背景:牙周炎是以菌斑为始动因子,发生于牙齿支持组织的慢性炎症性疾病,其特点是牙槽骨慢性进行性的破坏,并可导致成年人牙齿丧失,影响人类的口腔健康。大量研究表明牙龈卟啉确认细节单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P.g)是慢性牙周炎活动性病变区最主要的优势菌,与牙周炎的发生发展密切相关。牙周免疫细胞在P.g及其毒力因子脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)的刺激下活化,通过“呼吸爆发”释放过量的活性氧(Reactive oxygen species,ROS)杀灭细菌。但过量分泌的ROS会对自身及周围组织细胞内脂质、DNA及蛋白质造成损伤。目前牙周炎的治疗药物主要包括硝基咪唑类及四环素类抗菌药物,但长期应用抗生素存在引起不良反应更多,产生耐药菌株导致菌群失调的缺点。而传统中药姜黄素不仅能发挥抑菌作用,还具有调控炎症、改善氧化应激状态和抑制细胞发生凋亡等多种生物学活性,被认为是一种有效的治疗牙周炎的天然化合物。目前,姜黄素通过抑制铁死亡从而改善组织损伤的研究受到关注,这种药理作用可能与姜黄素的抗氧化作用有关。铁死亡是一种由脂质ROS引起细胞膜结构破坏而导致细胞死亡的新型死亡方式,主要特征包括线粒体皱缩、谷胱甘肽(Glutathione,GSH)耗竭以及脂质过氧化产物异常蓄积等。脂质过氧化物的异常积聚不仅是铁死亡发生的直接原因,还与牙周炎密切相关。有研究表明,牙周炎患者的血浆及唾液中都含有较高的脂质过氧化物。在小鼠牙周炎模型上发现其牙龈组织有铁死亡相关基因的变化,且该变化可被铁死亡抑制剂Fer-1逆转,对牙周炎发生发展过程中铁死亡的调控可能为改善牙周炎炎症反应提供新的治疗策略。鉴于此,本实验拟通过建立丝线结扎诱导的小鼠牙周炎模型及P.g-LPS刺激RAW264.7的体外炎症模型,采用分子生物学、免疫组织化学等多种手段,观察和检测姜黄素对牙周炎发生发展的作用是否经由了铁死亡相关的信号通路,进而探究姜黄素是否经由抑制铁死亡减轻牙周炎炎症反应的机制。方法:(1)体内实验用丝线结扎诱导小鼠牙周炎,通过检测小鼠血浆超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)的酶活力,评估全身氧化应激状态;制作小鼠牙龈组织石蜡切片进行HE染色以比较牙龈上皮的炎症浸润程度;提取牙龈及颌骨组织的RNA和蛋白质,从基因及蛋白两方面进行溶质载体家族7成员11(Solute carrier family 7 member 11,SLC7A11)及谷胱甘肽过氧化物酶4(Glutathione peroxidase 4,GPX4)的检测,同时对牙龈组织切片进行免疫组化染色,验证SLC7A11及GPX4表达情况;按照不同方法制作牙龈组织及牙槽骨组织匀浆以检测GSH、丙二醛(Malondialdehyde,MDA)含量,评价姜黄素对铁死亡分子标志物的影响。(2)体外实验采用P.g-LPS刺激RAW264.7,通过观察线粒体形貌,线粒体膜电位及线粒体ROS水平,证明姜黄素可维持线粒体形态稳定和功能正常;采用DCFH-DA探针检测ROS水平,评价姜黄素对细胞总ROS的清除作用;通过乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase,LDH)释放,Calcein/PI细胞毒性检测及Annexin V-FITC细胞凋亡检测实验,medical curricula证明姜黄素具有保护细胞的作用;检测抑制铁死亡的通路蛋白SLC7A11及GPX4的表达水平,证实姜黄素可通过调控SLC7A11/GPX4轴发挥抑制铁死亡作用;通过检测抗氧化物GSH水平及脂质过氧化物MDA的积累,证明姜黄素促进脂质过氧化的清除,提高细胞对铁死亡的抵御能力。结果:(1)体内研究结果表明不同浓度的姜黄素可提高血清SOD酶活力,改善牙龈组织炎症浸润,上调SLC7A11及GPX4表达,提高牙龈及牙槽骨GSH含量,降低MDA累积。证实姜黄素可通过调控SLC7A11/GPX4轴抑制铁死亡,增高牙周组织内抗氧化物GSH含量,减少MDA积累,达到改善牙周炎炎症反应的作用。(2)体外研究结果表明不同浓度的姜黄素可改善线粒体形貌,提高线粒体膜电位,降低线粒体ROS及细胞总ROS水平,降低细胞的死亡率,提高SLC7A11及GPX4的表达,增高炎症细胞内GSH的含量,降低胞内MDA的异常累积。增强细胞的抗氧化能力。表明姜黄素可通过调控SLC7A11/GPX4轴抑制P.g-LPS刺激下RWA264.7的铁死亡现象。结论:(1)姜黄素对实验性小鼠牙周炎炎症具有调控作用,可减少牙周组织局部炎性浸润,保护牙周组织。(2)姜黄素通过调控SLC7A11/GPX4通路抑制牙周炎脂质过氧化物累积,进而保护牙龈及牙槽骨组织细胞。(3)姜黄素可维持炎症状态下RAW264.7细胞内线粒体形态稳定和功能正常,发挥对细胞的保护作用。(4)姜黄素影响巨噬细胞内铁死亡相关基因SLC7A11及GPX4的表达,推断姜黄素减轻牙周炎炎症的机制是通过调控SLC7A11/GPX4轴抑制细胞铁死亡现象实现的。