孕期小鼠感染牙龈卟啉单胞菌致子代腭裂的机制新探

为探究母亲口腔病原体与子代腭裂（CP）的关系，研究人员用牙龈卟啉单胞菌处理孕期小鼠，发现其通过影响代谢等致子代 CP，为理解 CP 发病机制提供新视角。

　　腭裂（Cleft palate，CP）作为最常见的先天性颅面畸形，严重影响患者生活质量，给家庭和社会带来沉重负担。其病因复杂，受遗传和环境等多种因素影响。母亲的牙周疾病被发现与子代 CP 存在关联，但具体机制一直不明。为了深入探究这一关系，首都医科大学附属北京口腔医院的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表于《International Journal of Oral Science》。

在研究方法上，研究人员构建了孕期小鼠感染牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，P. gingivalis）的模型，通过静脉注射和口服给予孕期小鼠超声破碎的 P. gingivalis 悬液。同时进行了细胞实验，培养小鼠胚胎腭间充质（mouse embryonic palatal mesenchyme，MEPM）细胞、RAW264.7 巨噬细胞等多种细胞，运用蛋白质免疫印迹（Western blot）、染色质免疫沉淀 - 定量聚合酶链式反应（ChIP-qPCR）等技术检测相关蛋白和基因表达水平。

研究结果如下：

• P. gingivalis 诱导 CP 及腭部发育异常：实验显示，感染 P. gingivalis 的孕期小鼠子代出现 CP，腭部融合和骨化异常。从胚胎期 13.5 天（E13.5）到 15.5 天，感染组腭部上皮融合受阻，间充质汇合异常，骨化中心缺失，骨面积减少。
• MEPM 细胞迁移和成骨受抑制：体外实验表明，P. gingivalis 促进 MEPM 细胞增殖、抑制凋亡，但抑制其迁移和成骨分化。ALP 染色和茜素红染色（ARS）结果显示，成骨指标如骨钙素（Osteocalcin，Ocn）、osterix（Osx）等表达下降。
• 成骨抑制与 TGFBR1 减少相关：P. gingivalis 暴露使 MEPM 细胞中转化生长因子 -β 受体 1（transforming growth factor-beta receptor 1，TGFBR1）、p-SMAD2 和 p-SMAD3 蛋白水平显著下调。添加 TGFβ2 可部分逆转成骨抑制，表明 P. gingivalis 诱导的成骨异常与 TGF-β 通路通过 TGFBR1 相关。
• P. gingivalis 通过上调 H₄K12la/ADAM17 诱导 TGFBR1 裂解：P. gingivalis 使 MEPM 细胞代谢从氧化磷酸化（OXPHOS）转变为糖酵解，乳酸水平升高，组蛋白乳酸化增加，尤其是 H₄K12la 和 H₃K18la。抑制 H₄K12la 可挽救 TGFBR1 的下调。ChIP-qPCR 和 Western blot 结果表明，H₄K12la 修饰激活 ADAM17 转录，ADAM17 进一步裂解 TGFBR1，抑制 MEPM 细胞成骨分化。
• Mφs 中 MerTK 减少导致腭部融合异常：P. gingivalis 处理的胎鼠在腭部融合阶段出现上皮残留，研究发现 P. gingivalis 促进内侧边缘上皮（medial edge epithelial，MEE）细胞凋亡，但异常融合并非由 MEE 凋亡减少引起。免疫荧光染色显示，P. gingivalis 降低巨噬细胞（Mφs）中 MerTK 表达，导致 Mφs 吞噬凋亡细胞效率降低，影响腭部融合。
• P. gingivalis 通过上调 H₄K12la/ADAM17 诱导 MerTK 裂解：在 RAW264.7 细胞中，P. gingivalis 同样诱导糖代谢重编程和组蛋白乳酸化增加。抑制 H₄K12la 可挽救 MerTK 下调和吞噬功能抑制。ChIP-qPCR 和 Western blot 证实，H₄K12la 促进 ADAM17 表达，进而抑制 MerTK 表达，抑制 Mφs 吞噬作用。
• Mφs 表型转换异常影响成骨：正常情况下，Mφs 吞噬凋亡细胞后可从炎症性 M1 表型转换为抗炎性 M2 表型，但 P. gingivalis 处理的 Mφs 在腭部融合时无法正常转换。体外实验显示，M2 型巨噬细胞分泌的细胞外小泡（sEVs）促进 MEPM 细胞成骨，而 M1 型 sEVs 抑制成骨。
• ADAM17 抑制改善腭部发育异常：给予 ADAM17 拮抗剂 GW280264X 后，P. gingivalis 诱导的 CP 发生率降低，腭部形态改善，MEPM 细胞中 TGFBR1 表达部分恢复，成骨能力增强，Mφs 中 MerTK 表达和吞噬功能部分恢复。

研究结论和讨论部分指出，该研究揭示了孕期小鼠感染 P. gingivalis 导致子代 CP 的机制，即 P. gingivalis 通过增强糖酵解和 H₄K12la，上调 ADAM17，进而裂解 TGFBR1 和 MerTK，影响腭部融合和骨化。这一发现为解释母亲牙周疾病与子代 CP 的关联提供了理论依据，也为预防和治疗感染诱导的先天性出生缺陷提供了潜在靶点。同时，研究还发现代谢重编程、组蛋白乳酸化和 ADAM17 在腭部发育中的重要作用，强调了代谢相关的表观转录机制在协调器官生长和功能成熟中的关键作用。此外，研究中 ADAM17 抑制剂对 Mφs 表型转换的影响不显著，提示未来需进一步研究 P. gingivalis 及其他病原体激活胚胎炎症环境和诱导 Mφs 表型转换的具体物质，为深入理解腭部发育和 CP 发病机制提供更多线索。