6-甲基磺酰己基异硫氰酸酯通过SLC4A、NHE、NCX和PMCA途径激活牙本质细胞中依赖碳酸酐酶的HCO3?/H+/Na+/Ca2+转运过程

《The Journal of Physiology》：6-Methylsulfinylhexyl isothiocyanate activates carbonic anhydrase-dependent HCO3?/H+/Na+/Ca2+ transport via SLC4As–NHE–NCX–PMCA axis in odontoblasts

芥末硫代亚砜6-MSITC通过激活碳酸酐酶（CA）和调控SLC4A家族成员、Na+/H+交换蛋白（NHE）、Na+/Ca2+交换蛋白（NCX）及质膜钙ATP酶（PMCA）的耦合机制，显著促进成牙细胞反应性牙本质矿化，同时提高培养基pH值。

　　

摘要

能够通透Ca²⁺的瞬时受体电位通道在牙本质细胞的发育和修复性牙本质形成过程中起着重要作用，这些通道对芥末中的磺酰基化合物非常敏感。我们研究了芥末中的磺酰基化合物6-甲基磺酰基己基异硫氰酸酯（6-MSITC）及其八种衍生物对促进牙本质细胞矿化作用的离子转运机制的影响。6-MSITC显著提高了培养牙本质细胞的矿化效率，并且还观察到培养基的pH值显著上升。碳酸酐酶（CA）和质膜Ca²⁺-ATP酶（PMCA）的抑制剂显著抑制了6-MSITC诱导的矿化过程。牙本质细胞表达HCO₃^?转运载体家族4（SLC4A）的成员SLC4A1、SLC4A2、SLC4A3、SLC4A4、SLC4A8和SLC4A9，以及CA I和CA II。6-MSITC在大鼠下颌第一磨牙制备的龋洞下方促进了修复性牙本质的形成。我们记录到了由6-MSITC诱导的外向电流，这些电流被CA抑制剂、Na⁺–H⁺交换器（NHE）和Na⁺–Ca²⁺交换器（NCX）所抑制。这些结果表明，6-MSITC通过激活或上调细胞内的碳酸酐酶（CA）以及通过SLC4As/NHE介导的电中性HCO₃^?/H⁺转运，具有很强的形成修复性牙本质的能力。使用NHE将Na⁺与H⁺进行交换会导致跨膜Na⁺梯度的反转，这激活了NCX的Ca²⁺内流机制，随后细胞内的Ca²⁺通过PMCA的作用被排出，从而形成修复性牙本质。因此，6-MSITC能够激活CA介导的SLC4As–NHE–NCX–PMCA耦合机制，在牙本质再生医学中具有应用价值。

关键点

• 牙本质细胞中的Ca²⁺信号传导不仅在发育性和修复性牙本质形成中起重要作用，还在牙本质（牙齿）疼痛的产生中起着关键作用。
• 包括6-甲基磺酰基己基异硫氰酸酯（6-MSITC）在内的芥末中的磺酰基化合物能够促进牙本质细胞的矿化，并显著提高培养牙本质细胞培养基的pH值。
• 我们证明，6-MSITC通过上调和激活细胞内的碳酸酐酶（CA）以及通过HCO₃^?转运载体家族4（SLC4As）和Na⁺-H⁺交换器（NHE）介导的电中性HCO₃^?/H⁺转运，具有很强的形成修复性牙本质的能力。
• Na⁺通过NHE的积累导致跨膜Na⁺梯度的反转，这激活了Na⁺–Ca²⁺交换器（NCX）的Ca²⁺内流机制，从而导致细胞内Ca²⁺的积累，随后通过质膜Ca²⁺-ATP酶（PMCA）的作用将Ca²⁺排出，从而形成修复性牙本质。
• 6-MSITC能够激活CA介导的SLC4As–NHE–NCX–PMCA耦合机制，在牙本质再生医学中具有应用价值。

数据可用性声明

本研究的原始贡献已包含在文章中。如有进一步疑问，请联系相应作者。