|
牙周炎是一种慢性炎症性疾病，主要发生在牙周组织，其特征为牙槽骨的吸收。随着人口老龄化趋势的加剧以及预期寿命的延长，牙周炎和牙齿脱落已逐渐成为我国主要的健康问题。肠道微生物群在骨稳态调节中起着关键作用，因此引起了广泛关注。黄芩苷，一种源自黄芩的类黄酮化合物，具备抗氧化与抗炎特性。研究证实，黄芩苷通过调控包括PI3K/Akt/NRF2、Keap-1、NF-κB和HO-1等多条分子途径，能有效抵御与年龄相关的氧化应激。此外，黄芩苷对炎症细胞因子的调控作用显著，通过抑制牙龈组织中环氧合酶-2（COX-2）、toll样受体（TLR）2/4、MyD88、MMP-1/2/9、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、p38MAPK和NF-κB磷酸化表达，有助于改善成年大鼠牙周组织损伤及牙槽骨吸收。 日前，一篇名为“Integrated microbiome and metabolomics revealed the protective effect of baicalin on alveolar bone inflammatory resorption in aging”的论文首次探讨黄芩苷通过调节肠道菌群和代谢产物以及肠道屏障功能改善衰老小鼠牙槽骨炎性吸收的机制。 该研究包括D+Lig+Veh(D-gal+ligation+vehicle),sham+Lig+Veh (Sham+ligation+vehicle), D+Ph+Veh (D-gal+periodontal health+ vehicle), D+Lig+Lbai (D-gal+ligation+low dose baicalin), D+Lig +Mbai (D-gal+ligation+medium dose baicalin),D+Lig+Hbai(D-gal+ ligation+high dose baicalin)等六个分组。按照对应的治疗方案处理，取相关组织进行检测，分析数据。黄芩苷对小鼠具有抗衰老作用 在实验初始阶段，六组实验小鼠的体重并无显著差别。自第10周起，衰老牙周炎小鼠（D+Lig+Veh）的体重呈缓慢上升趋势。然而，至14周实验结束时，D+Lig+Veh组的小鼠体重显著低于其他组（图2A）。相较于非衰老小鼠（sham+Lig+Veh），D-gal干预导致衰老牙周炎小鼠出现了多种变化。研究结果显示，D+Lig+Veh小鼠的SOD活性较低，MDA水平较高，血清中IL-6和TNF-α浓度上升，以及脾脏和胸腺指数显著降低（图2B-D）。在显微镜下观察，衰老小鼠的肝细胞排列紊乱，细胞质呈疏松空泡状，心肌细胞间距增大。 在给予黄芩苷治疗后，衰老-牙周炎小鼠的高剂量黄芩苷给药组（D+Lig+M/Hbai）的体重、SOD活性以及免疫器官指数呈现上升趋势，而MDA含量、血清IL-6和TNF-α浓度呈下降趋势（图2）。 图2 不同剂量黄芩苷给药对D-gal诱导的衰老-牙周炎小鼠体重（A，体重趋势）、氧化应激水平（B，血清SOD和MDA含量）、全身炎症负荷（C，血清IL-6和TNF-α含量）和免疫器官指数（D，胸腺和脾脏指数）的有益影响 黄芩苷对衰老牙周炎小鼠牙槽骨丢失的改善作用 牙槽骨破坏程度与结扎位置有关。衰老牙周炎小鼠（D+Lig+Veh）的牙槽骨损失显著高于D+Ph+Veh和D+Lig+L/M/Hbai（L/M/Hbai代表低/中/高剂量黄芩苷）组（图3A-B）。龈沟上皮呈现网状增生，炎症细胞大量存在，伴有交界上皮向顶部迁移，以及牙槽嵴高度降低。与牙周健康小鼠相比，牙周炎小鼠破骨细胞数量较高（D+Ph+Veh，图3C-D）。黄芩苷显著改善了衰老牙周炎小鼠龈沟内上皮网状增生和牙槽骨吸收，有效恢复牙槽嵴高度，中剂量和高剂量黄芩苷处理组的破骨细胞数量明显减少（图3）。尽管中剂量和高剂量黄芩苷在保护牙槽骨方面无显著差异，但由图中可观察到中剂量黄芩苷具有更强的牙槽骨保护作用。图3 黄芩素治疗可显著改善衰老牙周炎小鼠的牙槽骨吸收（A-B）和减少破骨细胞（C-D） 黄芩苷对衰老牙周炎小鼠肠道微生态的调节作用 在D-半乳糖诱导的衰老和牙周炎小鼠中，图4显示回肠部位ZO-1与occludin蛋白的表达水平明显下降。黄芩苷的中剂量和高剂量组处理能够显著提升肠上皮中ZO-1与occludin的表达水平，并恢复回肠的通透性，这一过程通常伴随着肠道微生物群的改变。图4 黄芩苷可恢复衰老牙周炎小鼠的肠上皮屏障功能 研究者采用16S rRNA扩增子测序的V4区域方法，对黄芩苷对衰老牙周炎小鼠肠道微生物群组成的影响进行了评估。从三组（D+Lig+Veh、D+Ph+Veh和D+Lig+Mbai）的粪便样本中，共检测到1824个OTU。α多样性指标ACE和Chao1指数显示，牙周炎显著降低了衰老牙周炎小鼠的肠道微生物群丰度，而Shannon指数表明黄芩苷显著增加了肠道微生物群的多样性（图5A-D）。基于Bray-Curtis距离的PCoA和进一步的ANOSIM分析揭示了各组之间的显著差异（图5E-F）。 在检查门水平上排名前35位的细菌相对丰度时，研究者还发现了肠道微生物群总体组成的差异（图5G）。厚壁菌门/拟杆菌门（F/B）比率作为一种与肠道健康相关的常见微生物标志物，在牙周炎小鼠中降低（D+Lig+Veh:4.4502±0.1046，D+Ph+Veh:0.5305±0.1406），而黄芩苷处理部分恢复了F/B比率（0.5170±0.09177）（p>0.05）。LEfSe分析用于识别不同组之间丰度差异显著的判别OTU（图5H）。图5 16S rRNA测序揭示了衰老/衰老牙周炎小鼠与黄芩苷处理之间肠道微生物群的变化 黄芩苷主要改变衰老牙周炎小鼠粪便代谢产物 研究者通过非靶向代谢组学分析探究了100mg/kg中剂量下黄芩苷作用的潜在代谢产物和途径。根据PCA和PLS-DA结果（图6A-B），不同组的粪便样本在很大程度上分开，表明它们代谢特征存在差异。黄芩苷对衰老牙周炎小鼠的52种不同代谢产物产生影响，如火山图所示（图6C），其中40种代谢产物上调，12种代谢产物下调。17种差异代谢物无法在现有数据库中注释，主要富集在苯丙素类和聚酮类化合物中（n=12，23.08%），其次是脂质和类脂分子（n=10，19.23%），以及有机酸和衍生物（n=9，17.31%）（图6D）。此外，热图展示了差异代谢特征的全球概述（图6E）。近半数代谢物无法通过KEGG进行注释，限制了对特定功能的理解。黄芩苷处理后，发现显著富集的途径为类黄酮生物合成和异黄酮生物合成（图6F）。图6 肠道代谢组学特征的差异。三组之间粪便代谢物谱的PCA（A）和PLS-DA（B）评分图 黄芩苷具有抗炎作用，对衰老-牙周炎小鼠具有良好的保护作用，可以通过增加肠道微生物群的多样性，丰富次生代谢物，特别是类黄酮的产生，从而产生抗氧化和免疫调节特性。 Hu H, Yao Y, Liu F, Luo L, Liu J, Wang X, Wang Q. Integrated microbiome and metabolomics revealed the protective effect of baicalin on alveolar bone inflammatory resorption in aging. Phytomedicine. 2024 Feb;124:155233. doi: 10.1016/j.phymed.2023.155233.
|
