅠκBα的赖氨酸48（K48）连接的泛素化，导致ⅠκB蛋白酶体的降解，释放NF-κB二聚体进入细胞核并结合到DNA中的特定位置来调节相关基因转录，NF-κB信号通路有经典和非经典两种激活途径：①经典途径是NF-κB激活的主要途径，位于各种免疫受体的下游，包括Toll样受体（toll-likereceptors，TLR）、抗原受体、细胞因子和生长因子受体，还包括肿瘤坏死因子受体（tumornecrosisfactorreceptors，TNFR）超家族，经典途径依赖于IKKβ，它在S32和S36位磷酸化ⅠκBα，再通过泛素连接酶靶向ⅠκBα进行泛素化，并导致26S蛋白酶体降解ⅠκBα，释放的NF-κB二聚体主要由p65、p50和c-Rel组成；②非经典途径最终导致由RelB和p52亚基组成的NF-κB二聚体的激活，其依赖于IKKα，而不依赖于IKKβ和NEMO，该途径的激活可使NF-κB诱导激酶（NF-κBinducingkinase，NIK）磷酸化进而激活IKKα，P100亚基在C末端的两个丝氨酸残基（Ser866和Ser870）已被确定为被NIK-IKKα磷酸化的关键残基，再通过泛素连接酶触发其泛素化，使部分蛋白酶降解得以产生p52亚基然后和Relb结合形成二聚体[4]。

1.2 NF-κB信号通路在牙髓炎中的作用

牙髓炎和根尖周炎都是以微生物为致病因素的炎症性疾病。组织炎症时促炎介质的持续存在或浓度的升高以及抗炎介质的缺乏会导致过度的免疫活动，对组织造成不可逆的损害；同时组织炎症可以促进损伤部位组织的愈合和再生，因此通過调控炎症反应对牙髓炎和根尖周炎组织修复和愈合具有重要研究意义。

牙髓炎是由外界持续、严重的刺激引起的，会导致牙髓细胞的凋亡和炎症损伤，导致不可逆的组织损伤和修复障碍。NF-κB的激活促进炎症因子的转录表达，脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）是革兰阴性菌细胞壁的组成部分，是诱发牙髓炎等炎症的重要因素之一，在LPS诱导大鼠牙髓成纤维细胞中肌细胞增强因子2在转录上游激活血小板内皮细胞黏附分子-1和趋化因子受体4进而激活NF-κB信号通路，导致炎症细胞浸润和牙髓炎发展[5]。牙髓炎过程中组蛋白甲基转移酶（histonelysineN-methyltransferaseenzyme，EZH2）表达增强，EZH2通过NF-κB和p38信号通路促进牙髓中基质金属蛋白酶的表达，促进细胞外基质的降解促进牙髓炎发展[6]。自噬参与多种病理和生理过程，也是牙髓细胞（dentalpulpcells，DPCs）的一种保护机制，通过不同的信号通路促进细胞在不利条件下存活，牙髓组织中细胞自噬和焦亡都受到NF-κB信号通路的调控，LPS诱导牙髓细胞低水平的自噬，减少细胞焦亡造成的损伤[7]；LPS促进DPCs自噬，促进p38、ERK和JNK磷酸化和NF-κB的核转位，NF-κB信号通路的激活参与LPS诱导的DPCs自噬[8]。以往研究提示炎症环境会激活NF-κB信号通路促进炎症因子的转录表达和细胞外基质的降解促进牙髓炎的发展，同时激活NF-κB信号通路诱导细胞自噬、抑制细胞的过度自噬和细胞焦亡保护牙髓组织[7-8]。以抑制NF-κB信号通路抑制炎症因子表达为目的，G补缀FHA域血管生成因子1、沉默信息调节因子、小檗碱、倍他米松、ML-193、S14G-人源蛋白（S14G-humanin，HNG）和信号蛋白3A等靶向NF-κB信号通路可能是治疗牙髓炎的新思路。G补缀FHA域血管生成因子1（angiogenicfactorwithGandFHAdomains1，AGGF1）是一种新型的抗炎因子，在LPS诱导DPCs中AGGF1通过抑制NF-κB信号通路抑制炎症细胞因子IL-6、IL-8和单核细胞趋化蛋白-1（activemonocytechemotacticprotein-1，MCP-1/CCL-2）的合成来降低炎症反应，促进血管生成[9]。沉默信息调节因子（silentinformationregulator，SIRT）是表观遗传和代谢调节因子，在促进或抑制分化的各种信号通路中发挥重要作用，SIRT6是SIRT家族的成员，DPCs过表达SIRT6后抑制NF-κB信号通路的激活抑制促炎症细胞因子IL-6、IL-1β、TNF-α的表达[10]。倍他米松和小檗碱也可通过阻断NF-κB信号通路来抑制LPS诱导的DPCs的炎症反应[11-12]。G蛋白偶联受体55（Gprotein-coupledreceptors55，GPR55）的拮抗剂ML-193改善LPS引起的DPCs活力降低并减少乳酸脱氢酶的释放，ML-193抑制LPS激活的NF-κB信号通路来抑制炎症细胞因子产生从而保护牙髓细胞免受炎症的影响[13]。HNG可显著抑制LPS诱导的DPCs中TLR4和髓样分化因子88（myeloiddifferentiationfactor88，MyD88）的表达，以及NF-κB信号通路的激活，HNG抑制NF-κB信号通路的激活来保护牙髓[14]。在TNFα诱导的牙髓炎中信号蛋白3A（semaphorin3A，Sema3A）高表达，Sema3A可通过抑制NF-κB信号通路的激活来抑制TNF-α诱导的IL-6和CXC趋化因子配体10（C-X-Cmotifchemokine10，CXCL10）的产生[15]。

NF-κB信号通路在炎症环境下牙髓组织的再生和修复中发挥重要作用。低剂量的炎症刺激环境促进牙髓来源干细胞的修复再生能力，低剂量LPS通过激活NF-κB信号通路促进DPCs的成牙本质细胞方向分化[16]。但在较强和持续的炎症环境下，只有通过阻断NF-κB信号通路激活才能促进牙髓来源干细胞的修复再生能力，在IL-1β和TNFα诱导下，阻断NF-κB信号通路的激活可以促进DPCs的成牙本质细胞方向分化和胶原基质的形成[17]；瑞舒伐他汀通过抑制LPS诱导的NF-κB信号通路的激活促进DPCs成牙本质方向分化和胶原蛋白形成[18]；大鼠牙囊干细胞的条件培养基能促进炎性牙髓细胞增殖、迁移、成牙本质方向和异位牙本质样组织形成促进炎症牙髓的修复[19]。

炎症刺激会激活NF-κB信号通路促进炎症因子的转录表达和细胞外基质的降解促进牙髓炎的发展，同时激活NF-κB信号通路也能诱导细胞自噬、抑制细胞的过度自噬和细胞焦亡保护牙髓组织。以抑制NF-κB信号通路抑制炎症因子表达为目的，AGGF1、SIRT、小檗碱、倍他米松、ML-193、HNG和Sema3A等可作为治疗牙髓炎的新思路；另一方面抑制NF-κB信号通路激活促进牙源性干细胞的成牙本质方向分化也可为炎症环境下牙髓组织的再生和修复提供治疗新策略。

1.3 NF-κB信号通路在根尖周炎中的作用

根尖周炎是一种感染性炎症性溶骨性疾病，主要由根管内的感染通过根尖孔作用于根尖周组织引发，其特点是根尖区骨质的破坏。难治性根尖周炎是根管治疗后的持续性感染，最常见的病原体是粪肠球菌，Dioscin可抑制粪肠球菌激活的NF-κB信号通路，降低小鼠巨噬细胞NLRP3、Caspase-1和IL-1β的mRNA和蛋白水平，同时Dioscin促进小鼠成骨细胞成骨分化相关基因ALP、Runx2、OCN表达和矿化结节形成[20]。Wnt3a/β-catenin和NF-κB信号通路参与了根尖周炎的发展，且WNT3a/β-Catenin和NF-κB信号通路之间的串扰加重了根尖周炎的发生和发展，为根尖周炎的治疗提供了新的方向[21]。NF-κB信号通路的激活是根尖周炎发生、发展的重要途径。根尖炎症发生后根尖组织修复需要根尖牙乳头干细胞（stemcellsfromtheapicalpapilla，SCAPs）参与，程序性细胞死亡蛋白-1（programmedcelldeathprotein-1，PD-1）通过阻断NF-κB信号通路显著降低SCAPs中碱性磷酸酶（alkalinephosphatase，ALP）活性、钙沉积以及DSPP、ALP、RUNX2和OSX的表达抑制SCAPs的成骨和成牙分化[22]。非炎症环境下，25mmol/L葡萄糖和云南白药条件培养基也通过激活NF-κB信号通路来促进SCAPs的成牙本质和成骨方向分化[23-24]。NF-κB信号通路在根尖周炎中的作用及对炎症环境中根尖牙乳头细胞的相关研究还比较少，靶向NF-κB信号通路治疗根尖周炎尤其是年轻恒牙的根尖周炎有望成为新的研究方向。

2 RvE1在牙髓和根尖周炎中的作用

RvE1在牙髓和根尖周组织炎症性疾病中能够促进局部炎症的消退和组织愈合。RvE1在牙髓暴露24h内的组织炎症的早期阶段通过激活G蛋白偶联受体23（chemerinreceptor23，ChemR23）抑制NF-κB信号通路途径激活降低促炎因子表达从而抑制牙髓炎症[25-26]。RvE1降低大鼠牙髓损伤模型中牙髓的坏死率，促进了受损牙髓的修复和修复性牙本质的形成，在体外RvE1可能通过激活PI3K-Akt和ERK信号通路促进LPS抑制的DPCs细胞增殖、迁移和成牙本质方向分化，抑制LPS诱导的DPCs相关炎性因子TNF-α、IL-1β和IL-6的表达[27]。RvE1作为根管内封药能夠促进根尖未闭合的年轻恒牙根尖周炎症消退及根尖闭合，20μl1mg/LRvE1作用于大鼠根尖周炎模型，组织学染色观察到RvE1组根尖周病变范围减少以及牙根发育，且钙化组织沉积更规则[28]。RvE1可能是一种很有潜力的治疗牙髓炎的策略，但是，目前的研究仅集中于大鼠炎症牙髓、根尖周组织及人牙髓细胞，且RvE1药物作用浓度单一，对牙髓及根尖周组织炎症的作用机制仍未明确。

3 NF-κB信号通路在RvE1促进炎症消退中的作用

NF-κB信号通路在炎症和免疫稳态的调节中具有重要作用，而消退素具有促炎症消退作用，RvE1可能通过抑制NF-κB信号通路的激活来发挥促炎症消退作用。通过手术造成肠穿孔诱导小鼠脓毒症导致心脏功能障碍后SPM在脓毒性心脏中表达减少尤其是RvE1，1μgRvE1静脉注射后通过抑制NF-κB信号通路促进腹膜巨噬细胞增加和抑制炎症因子表达[29]。二乙基亚硝胺（diethylnitrosamine，DEN）诱导大鼠肝纤维化后，RvE1通过促进NF-κB核转位，促进丙氨酸氨基转移酶、白蛋白和乳酸脱氢酶水平恢复，通过减少结构改变、炎症浸润来改善DEN造成的损伤[30]。RvE1能降低炎症牙髓中成纤维细胞的ChemR23表达，抑制LPS诱导的IκB-α磷酸化和NF-κBp65的核转位，ChemR23基因敲除后RvE1的抗炎作用消失，RvE1可抑制NF-κB信号通路的激活并通过依赖ChemR23的方式抑制牙髓炎早期的炎症反应[26]。RvE1对LPS诱导的小鼠心脏损伤有保护作用，RvE1抑制MAPK和NF-κB炎症信号通路，降低心肌细胞凋亡率，LPS处理后心肌细胞RvE1受体ChemR23和BLT1的表达增加，RvE1可能通过受体ChemR23和BLT1来抑制NF-κB和MAPK信号通路保护心肌细胞[31]。RvE1和脂氧素A4联合应用更加有效地抑制了NF-κB的激活，从而减少了促炎因子的产生，促进了牙髓炎的消退，不同种类SPM的联合应用增强炎症消退作用[32]。在肺部、心脏、肝脏及牙髓等不同组织炎症过程中，RvE1可能通过抑制NF-κB信号通路的激活来发挥促炎症消退作用。

4 讨论

综上所述，①NF-κB信号通路的激活过程存在着多个细胞因子的磷酸化、泛素化、核转位以及与靶基因的结合，通过对这些过程的特异性调控来达到改变其转录活性的目的，从而达到精确调控炎症反应的轻重缓急以及干细胞的生物学行为，应用于牙髓和根尖周组织炎症的恢复具有重要意义。RvE1通过抑制ⅠκB-α磷酸化和NF-κBp65的核转位或磷酸化来抑制NF-κB的转录活性，通过对T细胞的调节作用来影响适应性免疫，达到促进组织炎症消退、修复和再生的作用。②SPM联合应用可以增强促进炎症消退效果。③RvE1对NF-κB信号通路以及淋巴细胞如T细胞的作用机制以及体内作用效果仍不明确。SPM促进炎症组织恢复不是通过直接阻断炎症反应，而是通过减少中性粒细胞的浸润、增强单核细胞和巨噬细胞的吞噬作用和抑制炎症细胞因子的产生实现的。进一步研究明确RvE1通过抑制NF-κB信号激活在治疗牙髓和根尖周组织炎症消退中的作用，有望成为临床治疗牙髓和根尖周炎的新的治疗方法。