以证据为基础的补充和替代医学

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以证据为基础的补充和替代医学/2020年/文章
特殊的问题

补充和替代疗法针对Inflammasomes人类疾病

把这个特殊的问题

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体积 2020年 |文章的ID 4517587 | https://doi.org/10.1155/2020/4517587

徐燕,周Wu Biyao王天,悦,Sijian Wang Chunfu邓,Baohong赵,Hiroshi录像,新汶张, 参与组织蛋白酶在牙周炎的先天和适应性免疫反应”,以证据为基础的补充和替代医学, 卷。2020年, 文章的ID4517587, 9 页面, 2020年 https://doi.org/10.1155/2020/4517587

参与组织蛋白酶在牙周炎的先天和适应性免疫反应

客座编辑:Young-Su易
收到了 2020年1月09
修改后的 2020年2月27日
接受 2020年3月07
发表 2020年3月31日

文摘

牙周炎是一种传染性疾病,牙周组织的慢性炎症过程刺激诱发细菌产品特定的宿主细胞的反应。宿主细胞的激活免疫系统上调炎症介质的产生,包括细胞因子和蛋白水解酶,导致炎症和骨破坏。已经众所周知,牙周炎与系统性炎症与众多系统性疾病,包括糖尿病和动脉硬化。此外,牙周炎报道与神经退行性疾病如阿尔茨海默病(AD)的大脑。关于免疫反应和炎症、组织蛋白酶B (CatB) il - 1的感应中扮演关键的角色β组织蛋白酶K - (CatK)依赖活跃toll样受体9 (TLR9识别)信号,并组织蛋白酶S(猫),包括在调节TLR信号和成熟的MHC II级复杂。值得注意的是,这两个组织蛋白酶的生产蛋白水解活动调节慢性炎性疾病,包括牙周炎。在目前的审查,我们关注的角色组织蛋白酶在牙周炎先天和适应性免疫反应。我们相信理解角色的组织蛋白酶在牙周炎的免疫反应将有助于阐明牙周炎的治疗策略,从而有利于减少系统性疾病以及神经退行性疾病在全球老龄化社会。

1。介绍

免疫反应,包括先天和适应性免疫反应,是组件的防御机制与发展变得越来越专业。人类的免疫系统是能够产生大量的专业能力的细胞和分子识别和消除一个明显外国侵略者的无限多样性功能合作(1]。值得注意的是,虽然这些特殊细胞和分子积累炎症地点有效消除入侵的代理,他们也可能放大炎症反应和损害周围组织(2]。因此,在炎症条件下,inflammatory-responsive闲暇的免疫反应必须严格控制。牙周炎是一种慢性传染病,牙周组织的慢性炎症包括细菌之间的交互产品,大量的细胞数量,和炎症介质。牙周炎可能归因于牙科斑块的起始和复杂多样的微生物生物膜形成牙齿。特别是,物质释放这些生物膜,包括脂多糖(LPS)抗原,和其他毒性因子,获得牙龈组织。因此,先天和适应性免疫反应引起,因此导致宿主防御细胞的激活。总的来说,炎症介质,包括细胞因子和蛋白水解酶,引起组织破坏和骨吸收(3]。

组织蛋白酶,这个词来源于希腊语kathepsein(消化),是一种蛋白酶,功能活跃在微酸性的环境。有11人半胱氨酸组织蛋白酶亚型,称为B, C、F、H, K, L, O,年代,V, X,和W (4]。组织蛋白酶主要是负责非特异性的胞内酶大部分蛋白质水解endosomal /溶酶体系统,降低细胞内和细胞外蛋白(5]。然而,组织蛋白酶参与有限的蛋白水解作用产生免疫调节剂的处理。例如,组织蛋白酶B (CatB)涉及生产interleukin-1β(il - 1β)[6,7)和肿瘤坏死因子-α(8)和组织蛋白酶K (CatK)包括toll样受体9 (TLR9识别)激活9]。此外,组织蛋白酶S(猫)介导TLR信号转导和调节主要组织相容性复合体(MHC)类II-dependent CD4+t细胞激活(10]。事实上,猫是调节生产和蛋白水解活动条件下密切相关的慢性炎症性疾病,包括牙周炎(11]。在目前的审查中,我们总结当前知识的参与组织蛋白酶在牙周炎的调节先天和适应性免疫反应。鉴于组织蛋白酶的角色在免疫/炎症反应,组织蛋白酶的规定将有助于管理牙周炎患者的细胞免疫反应,从而有利于预防和放松系统性疾病以及神经退行性疾病在全球老龄化社会。

2。在牙周炎先天和适应性免疫反应

2.1。牙周病原体和通常

牙周炎是由特定的细菌感染引起的。生物膜细菌物种生活在幼童腹壁薄弱或以下的牙龈边缘激增主要是由于炎症由特定的龈下的物种。人们普遍认为特定的微生物与特定的牙周疾病,和寻找牙周病原体负责不同牙周条件正在进行(12,13]。“红色复杂”,这是由病原体Porphyromonas gingivalis,Tannerella连翘,梅毒denticola,已被证明存在于生物膜进行性牙周炎(显示14]。细菌的组件,如有限合伙人、肽聚糖lipoteichoic酸,蛋白酶,和毒素,刺激炎症活动,可以检测到生物膜表面的牙齿(15]。抗原和有毒产品发布的细菌,如有限合伙人和肽聚糖识别通常在宿主细胞的表面,可以引发细胞信号的宿主细胞(16]。在主机端,多种炎性细胞类型和居民组织细胞对细菌感染和诱导细胞免疫应答先天和适应性免疫反应17]。通常可以检测多个pathogen-related分子模式,包括有限合伙人,细菌脂蛋白,lipoteichoic酸,鞭毛蛋白,CpGDNA细菌和病毒,病毒RNA双链RNA,单链(18]。到目前为止,11个不同通常(TLR1-11)已确定16]。我们已经了解到,脂多糖Porphyromonas gingivalis(p . gingivalis有限合伙人)被TLR2和TLR4 [19,20.]在鞭毛蛋白Tannerella连翘是被TLR5 [21]。TLR通路在牙周炎的免疫反应是至关重要的,因为通常绑定到相应的抗原,触发细胞内免疫反应产生inflammatory-related介质(22]。

2.2。巨噬细胞在牙周炎

巨噬细胞是骨髓造血细胞的起源,当地的免疫反应中扮演重要的角色(23]。巨噬细胞的主要功能包括消除入侵的细菌,感染的免疫细胞的招聘网站,生产的细胞因子和趋化因子,激活适应性免疫反应的TLR信号(22]。激活巨噬细胞的功能是由介质产生的T细胞。经典激活巨噬细胞(M1)是由干扰素(IFN)γ和有限合伙人24),或者激活巨噬细胞il - 4生产(M2)反应或IL-13 [25]。M2巨噬细胞已被证明在缓解炎症中发挥作用,从而减少了产生细胞因子的能力。巨噬细胞表达高水平的TLR2和TLR4 [26),转移到M1表型在慢性牙周炎患者的牙龈组织(27]。有趣的是,M1巨噬细胞可以通过液转变成M2巨噬细胞来源于牙龈间充质干细胞,这是有利于抑制免疫反应(28]。

积累研究表明巨噬细胞作为牙周炎局部免疫反应的一个重要途径,因为巨噬细胞可以产生多种促炎介质,包括肿瘤坏死因子(TNF -α)和il - 1β通过激活和il - 6的核因子kappa-light-chain-enhancer激活(NF - Bκ(B)途径29日]。除了贡献先天免疫反应,TNF -α也是一个重要的途径在牙周炎牙槽骨吸收诱导破骨细胞的分化和激活30.]。il - 1β激活一代的基质金属蛋白酶9 (MMP)在牙周炎31日),促进核转录因子的表达的受体激活kappa-B配体(RANKL),导致牙周炎osteoclastogenesis [32,33]。最近的一份报告表明,il - 1β表达炎性巨噬细胞产生淀粉样蛋白β(大厅的主要成分标记在AD患者的大脑)在牙周炎患者的牙龈组织以及在小鼠的肝脏慢性系统性p . gingivalis感染,表明牙周炎的炎症巨噬细胞可能导致神经退行性疾病,如广告(34]。il - 6触发生成血管内皮生长因子(VEGF)和金属蛋白酶- 1,牙周炎(的发展作出了重要的贡献35)和il - 1的协同效应β和il - 6上调基质金属蛋白酶,导致牙周炎组织破坏胶原蛋白降解和骨吸收(36]。指出化学消融的巨噬细胞在小鼠阻止了p . gingivalis全身的牙槽骨吸收,展示巨噬细胞在牙周炎的重要角色(37]。

2.3。树突细胞在牙周炎

树突状细胞(dc)是位于邻近的血管和粘膜上皮细胞软组织免受微生物入侵。细菌或抗原抗体复合物的细菌或细菌产品破坏上皮细胞和粘膜会遇到DCs和引起直流响应。DCs通常是第一个遇到的免疫细胞和应对入侵微生物(38]。这种直流反应的本质是至关重要的在确定诱导获得性免疫反应的类型。适应性免疫反应的形成依赖于适当的从外国蛋白质和多肽的介绍MHC I或II复合物(39],DCs能够发起消除MHC II-associated女伴不变链从MHC Ii (2)40,41]。等病原体,在刺激的p . gingivalis由DCs抗原表达导致CD4细胞的激活和随后的分化+T细胞(36]。直流的独特immune-stimulatory活动源于能力有效地捕捉和提呈抗原和最佳表达细胞因子p . gingivalisLPS刺激(42]。天真的DCs中发现大量的牙龈组织,和DCs成熟在牙周炎患者的牙龈发炎组织(43),特别是作为免疫刺激器(44]。考虑到角色的DCs生产和分化的CD4细胞因子+T细胞,DCs认为是牙周炎的先天和适应性免疫反应之间的桥梁。

2.4。T细胞的细胞免疫反应

T细胞可以被激活,以应对口腔细菌抗原(45),而CD4+T细胞在小鼠模型的发展上发挥了关键作用的牙周炎46]。CD4+T-cell-dependent反应是由MHC II级肽复合物的识别抗原呈递细胞(apc),如DCs和巨噬细胞。过程中,不变的顺序链降解leupeptin-induced肽10 (lip10)并最终类II-associated二肽(夹),仍然在peptide-binding槽(47,48]。然后,剪辑从二级分子催化的人类白细胞抗原DM与抗原肽能够绑定。随后,剪辑复杂被运送到细胞表面,呈现给同源抗原的T细胞,启动免疫反应(49]。天真的CD4+辅助T细胞可以分化成CD4 (Th0)+,Th17细胞亚型,包括Th1、Th2和调节性T细胞亚群),根据产生的细胞因子。在il - 12的存在,Th1细胞干扰素-派生而来γ和肿瘤坏死因子-α,而Th2细胞衍生的il - 4,产生il - 4, IL-5, il - 10。Th17细胞分泌IL-17 IL-23, il - 22生成时,导出的TGF -β,il - 1β,il - 6。相比之下,亚提出的TGF -β分泌免疫抑制细胞因子il - 10和TGF -β。参与免疫反应,IL-17刺激炎症介质的产生,包括TNF -α、il - 6和il - 1β,而亚群有效调节炎症的决议(50,51]。CD4细胞的体外研究报道+T细胞的促炎细胞因子干扰素-γ和il - 6作为重要途径在小鼠感染牙槽骨吸收p . gingivalis(46]。亚群和Th17细胞已被证明在牙周组织中参与牙周疾病过程(52]。Th17细胞促进骨质破坏(51,53),而亚群保护牙槽骨通过抑制osteoclastogenesis [54]。因此,t细胞的可塑性和相声子集是至关重要的细胞免疫反应的调节在牙周炎和治疗策略包括亚抑制immuno-inflammatory响应和恢复牙槽骨内稳态(55]。的确,抗生素治疗的效果在调节Treg-Th17可塑性与牙周炎是证明人类56]。

3所示。组织蛋白酶B参与先天免疫反应

3.1。CatB在牙周炎

CatB,功能作为一个在pH值中性肽链内切酶,还发现在extralysosomal网站涉及胞质,质膜和pericellular空间(57]。观察牙龈沟液内细胞激素的无创性诊断体液(GCF) CatB检测主要在巨噬细胞单核细胞迁移到牙龈缝隙时(58,59]。的蛋白酶活动CatB GCF密切相关的GCF体积和牙周炎的严重程度(60,61年]。CatB GCF中起着重要作用在牙周炎的病理对结缔组织分解和骨吸收。这是证明有一个不平衡组织蛋白酶B和内源性抑制剂半胱氨酸蛋白酶抑制物C,高水平的组织蛋白酶B和半胱氨酸蛋白酶抑制物C水平下降62年]。结果的蛋白酶p . gingivalis感染、止血CatB活动中断,导致牙周炎(破坏63年]。因此,活动和组织蛋白酶B和半胱氨酸蛋白酶抑制物C GCF可以作为预测附件的丧失和疾病的进展的指标(61年,64年,65年]。CatB扮演了一个重要的角色在促进慢性牙周炎的炎症。据报道,CatB调节成纤维细胞的胶原蛋白III和IV的表达响应TLR2受体激动剂,p . gingivalis有限合伙人(66年]。此外,CatB最近已经决定参与淀粉样蛋白的生产β,大厅的主要成分标记在AD患者的大脑,在巨噬细胞在牙周炎患者的牙龈组织和在小鼠的肝脏慢性系统性p . gingivalis感染(67年]。

3.2。CatB在il - 1β处理

il - 1β被认为是主中介在先天免疫反应,和两个信号所需的il - 1β处理。一个是NF -κB-dependent pro-IL-1β生产,另一种是caspase-1-dependent pro-IL-1蛋白水解处理β成熟il - 1β。CatB il - 1的信号发挥了至关重要的作用β处理因为CatB涉及在NF -κB激活(68年]和激活caspase-1 [6,7]。我们已经表明,CatB与caspase-1, ca - 074治疗我,一个特定CatB抑制剂,明显抑制caspase-1表达,导致降低il - 1的生产β(69年- - - - - -71年]。这些发现与il - 1的观察是一致的β和CatB与吞噬溶酶体,il - 1的分泌β是通过吞噬溶酶体的胞外分泌LPS-activated人类单核细胞(72年]。CatB表达调节巨噬细胞中涉及il - 1的生产β和淀粉样蛋白β在牙周炎患者牙龈组织(67年,73年]。此外,CatB间接涉及的激活caspase-1通过蛋白水解成熟caspase-11 [74年]。

3.3。CatB TNF -α人口贩卖

膜相关(m) TNF -αII型跨膜的前身是交付的反式高尔基网络回收内体(75年,76年]。膜相关肿瘤坏死因子-α被运送到细胞表面,裂解的TNF -α转换酶(77年]。肿瘤坏死因子-中膜融合α从trans-Golgi网络包含囊泡,回收核内体和细胞表面膜是由各种之间的交互反式可溶性,N-ethylmaleimide-sensitive factor-attachment蛋白质吸附受体(陷阱)家庭成员78年]。最近的研究表明,新合成的积累mTNF -α最初发生在高尔基氏复合体(79年]。然后mTNF-containing囊泡内进行的反式高尔基体网络的回收内体和随后的细胞表面通过两种不同的膜融合过程(75年,76年]。第一个融合过程是由Q-SNAREs,包括突触融合蛋白6,突触融合蛋白7,和囊泡运输,通过相互作用t-SNARE同族体1 b (Vit1b)高尔基氏复合体TNF -α载体囊泡和R-SNARE vesicle-associated膜蛋白3 (VAMP3)回收的内体。第二个融合过程是由回收的VAMP3内体之间的相互作用和由突触融合蛋白4和SNAP-23 Q-SNARE复杂。有限合伙人触发器表达式Q-SNARE组件,包括突触融合蛋白4和SNAP-23贩卖TNF -增加的住宿α在巨噬细胞分泌80年]。

最近的一份报告显示,胞质融合TNF - CatB势在必行α包含囊泡的质膜(8]。CatB可以在细胞核和局部表达下调音标(81年]。然而,没有区别在突触融合蛋白4的水平和SNAP-23 ca - 074 -我-治疗或CatB−−巨噬细胞,表明CatB并不表达下调网罗组件。有可能CatB在调节肿瘤坏死因子-功能α泡贩卖通过监管的网罗组件,在转录或翻译后水平THP-1人类单核细胞的细胞和主要考虑到CatB被报道参与转录和转译后的蛋白质的过程,如蛋白(82年)和甲状腺球蛋白(83年]。一个新角色为胞内CatB活动参与TNF -α信号在报告中建议(8]。

因此,CatB起着至关重要的作用在调节固有免疫反应在牙周炎通过控制il - 1的生产β和肿瘤坏死因子-α

4所示。组织蛋白酶S参与适应性免疫反应

4.1。猫在牙周炎

一般的猫的作用是分解抗原和抗菌肽,涉及抗原处理和表示(84年- - - - - -86年]。此外,猫也作为弹性蛋白酶,破坏细胞外基质蛋白,胶原蛋白和蛋白质组成的细菌外膜(84年,87年]。猫是由免疫细胞,包括巨噬细胞和DCs (88年,89年]。在一个健康的口腔牙龈组织的分析从恒河猴,猫的转录改变在年龄较年轻的动物健康组织。这些与年龄相关的免疫途径与牙周健康有关90年]。猫还发现在大鼠实验性牙周炎和调节人类牙周炎患者(11,91年]。猫被认为是一个蛋白质的蛋白质相互作用网络中心726个差异表达基因在牙周炎和中扮演着重要的角色在骨质疏松参与牙周炎发展58,91年]。

4.2。猫在MHC II抗原呈递和CD4细胞+t细胞激活

猫在MHC II抗原处理和表示是必不可少的(92年,93年]。实际上,猫空老鼠表现出相当大的变化在第二代的MHC II-bound片段,和表示由于二世在专业的装甲运兵车退化是大幅减少,猫在哪里大量表达(94年,95年]。此外,内吞作用选择性目标外源性物质人类DCs(猫96年]。浓缩的MHC II分子在年底内吞作用的结构一直在脾DCs CatS-deficient老鼠的97年]。药物或基因抑制猫TLR2缺陷信号的结果p . gingivalisLPS-exposed DCs,表明猫可能参与先天免疫反应(10,42]。

4.3。猫在促进Th1和Th17

组织蛋白酶S,这主要是由单核细胞/巨噬细胞和DCs,参与最终的蛋白水解的卵裂阶段不变链在装甲运兵车TLR2信号(48,85年,88年]。DCs诱导天真的CD4细胞的分化+T细胞成不同的亚种群,包括Th1 (IFN -γ)或Th17 (Th17) [98年,99年]。最近,我们报道,猫对天真的CD4细胞的分化是至关重要的+T细胞(10]。我们发现猫缺乏显著减轻降低Th1细胞反应,伴随着干扰素水平下降γ(10]。此外,我们表明,猫促进Th17细胞分化来响应p . gingivalisLPS-exposed DCs通过protease-activated受体(PAR) 2-dependent il - 6生产(42]。随后,il - 6的增加引发Th17细胞的分化,说明猫的重要作用在Th17细胞的分化,在接触之后p . gingivalis有限合伙人(42]。考虑到猫在适应性免疫反应的关键角色促进Th1和Th17细胞的分化在牙周炎,猫可能提供一个新的治疗牙周炎的治疗目标。

5。组织蛋白酶K参与免疫反应

5.1。CatK在牙周炎

组织蛋白酶K (CatK)是由破骨细胞生成的居多,这对骨吸收(作为一个重要的监管机构One hundred.]。CatK是至关重要的正常骨吸收通过降解胶原蛋白和明胶,后者是胶原的水解产物(101年,102年]。同时也I型胶原蛋白溶解,有机骨基质的主要成分103年]。最近,一些研究已经表明,CatK起着至关重要的作用在牙周炎患者牙槽骨吸收。据报道,有高浓度的CatK GCF的牙周炎患者和periimplantitis104年- - - - - -107年]。止血被摧毁后,将发生在牙周炎骨吸收。在慢性牙周炎患者,CatK水平大大提升在吸烟者与不吸烟者相比,表明吸烟对CatK[的积极影响108年]。此外,CatK GCF不仅来自于破骨细胞,但也从成纤维细胞、巨噬细胞,牙龈上皮细胞,导致附件损失和牙槽骨吸收109年]。药物或基因抑制DCs CatK导致缺陷TLR9识别信号的响应unmethylated CpGDNA,在不影响抗原递呈能力(110年]。

5.2。在自噬CatK

CatK水平的升高不仅直接导致骨吸收,但也使对先天免疫间接导致牙周炎的影响甚至是自身免疫性疾病,特别是类风湿性关节炎(RA) (9]。CatK水平升高,会有一个激活TLR9识别信号在DCs和巨噬细胞,因此,监测骨吸收(103年,110年]。可以被CpGDNA TLR9识别,可以引发自噬(111年- - - - - -113年]。激活TLR9识别,自噬蛋白质microtubule-associated 1 a / b轻链3 (LC3)总量κB激酶α(IKKα)I型干扰素代112年]。此外,有一个在下游TLR9识别蛋白(IKK显著增加β和MYD88)和TFEB大大与自噬,在回应的激活TLR9识别(114年,115年]。与结论,下游TLR9识别可以诱导自噬途径的激活,通过下调CatK可以抑制这种反应的抑制TLR9识别的表达(9,116年]。因此,CatK可能参与先天免疫反应在牙周炎TLR /自噬通路。

6。结论

组织蛋白酶的参与免疫反应的牙周炎导致系统性疾病,包括糖尿病、心血管疾病、神经退行性疾病,包括广告,尤其是在老年群体中增加(图1)。我们相信监管组织蛋白酶,包括CatB,猫,和CatK牙周炎患者的细胞免疫反应将有利于减少系统性疾病和神经退行性疾病在全球老龄化社会。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这项工作是财务支持由中国国家自然科学基金(没有。81700977和81700977),中国辽宁省技术项目计划(没有。20170541059)辽宁省自然科学基金会的中国和日本KAKENHI批准号16 k11478 Z.W.(科研补助金)。作者要感谢衰老科学和药理学,牙科学院科学、日本福冈九州岛大学的支持和允许他们使用他们的设施。

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