《Journal of Ginseng Research》：Alleviating effect on periodontal inflammation through anti-inflammatory and osteogenic differentiation induction of KGC19b
in vitro and
in vivo experimental model
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本研究针对当前牙周炎治疗缺乏有效组织再生策略的困境，探索人参果提取物KGC19b的治疗潜力。研究人员结合体外细胞与体内动物模型，证实KGC19b能通过抑制PG-LPS/TLR4信号通路，有效减轻炎症反应与氧化应激，并促进成骨分化，同时展现对P. gingivalis的抗菌活性。该研究为人参果资源利用及开发兼具抗炎与促修复功能的牙周炎新疗法提供了重要依据。
想象一下，全球有超过十分之一的人正遭受一种慢性口腔疾病的困扰——牙周炎。它不仅由牙菌斑细菌引起，更是一种会破坏牙齿支撑组织乃至牙槽骨的炎症性疾病，最终可能导致牙齿脱落。当前的治疗方法，如抗生素和非手术或手术的牙周治疗，主要着眼于控制感染和炎症，但在有效促进组织再生方面存在局限。因此，科学家们将目光投向了具有明确功效和安全性的天然产物，希望能从中找到新的治疗突破口。
在这一背景下，人参（Panax ginseng）因其广泛的药理活性备受关注。然而，大多数研究集中在人参根部，对其果实的探索相对较少。有趣的是，人参果实中含有比根部更高水平的特定人参皂苷。那么，以人参果实为来源的提取物，是否能在对抗牙周炎这一复杂疾病中，发挥独特的作用呢？这正是发表在《Journal of Ginseng Research》上的这项研究所要解答的核心问题。
为了回答这一问题，研究团队开展了一系列严谨的实验。他们的核心研究对象是一种名为KGC19b的标准化人参果提取物，其主要成分为人参皂苷Re。研究采用了体外与体内相结合的策略。在体外，他们使用了由牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）脂多糖（PG-LPS）诱导炎症的人牙周膜（HPDL）细胞模型。在体内，他们构建了两种经典的大鼠牙周炎模型：一种是PG-LPS注射诱导的急性炎症模型，另一种是结扎线诱导的慢性炎症模型。动物实验部分涉及了雄性SD大鼠，并分别通过口服和局部给药两种方式评估KGC19b的效果。
研究人员运用了多种关键技术方法来评估KGC19b的功效。这些方法包括：评估细胞活力的MTT法和活细胞成像分析；通过蛋白质印迹法（Western Blot）和实时定量聚合酶链反应（qPCR）检测炎症相关蛋白和基因（如TLR4、iNOS、COX-2、IL-6、IL-1β、TNF-α）的表达水平；使用茜素红S染色来观察HPDL细胞的矿化结节形成，以评估成骨分化能力；通过DCF-DA荧光探针检测细胞内活性氧（ROS）水平，并分析抗氧化酶（SOD， CAT， GPx）的表达；测定对牙龈卟啉单胞菌的最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）；在动物模型中，利用显微计算机断层扫描（Micro-CT）分析牙槽骨密度（BMD）和牙骨质-釉质界（CEJ）到牙槽嵴顶（ABC）的距离变化，以量化骨丧失情况；通过苏木精-伊红（H&E）染色对牙周组织进行组织学分析，观察炎症细胞浸润；并采用酶联免疫吸附测定法（ELISA）检测大鼠血清中促炎细胞因子的水平。
研究取得了多项关键结果：
1. KGC19b对细胞活力及炎症反应的影响：研究首先确认，浓度高达200 μg/mL的KGC19b在处理72小时内对HPDL细胞无毒性。当用PG-LPS刺激细胞诱发炎症时，KGC19b预处理能剂量依赖性地显著降低TLR4、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）和环氧化酶-2（COX-2）的蛋白表达水平，并减少下游炎症介质一氧化氮（NO）和前列腺素E2（PGE2）的产生。同时，促炎细胞因子IL-6、IL-1β和TNF-α的mRNA表达也受到显著抑制。这些结果说明，KGC19b能有效抑制PG-LPS诱导的炎症反应，其作用与阻断上游的TLR4信号通路有关。
2. KGC19b促进HPDL细胞的成骨分化：持续的炎症会损害成骨细胞功能。实验发现，PG-LPS显著抑制了HPDL细胞矿化结节的形成，而KGC19b处理能剂量依赖性地恢复这种矿化沉积。在基因水平上，KGC19b显著提升了成骨标志物骨钙素（OCN）和碱性磷酸酶（ALP）的表达，同时降低了基质降解酶基质金属蛋白酶1（MMP-1）的表达。这表明KGC19b不仅能抵抗炎症，还能在炎症环境下挽救被抑制的成骨分化功能。
3. KGC19b减轻PG-LPS诱导的氧化应激：氧化应激是TLR4信号下游的关键介质。PG-LPS刺激导致了HPDL细胞内ROS的急剧积累，而KGC19b处理能剂量依赖性地减少这种ROS积累。同时，KGC19b恢复了内源性抗氧化酶（过氧化氢酶CAT、超氧化物歧化酶SOD、谷胱甘肽过氧化物酶GPx）的表达。这说明KGC19b通过增强细胞的抗氧化防御系统，减轻了PG-LPS诱导的氧化应激，为炎症压力下的成骨分化创造了更稳定的氧化还原环境。
4. KGC19b对牙龈卟啉单胞菌的抗菌活性：除了调节宿主反应，KGC19b还能直接作用于牙周病原体。研究表明，KGC19b对牙龈卟啉单胞菌具有抗菌作用，其最小抑菌浓度（MIC）约为160 μg/mL，并在该浓度附近表现出杀菌活性。这表明KGC19b可能通过直接抑制关键牙周病原体，从源头上辅助减轻牙周炎症。
5. KGC19b在PG-LPS诱导的体内模型中减轻牙周炎：在大鼠PG-LPS诱导的急性牙周炎模型中，口服KGC19b（50-200 mg/kg）能恢复被破坏的骨矿物质密度（BMD），减少牙骨质-釉质界-牙槽嵴顶（CEJ-ABC）距离。组织学分析显示，KGC19b有效恢复或保护了PG-LPS诱导组织中的炎症浸润区域。此外，KGC19b还剂量依赖性地抑制了血清中促炎细胞因子（TNF-α， IL-1β， IL-6）的产生。这些结果证明，KGC19b在体内能通过保护牙槽骨和抑制炎症，发挥对PG-LPS诱导牙周炎的保护作用。
6. KGC19b在结扎诱导的体内模型中缓解牙周炎：在更接近临床慢性病程的结扎诱导牙周炎模型中，无论是口服还是局部应用KGC19b，均显示出治疗效果。Micro-CT分析表明，口服KGC19b促进了结扎所致牙周组织损伤的再生，并显著减少了牙槽骨丧失；局部应用的效果甚至更优于口服给药。H&E染色进一步证实，两种给药途径均能减轻炎症浸润，有助于牙周组织的保存。同时，KGC19b剂量依赖性地抑制了结扎引起的血清促炎细胞因子水平升高。这些发现表明，KGC19b在不同的病理背景下都能有效抑制慢性牙周炎症和骨破坏。
总结与讨论部分，研究强调了牙周炎应被视为一种由失调的PG-LPS–TLR4信号驱动的慢性炎症性疾病，而不仅是局部细菌感染。本研究的一个显著特点是使用了人参果提取物KGC19b，这与大多数聚焦于人参根部的研究形成区分。研究阐明，KGC19b通过靶向这一病因学上关键的上游通路——PG-LPS–TLR4轴，发挥其广泛的抗炎和骨保护作用。其机制在于抑制TLR4介导的炎症和氧化应激信号，同时通过上调内源性抗氧化酶（SOD， CAT， GPx）建立氧化还原平衡的细胞环境，从而保护成骨细胞免受炎症损伤，并在PG-LPS挑战下保持其分化能力。此外，KGC19b还表现出对牙龈卟啉单胞菌的直接抗菌活性。
研究结论指出，KGC19b通过抑制TLR4介导的炎症和氧化应激信号，同时保留成骨功能，从而减轻PG-LPS诱导的牙周炎。该研究将人参果提取物定位为一种有前景的候选物质，可用于开发同时针对炎症和骨丧失的牙周炎新型治疗策略。研究在两种机制不同的体内模型中（PG-LPS诱导和结扎诱导）观察到了KGC19b一致的保护效果，进一步支持了其在不同病理背景下的治疗潜力。尽管存在下游信号通路和与其他天然免疫受体潜在串扰有待进一步探索等局限性，但本研究为KGC19b的治疗潜力提供了重要的机制和生物学见解。未来研究应致力于阐明KGC19b在骨重塑中的详细分子机制，并进行临床试验以评估其在人类患者中的安全性和有效性，这对于将其确立为牙周炎和其他炎症性骨病的新型双重作用疗法至关重要。
