Piezo1 通道介导牙周膜干细胞焦亡：牙周炎治疗新靶点的关键发现

牙周炎是常见口腔疾病，其炎症致干细胞功能障碍机制不明。研究人员探究 Piezo1 在牙周膜干细胞（PDLSCs）焦亡中的作用，发现炎症激活 Piezo1 致 PDLSCs 焦亡、影响成骨分化，抑制 Piezo1 可缓解牙周炎，为牙周炎治疗提供新策略。

　　在口腔健康领域，牙周炎是一种令人头疼的慢性炎症性疾病。它就像一个隐藏在口腔里的 “破坏者”，悄无声息地侵蚀着牙周组织。全球有超过 10 亿人受到严重牙周炎的困扰，这不仅影响人们的咀嚼功能，还可能与全身健康问题相关联。然而，尽管科学家们一直在努力探索，炎症究竟如何导致干细胞功能失调，进而引发牙周组织破坏的具体机制，依旧如同迷雾一般，尚未完全明晰。

在这样的背景下，北京大学口腔医学院的研究人员勇挑重担，开展了一项极具意义的研究。他们将目光聚焦在 Piezo1 这个神秘的蛋白通道上，试图揭开其在牙周炎发展过程中的作用奥秘。研究结果令人眼前一亮：炎症能够激活 Piezo1 通道，促使 Ca²⁺内流，进而触发 gasdermin D（GSDMD）介导的焦亡（一种与炎症相关的程序性细胞死亡方式），最终导致牙周膜干细胞（PDLSCs）的成骨分化能力受损。更为重要的是，研究人员发现，抑制 Piezo1 通道的活性，无论是通过小干扰 RNA（siRNA）技术，还是使用基因敲除小鼠模型，都能够显著减轻牙周组织的破坏程度。这一发现为牙周炎的治疗开辟了新的方向，有望成为未来攻克牙周炎的关键靶点。该研究成果发表在《iScience》杂志上，引起了学术界的广泛关注。

研究人员为开展这项研究，用到了多种关键技术方法。首先，构建了小鼠牙周炎模型，通过在小鼠上颌左第二磨牙的龈沟放置 5 - 0 丝线，成功诱导出牙周炎，以便观察疾病发展过程。在细胞实验方面，从健康患者的正畸拔牙中获取 PDLSCs 并进行培养。同时运用了多种检测技术，如蛋白质免疫印迹法（Western blot）检测蛋白表达水平、免疫组织化学和免疫荧光染色观察蛋白定位和表达变化、微计算机断层扫描（micro - CT）评估牙槽骨变化等。

PDLSCs 在牙周炎进展中发生焦亡

研究人员先建立小鼠牙周炎模型，10 天后用 micro - CT 分析发现，牙周炎组较对照组有明显骨吸收。接着分析 gasdermin 家族蛋白表达，免疫组化染色显示，牙周炎组 GSDMD 表达显著高于对照组，GSDMC 和 GSDMA 表达两组相似。进一步检测发现，牙周炎组 NLRP3、caspase - 1、caspase - 11 表达增加，炎症细胞因子 IL - 1β 和 TNF - α 水平也显著升高。免疫荧光染色还发现，牙周炎组 PDLSCs 中 GSDMD 表达明显增加。这一系列实验表明，PDLSCs 在牙周炎进展中发生了焦亡。

炎症诱导的焦亡损害 PDLSCs 的成骨分化能力

为深入探究焦亡对 PDLSCs 的影响，研究人员用脂多糖（LPS）和尼日利亚菌素（nigericin）刺激 PDLSCs 模拟牙周炎炎症环境。Western blot 分析显示，刺激后 GSDMD 和裂解的 GSDMD 表达显著增加，NLRP3 和 caspase - 1 表达上调，IL - 1β 水平升高。扫描电子显微镜（SEM）观察到细胞表面形成纳米级孔，乳酸脱氢酶（LDH）释放增加，这些都证实了 PDLSCs 发生了焦亡。功能实验表明，LPS 和 nigericin 刺激显著损害 PDLSCs 的成骨分化能力，而 GSDMD siRNA 处理可部分挽救这一现象，碱性磷酸酶（ALP）和茜素红染色及成骨标记物检测结果均支持这一结论。

炎症通过激活 Piezo1 抑制 PDLSCs 的成骨分化能力

Piezo1 作为机械敏感离子通道，在 PDLSCs 中高表达且参与炎症反应调节。研究发现，牙周炎组 Piezo1 阳性细胞数量多于对照组，LPS 和 nigericin 刺激后 Piezo1 表达上调。用 siRNA 抑制 Piezo1 表达后，LPS 和 nigericin 刺激引起的裂解 GSDMD、NLRP3 和 caspase - 1 表达增加显著降低，PDLSCs 的成骨分化能力也得到部分恢复。由此可见，炎症通过激活 Piezo1 抑制了 PDLSCs 的成骨分化能力。

Piezo1 激活引发 Ca²⁺内流激活 NLRP3 炎性小体

为探究 Piezo1 激活诱导焦亡的机制，研究人员用 Fluo - 4 检测 Ca²⁺内流，发现 LPS 和 nigericin 刺激增加胞质 Ca²⁺水平，Piezo1 siRNA 处理可抑制这一现象，同时 CaMK II 磷酸化水平变化与之相关。用 JC - 1 染色和检测 ROS 水平发现，LPS 和 nigericin 处理导致线粒体膜电位改变和 ROS 水平增加，Piezo1 siRNA 或抑制剂 GsMTx4 处理可部分挽救。用 CaMKII 抑制剂 KN93 阻断 Ca²⁺内流后，NLRP3 和裂解 GSDMD 表达降低，线粒体膜电位和 ROS 水平改善，PDLSCs 成骨分化能力也部分恢复。这表明 Piezo1 激活通过 Ca²⁺内流诱导细胞焦亡。

抑制 Piezo1 可减轻牙周炎的进展

为验证 Piezo1 在牙周炎进展中的作用，研究人员在小鼠牙周炎模型中局部注射 GsMTx4，发现其显著减轻了骨吸收。为减少药物副作用，构建 Wnt1 - Cre;Piezo1^fl/fl小鼠特异性敲除间充质细胞中的 Piezo1。micro - CT 分析显示，在牙周炎模型中，Wnt1 - Cre;Piezo1^fl/fl小鼠较对照组骨吸收明显减少，免疫荧光染色发现其 GSDMD 和 IL - 1β 水平降低。这说明炎症诱导的焦亡通过激活 Piezo1 - Ca²⁺内流 / NLRP3/GSDMD 轴加剧牙周炎进展。

研究结论表明，炎症刺激通过 Piezo1 通道引发 GSDMD 介导的焦亡，抑制 PDLSCs 的成骨分化能力，进而导致牙周组织破坏。这一发现为牙周炎的发病机制提供了新的见解，揭示了 Piezo1 在牙周炎炎症反应中的关键作用，为开发针对牙周炎的新型治疗策略指明了方向。尽管将这一发现转化为临床应用还面临诸多挑战，如药物安全性和精确作用机制等问题有待进一步研究，但该研究无疑为牙周炎治疗领域点亮了一盏希望之灯，激励着科研人员继续探索，为攻克牙周炎这一全球性口腔健康难题不懈努力。