牙髓压力通过机械-炎症信号协同作用加重牙髓炎

Pulpal Pressure Aggravates Pulpitis by Mechano-Inflammatory Signal Synergy

作者信息Weiqi Hu, Hao Cui, Yajing Fu, Xinghong Luo, Lan Li, Zhengyan Wang, Lili Bao, Shengkai Gong, Haotian Luo, Siying Liu, Hui Wang, Xiaoshan Yang, Shiyu Liu, Dandan Ma
PMID42364415
发布时间2026-06-27
DOI10.1016/j.identj.2026.109698

实验完整度

包含大鼠牙髓炎模型、离体牙压力培养模型、体外巨噬细胞压力模型及Piezo1抑制剂体内验证,涵盖组织、细胞和分子机制层面,并进行了功能与机制验证。

主要模型

大鼠牙髓炎模型 离体炎症牙齿压力培养模型 LPS预刺激的THP-1来源巨噬细胞

重点核对

大鼠品系:8周龄雄性Sprague-Dawley大鼠(250-300g) 牙髓炎诱导:LPS(10 mg/mL)棉球置于暴露牙髓,玻璃离子水门汀封闭 离体压力培养:180 kPa静水压力,3小时,LPS浓度5 µg/mL 体外巨噬细胞压力:60 kPa,0.1 Hz,1小时,LPS预刺激(100 ng/mL,4小时) Piezo1抑制剂GsMTx4体内给药:80 μM,局部应用30分钟

摘要

引言与目的:牙髓炎是一种常见的口腔疾病,以剧烈疼痛为特征,显著损害患者的生活质量。其发病机制的一个标志性特征是,由于血管扩张和水肿导致牙髓压力急剧升高。然而,牙髓压力升高在牙髓炎进展中的具体作用仍不清楚。本研究旨在探讨牙髓压力如何影响牙髓炎的进展及其潜在机制。方法:建立大鼠牙髓炎模型,通过机械敏感标志物的免疫荧光定量牙髓压力的变化。采用双重免疫荧光和共定位分析评估牙髓炎过程中巨噬细胞在0、24、72小时对牙髓压力的反应能力(n = 6/组/时间点)。此外,建立了0和180 kPa(n = 6/组)的离体炎症牙齿压力培养模型,并评估牙髓炎症。建立了一个体外细胞模型,将脂多糖预刺激的巨噬细胞暴露于静水压力下。最后,通过H&E和免疫荧光评估浸润Piezo1抑制剂后的牙髓炎症。结果:牙髓压力升高与牙髓炎严重程度呈正相关,巨噬细胞感知压力的能力随牙髓炎进展显著增加(24小时r = 0.672 ± 0.105,72小时r = 0.805 ± 0.077,P < .001)。实验施加的静水压力显著加重了牙髓炎症和巨噬细胞炎症反应(P < .05)。机制上,巨噬细胞中炎症刺激物脂多糖和静水压力诱导的信号之间发生协同相互作用。结论:升高的牙髓压力与炎症信号协同作用加重牙髓炎。这种机械-炎症转导通路增强了TRAF6-NF-κB通路,并协同激活巨噬细胞中的TRAF6-YAP通路,从而导致过度炎症激活和牙髓炎加重。临床意义:我们的工作强调了牙髓压力和炎症在疾病进展中的协同相互作用,支持整合机械微环境以有效控制炎症的治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
牙髓压力升高是否及如何影响牙髓炎的进展?
核心机制
升高的牙髓压力通过激活Piezo1通道,介导Ca2+内流,上调TRAF6表达,进而增强NF-κB通路并促进YAP核转位,形成TRAF6-NF-κB和TRAF6-YAP双通路协同,放大巨噬细胞炎症反应。
主要证据
大鼠牙髓炎模型中机械敏感标志物表达升高,且巨噬细胞Piezo1表达和共定位增强;离体压力培养模型显示180 kPa压力加重牙髓炎症和巨噬细胞浸润;体外实验显示LPS预刺激的巨噬细胞在60 kPa压力下炎症因子和iNOS表达增加,Piezo1激动剂和抑制剂分别增强和抑制该效应;GsMTx4体内抑制Piezo1可减轻牙髓炎进展。
研究意义
揭示牙髓压力与炎症的协同作用,提出靶向机械微环境(如Piezo1)作为牙髓炎治疗的新策略,并可能扩展到其他压力相关炎症性疾病。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立大鼠牙髓炎模型并评估压力变化

验证牙髓炎模型建立,并通过机械敏感标志物评估牙髓压力变化及其与炎症严重程度的关系。

通过LPS暴露建立大鼠牙髓炎模型,在不同时间点(0, 24, 72小时)通过H&E染色评估组织病理变化,通过免疫荧光检测iNOS和机械敏感标志物(Piezo1, TRPV4, vinculin, lamin A/C)表达,并对巨噬细胞标志物CD68与Piezo1进行共定位分析。

2

建立离体炎症牙齿压力培养模型

验证体外施加静水压力是否能直接加重炎症牙齿的牙髓炎症。

提取牙髓炎诱导后24小时的大鼠上颌第一磨牙,在含有LPS的培养基中,使用定制压力装置施加180 kPa静水压力3小时,对照组置于常压(0 kPa)。通过H&E染色和免疫荧光检测炎症和机械敏感标志物。

3

体外巨噬细胞压力模型验证炎症加剧

在细胞水平确定静水压力是否直接加剧LPS预刺激的巨噬细胞的炎症反应。

使用PMA将THP-1细胞分化为M0巨噬细胞,经LPS预刺激4小时后,施加60 kPa静水压力(0.1 Hz)1小时。检测炎症因子mRNA表达、iNOS蛋白和Piezo1表达。

4

验证Piezo1在压力加剧炎症中的作用

确定Piezo1是否是压力诱导巨噬细胞炎症加剧的关键机械敏感通道。

使用Piezo1激动剂Yoda1(10 μM)模拟激活,检测TRAF6表达和Ca2+内流;使用Piezo1抑制剂GsMTx4(5 μM)抑制,检测炎症因子和iNOS表达。在体内,将GsMTx4(80 μM)局部应用于暴露的牙髓,评估其对牙髓炎进展的影响。

5

阐明Piezo1介导的Ca2+-TRAF6信号轴

研究Piezo1激活后是否通过Ca2+内流上调TRAF6,进而导致炎症加剧。

检测压力或Yoda1刺激下TRAF6蛋白表达;使用Ca2+螯合剂BAPTA-AM(5 μM)和TRAF6抑制剂C25-140(80 μM)处理,检测TRAF6和炎症因子的表达变化;使用GsMTx4检测对TRAF6和Ca2+的影响。

6

验证TRAF6下游NF-κB和YAP通路激活

探究TRAF6上调后如何协同激活NF-κB和YAP信号通路,最终导致过度炎症。

通过免疫荧光和Western blot检测压力条件下NF-κB和YAP的核转位;使用GsMTx4、BAPTA-AM、C25-140和YAP抑制剂VP(5 μM)处理,检测对YAP核转位和炎症因子表达的影响。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
脂多糖SigmaL2880
玻璃离子水门汀3M--
THP-1细胞系iCelliCell-h213
RPMI-1640培养基ProcellPM150110P
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯MCEHY-18739
Yoda1MCEHY-18723
GsMTx4MCEHY-P1410
BAPTA-AMMCEHY-100545
C25-140MCEHY-120934
维替泊芬MCEHY-B0146
二甲基亚砜SigmaD2650
Fluo-4 AMYeaSen40704ES
汉克斯平衡盐溶液YeaSen60148ES76
徕卡自动染色机Leica--
奥林巴斯BX41显微镜Olympus--
抗iNOS抗体Abcamab15323
抗Piezo1抗体Proteintech15939-1-AP
抗TRAF6抗体Cell Signaling Technology8028
抗NF-κB p65抗体Proteintech10745-1-AP
抗YAP抗体Cell Signaling Technology14074
Cy3偶联二抗InvitrogenA10520
FITC偶联二抗InvitrogenF-2765
DAPICoolaberSL1841
抗TRPV4抗体Abcamab314454
抗纽蛋白抗体ABclonalA14193
抗核纤层蛋白A/C抗体ABclonalA19524
抗CD68抗体Abcamab125212
抗CD86抗体AbmartT55238
正常山羊血清BosterAR0009
TRIzol LS试剂Life Technologies--
Nanodrop 2000紫外-可见分光光度计Thermo Fisher--
High-Capacity cDNA反转录试剂盒TaKaRaRR037A
SYBR Premix Ex Taq II试剂TaKaRaRR820B
CFX96 Touch系统Bio-Rad--
RIPA裂解液BeyotimeP0013
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichS8830
核浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0027
PVDF膜Millipore03010040001
抗TLR4抗体Proteintech19811-1-AP
抗MyD88抗体Abcamab2064
抗HDAC1抗体Cell Signaling Technology34589S
抗β-actin抗体CwbioCW0096A
GraphPad Prism----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
大鼠牙髓炎模型
大鼠品系、年龄、性别、体重;LPS浓度、给药方式;麻醉药物及剂量;牙齿位置;封堵材料;样本量
阅读提示:Methods: Animals, Experimental pulpitis model
离体炎症牙齿压力培养模型
牙髓炎诱导后的时间点;压力值、作用时间;培养基成分;LPS浓度;分组方式;样本量
阅读提示:Methods: In vitro pressure-culture model of inflamed teeth
体外巨噬细胞压力模型
细胞系;PMA分化浓度和时间;LPS预刺激浓度和时间;压力值、频率、持续时间;培养基成分
阅读提示:Methods: Cell culture and hydrostatic pressure loading
Piezo1抑制剂体内处理
GsMTx4浓度、溶剂、给药方式、作用时间;对照组设置;样本量
阅读提示:Methods: In vivo treatment with Piezo1 inhibitor in pulpitis model
分子机制验证
激动剂和抑制剂浓度(Yoda1, GsMTx4, BAPTA-AM, C25-140, VP);处理时间;检测指标(TRAF6, NF-κB, YAP, iNOS, 炎症因子);Ca2+成像方法
阅读提示:Methods: Cell experiment agonists and inhibitors, Quantification of intracellular Ca²⁺ changes and calcium imaging, Real-time PCR, Protein isolation and Western blot analysis