文摘
牙周炎是糖尿病的并发症之一由于其较高的发病率和严重程度患者的糖尿病。在糖尿病患者牙周炎的预防尤为重要,因为糖尿病和牙周炎的关系是双向的。在这里,我们评估的影响glucagon-like peptide-1 (GLP-1)受体激动剂liraglutide牙周炎的改进。Five-wk-old男性Sprague-Dawley (SD)大鼠( )被分为3组:正常,牙周炎,牙周炎liraglutide治疗组。牙周炎是由结扎诱导SD大鼠的上颌第二磨牙。一半的老鼠注射liraglutide 2周。牙周炎是由组织学染色评估,炎性细胞因子的基因表达在齿龈,microcomputed断层。牙周炎炎症细胞浸润,增加巨噬细胞积累,和基因表达的肿瘤坏死因子-α和诱导一氧化氮合酶在齿龈,所有这一切被liraglutide改善。Liraglutide M1减少巨噬细胞,但并不影响M2巨噬细胞在牙周炎。此外,ligature-induced牙槽骨吸收是由liraglutide改善的。Liraglutide治疗也减少破骨细胞在牙槽骨表面。应用这些结果强调超越降糖liraglutide对治疗牙周炎的影响。
1。介绍
牙周炎是一种慢性的炎症疾病的进展和破坏牙周组织,由于牙周病原体(包括牙槽骨、1]。牙槽骨的吸收会导致牙齿脱落。
牙周炎被认为是糖尿病的高发病率和严重并发症的糖尿病与非糖尿病患者相比,受试者(2- - - - - -5]。此外,糖尿病和牙周炎的关系是双向的。荟萃分析表明,在2型糖尿病牙周炎的治疗降低糖化血红蛋白(6,7]。皮马印第安人有11年的前瞻性研究报道,更严重的牙周炎,死亡率越高,尤其是缺血性心脏病和糖尿病肾病(8]。
我们之前展示的有利影响glucose-dependent insulinotropic多肽(GIP)牙周炎通过其抗炎作用使用ligature-induced实验性牙周炎模型小鼠(9]。GIP和glucagon-like peptide-1 (GLP-1)是肠促胰岛素的激素分泌肠。肠促胰岛素激素的主要作用是刺激胰腺的胰岛素分泌β肽。然而,由于肠促胰岛素激素的受体表达在整个身体,extrapancreatic行动的肠促胰岛素激素被认为发挥重要作用[10]。事实上,美国糖尿病协会(ADA) /欧洲糖尿病研究协会(2)共识报告建议GLP-1受体受体激动剂对心血管疾病患者因其心血管临床结果megastudies [11]。此外,据报道GLP-1-based治疗有抗炎作用在几个器官,包括心脏、脑、肾、肝、胰腺、皮肤,睾丸(12]。在体外研究显示GLP-1在巨噬细胞极化的影响13]。GLP-1也影响骨骼结构(14]。GLP-1-receptor-deficient老鼠显示皮质骨量减少和骨骼脆弱由于数量增加与增加破骨细胞骨吸收和骨吸收活动(15]。
GLP-1抗炎和骨结构的影响使我们期望的有利影响GLP-1牙周炎的发展和恶化。自从extrapancreatic GLP-1不取决于血糖控制的影响,我们假设GLP-1可能改善牙周炎有或没有糖尿病。在这项研究中,我们调查的影响GLP-1受体激动剂,liraglutide,牙周炎的发展。
2。材料和方法
2.1。动物
Five-wk-old男性Sprague-Dawley (SD)大鼠( )得到从中部Kagakushizai(日本名古屋)和保持在标准食物和水随意和住在单独的笼子里( 3毫米,每个笼子里的老鼠)温度控制( °C) 12 h光/暗周期。老鼠被分为3组:正常,牙周炎,牙周炎liraglutide治疗组。主要结果炎性细胞浸润到齿龈,炎性细胞因子的基因表达在齿龈,和牙槽骨丢失。样本大小是决定使用G功率3.1 [16]。本研究机构批准的动物保健和使用委员会爱知大学学院(AGUD429),和所有动物实验按照国家指导方针和有关国家法律保护动物。
2.2。通过结扎诱导实验性牙周炎
老鼠深深与盐酸medetomidine组成的混合麻醉药物麻醉,咪达唑仑和酒石酸布托啡诺。外科尼龙线(3 - 0 Surgilon;美国泰科医疗、普林斯顿,纽约)结扎颈部分的上颌第二磨牙诱导实验性牙周炎如前所述(图1(一))[17]。牙周炎的感应14天后,老鼠牺牲和有限公司2牙周炎是评估如下所述。
(一)
(b)
(c)
2.3。管理Liraglutide
一半的与结扎大鼠牙周炎的感应是可持续管理liraglutide (Victoza;诺和诺德公司、丹麦哥本哈根)(0.03毫克/公斤/天)通过渗透泵(美国Durect公司,库比蒂诺,CA)(泵送率0.5μL / h (±0.1μl / h)之日起14天内结扎。泵充满了liraglutide和植入皮下注射的老鼠。泵解决方案交付连续14天不需要外部连接。渗透泵插入充满生理盐水在每个控制老鼠。
2.4。组织收集
信使rna分析,牙龈黏膜组织切除第二磨牙的颊侧两边。样本立即淹没在RNAlater RNA稳定剂(美国试剂盒,瓦伦西亚,CA)和存储在-80°C到使用。immunohistological染色和microcomputed断层扫描(ct机)分析,上颌骨骨附带牙龈组织双方固定在10%福尔马林。
2.5。基因表达分析
总RNA提取使用RNeasy迷你包(试剂盒)。互补DNA合成RNA使用ReverTra Ace (Toyobo,大阪,日本)。引物是购自TaqMan基因表达分析(美国应用生物系统公司,培育城市,CA)。实时定量聚合酶链反应(PCR)进行使用LightCycler 480系统(罗氏诊断、巴塞尔、瑞士)。
2.6。病理和Immunohistological评价牙周组织
固定的牙周组织包括牙槽骨脱钙10%乙二胺四乙酸(EDTA)为5周,嵌入在石蜡和减少5μm。部分被苏木精和伊红染色。分析炎性细胞浸润,部分是孵化anti-inducible一氧化氮合酶(间接宾语)抗体(美国波士顿bios)。尽管伊诺是主要表达在炎症细胞,其他类型的细胞,如血管平滑肌细胞表达伊诺在某些情况下。因此,我们计算iNOS-positive圆形细胞的数量随着iNOS-positive炎症细胞在光学显微镜(×400)由一个熟练的调查员。
观察破骨细胞和成骨细胞,部分沾tartrate-resistant酸性磷酸酶(陷阱)和碱性磷酸酶(ALP)(9月Sapie有限公司,东京,日本)。破骨细胞被定义为“多核”,TRAP-positive细胞接触表面的牙槽骨(18]。成骨细胞的活动强度进行评估的使用ImageJ高山。TRAP-positive细胞的数量和强度的高山牙槽骨表面的长度进行了计算。
2.7。牙槽骨吸收的分析
牙槽骨评估损失,牙槽骨被微ct扫描(Cosmo扫描GX;Rigaku公司(日本东京)结扎后2周。三维图像生成使用三/ 3 d BON (Ratoc、东京、日本)。骨吸收是盲目计算的距离远中颊cementoenamel结到牙槽骨嵴由两个熟练的调查人员。
2.8。统计分析
数据表示为 的意思(SEM)。方差分析的数据集进行评估(ANOVA)其次是Bonferroni调整为多个比较。的差异被认为是重要的时候 。
3所示。结果
3.1。动物的特征
在基线和两周后的感应牙周炎有或没有管理liraglutide,身体重量和血糖浓度三组之间没有显著变化,表明牙周炎和GLP-1并不影响这些系统参数(表1)。每组动物的数量不同是因为死亡在实验期内结扎后第二磨牙。
3.2。Liraglutide改善Periodontitis-Induced齿龈的炎症细胞浸润
两周后结扎,牙周组织评估。由牙周炎炎症细胞渗透入齿龈(图1 (b))。Liraglutide改善齿龈periodontitis-induced炎性细胞浸润。
因为炎症细胞表达伊诺,我们评估通过immunohistological iNOS-positive细胞染色(图1 (b))。牙周炎iNOS-positive细胞显著增加,被liraglutide下降。定量分析表明,齿龈iNOS-positive细胞的数量增加了3.3倍的价格相比正常齿龈( ),由liraglutide显著减少40% ( )(图1 (c))。
3.3。齿龈Liraglutide Periodontitis-Induced减少炎症基因的表达
牙周炎显著增加伊诺的基因表达式(Nos2)和肿瘤坏死因子-α(肿瘤坏死因子-α)(肿瘤坏死因子)通过450倍和6.0倍,分别与正常大鼠相比(图2)。Liraglutide显著降低periodontitis-induced伊诺和TNF -α基因表达了92%和72%,分别在齿龈。
因为肿瘤坏死因子-α和伊诺M1 macrophage-related炎性基因,我们也调查了巨噬细胞的极化齿龈通过评估M1和M2巨噬细胞的表面标记。牙周炎的基因表达显著增加M1 macrophage-related表面标记,CD11c (Itgax),由liraglutide显著下降。另一方面,M2巨噬细胞表面标记的表达,CD206 (Mrc1),是由牙周炎不变或liraglutide-treated牙周炎。这些结果表明,liraglutide改善牙周炎通过减少M1巨噬细胞浸润到齿龈。
3.4。由牙周炎Liraglutide减少牙槽骨吸收
微ct图像的第二磨牙的颊侧正常,牙周炎,牙周炎+ liraglutide老鼠如图3(一个)。骨吸收显著增强牙周炎大鼠与正常大鼠相比的1.8倍( )(图3 (b))。Liraglutide牙周炎大鼠牙槽骨吸收的减少了42% ( )。
(一)
(b)
我们评估的数量之间的相关性iNOS-positive齿龈炎细胞和牙槽骨吸收(补充图1)。有一个积极的线性相关性iNOS-positive齿龈炎细胞和牙槽骨吸收( ),表明肺泡炎症引发的骨质流失是齿龈。
3.5。Liraglutide Periodontitis-Induced降低破骨细胞表面的牙槽骨
破骨细胞被陷阱染色鉴定。如数据所示4(一)和4 (b),感应牙周炎表现出显著增加破骨细胞在牙槽骨表面与正常大鼠相比8.7倍( )。在牙槽骨破骨细胞的数量明显减少liraglutide-treated牙周炎大鼠47.5% ( )。成骨细胞的可行性被高山评估活动(图4(一))。牙周炎倾向于增加成骨细胞,而被取消的liraglutide治疗;然而,这些并不重要(图4 (c))。
(一)
(b)
(c)
4所示。讨论
我们演示了GLP-1受体激动剂的影响liraglutide牙周炎的发展。Ligature-induced牙周炎被浸润的炎症细胞和炎症基因表达增加齿龈和牙槽骨丧失的老鼠,所有这一切被liraglutide减少。我们进一步透露,liraglutide periodontitis-related减少炎症M1齿龈的巨噬细胞和破骨细胞表面的牙槽骨。
我们之前表明牙周炎的感应GIP受体基因敲除小鼠比野生型老鼠更严重,伴随着聚合巨噬细胞在齿龈9),这表明牙周炎GIP的有利影响。尽管吉普赛人受体受体激动剂仍在临床试验,GLP-1受体受体激动剂已经广泛用于治疗2型糖尿病患者的肥胖患者。在这里,我们表明,liraglutide改善牙周炎的发展由结扎独立的降糖效果和各类典型效应,这表明添加剂的影响在病人服用liraglutide牙周炎的治疗。此外,有益GLP-1对牙周炎的影响表明治疗牙周炎的新策略的可能性。
的抗炎效应glp - 1在几个细胞受体受体激动剂被证明和疾病模型。Liraglutide抑制lipopolysaccharide-induced TNF -α表达式在血管内皮细胞和单核细胞19]。GLP-1受体激动剂exendin-4显著减少大脑创伤性肿瘤坏死因子的过度α和interleukin-1β(il - 1β)[20.]。另一个GLP-1受体激动剂exenatide抑制TNF -α和单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)水平和F4/80表达式与高脂肪的食源性肥胖小鼠的睾丸(21]。我们证明两周liraglutide管理改善ligature-induced齿龈的炎性细胞浸润和基因表达。这些抗炎与其他GLP-1受体激动剂对牙周炎的影响是一致的。例如,exenatide降低il - 1的periodontitis-induced炎症基因的表达β,进气阀打开,矩阵metalloproteinase-9(MMP-9)齿龈(22]。
巨噬细胞极化到当刺激TNF - M1状态α干扰素-γ(IFN -γ),或其他细菌产品和M2状态时刺激通过il - 4, IL-13, il - 10 (23]。巨噬细胞极化在牙周炎是有争议的。大多数调查两种啮齿动物模型和人类牙周炎证明M1巨噬细胞是主要和M1 / M2比增加在牙周炎24- - - - - -26]。另一方面,有一个报告,巨噬细胞的极化齿龈牙周炎主题之间相似和健康受试者27]。在这里,我们表明,M1巨噬细胞在牙周炎显著增加,尽管M2巨噬细胞并没有显示正常组织和牙周炎组织之间的显著变化。M1 / M2比在牙周炎与正常组织相比显著增加。Liraglutide M1巨噬细胞减少,导致减少M1 / M2比,这是部分与以前的研究一致。据报道,GLP-1抑制M1激活和诱导M2通过环磷酸腺苷活化/蛋白激酶通路在原始264.7巨噬细胞(13]。另一个GLP-1模拟lixisenatide显示antiatherosclerotic影响减少巨噬细胞M1和M2增加巨噬细胞在动脉粥样化28]。
从目前的结果,认为osteoclastogenesis牙周炎组的增加。因为是一个高山的文学表达增加病变周围炎症发生骨吸收,有可能考虑到骨代谢加快骨周围环境的炎性病变(29日]。glp - 1在鼠受体已报道的表达人类成骨细胞的成骨细胞和破骨细胞细胞系(30.- - - - - -32]。我们证明periodontitis-induced osteoclastogenesis被liraglutide表达下调。相反,我们不可能由liraglutide观察成骨细胞活动的增加,表明liraglutide对牙槽骨的影响主要是由于减少破骨细胞的形成。因为肿瘤坏死因子-α诱导破骨细胞形成直接或间接的抗炎效应glp - 1在减少可能起到关键作用的破骨细胞形成33,34]。牙龈炎症之间的正相关和牙槽骨吸收的研究表明牙周炎的炎症调节的重要性。另一方面,exenatide不会降低periodontitis-related牙槽骨损失,据报道,但更长一段政府改善骨皮质微体系结构和骨骼成分参数在糖尿病小鼠高脂饮食22]。进一步的研究需要阐明药物作用在GLP-1受体受体激动剂periodontitis-related肺泡骨质流失。
如前所述,牙周炎的发病率很高,牙周炎的水平比非糖尿病患者强烈的主题。流行病学研究表明,良好的血糖控制( %)减少的加重牙周炎与血糖控制不良的1型和2型糖尿病虽然附件损失的水平,牙周炎的参数之一,仍高于非糖尿病的受试者(35]。肥胖还与牙周炎(36]。自从GLP-1受体受体激动剂用于治疗2型糖尿病在世界范围内对几个国家的肥胖患者,我们的研究结果使我们期望GLP-1受体受体激动剂有累加效应治疗牙周炎的除了自己的降糖和身体weight-lowering影响2型糖尿病患者或肥胖。
总之,我们发现liraglutide改善牙周炎的发展,这是通过减少periodontitis-induced炎症伴有M1的减少巨噬细胞在齿龈和减少牙槽骨丢失与降低破骨细胞的形成。我们的研究结果显示,直接影响GLP-1受体的治疗牙周炎,分开降糖、抗肥胖。
数据可用性
没有数据被用来支持本研究。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
本研究支持的部分科研补助金(15 k20632 19 k10121)从教育部,文化,体育,科学和技术(下边了)的日本。
补充材料
补充图1:iNOS-positive炎症细胞数量之间的相关性齿龈和牙槽骨吸收。有一个积极的线性相关性iNOS-positive齿龈炎细胞和牙槽骨吸收( )。(补充材料)