牙周炎是全球普遍的健康问题，致使牙周组织逐渐破坏，常因氧化应激和细菌组成改变加剧。目前的治疗方法包括机械清洁、抗炎药物和再生手术。二甲双胍（Metformin）因其降血糖和增敏胰岛素的作用被广泛用于治疗2型糖尿病。前期研究表明二甲双胍能通过减少活性氧自由基的产生，改善细胞的氧化应激状态，并增加人牙周膜细胞的成骨能力，可以作为治疗牙周炎相关疾病的潜在药物。

重庆医科大学口腔医学院宋锦璘教授课题组在本刊发表了题为“Metformin ameliorates HMGB1-mediated oxidative stress through mTOR pathway in experimental periodontitis”的研究论文，这项研究探索了二甲双胍对HMGB1（高迁移率族蛋白B1，一种在牙周炎中参与氧化应激的炎症介质）的影响，为治疗慢性炎症性疾病牙周炎提供新的希望。

1. 脂多糖（LPS）对人牙周膜细胞（hPDLCs）活力和炎症的影响

为了确定构建细胞炎症模型的LPS剂量，作者团队用不同浓度的LPS处理 hPDLCs后，发现LPS处理后细胞活力下降，且炎症细胞因子IL-6与IL-8的mRNA和蛋白质水平上升，并确定最适合用于后续实验的LPS浓度为1 μg/mL（图1）。

图1 LPS 抑制 hPDLCs活力并诱导炎症

2. HMGB1在LPS处理的hPDLCs中的表达

与炎症疾病相关的HMGB1的mRNA水平在LPS刺激的细胞中显著高于未刺激细胞。在LPS处理后，细胞质中HMGB1的蛋白表达水平也显著增加（图2）。

图2 HMGB1在LPS处理的hPDLCs中高表达

3. 二甲双胍对LPS处理的hPDLCs的抗炎效应

用二甲双胍（0–200 μM）处理hPDLCs 1天和2天后未抑制细胞活力，但显著降低了LPS诱导的HMGB1、IL-6和IL-8 mRNA表达。它还下调了培养基中HMGB1水平，并减少了LPS诱导的IL-6、IL-8分泌，从而显示出抗炎作用（图3）。

图3 二甲双胍降低LPS处理的hPDLCs中炎症细胞因子表达

4. 二甲双胍抑制hPDLCs中LPS诱导的HMGB1转移

LPS处理hPDLCs后，HMGB1从细胞核释放到细胞质，而200 μM二甲双胍则阻断了这一过程，表明二甲双胍可直接抑制HMGB1的细胞因子活性，从而调控炎症反应（图4）。

图4 二甲双胍抑制LPS处理的hPDLCs中HMGB1转移

5. 二甲双胍对结扎诱导的牙周炎的缓解效果

在牙周炎小鼠模型中，二甲双胍治疗显著减缓骨吸收，改善炎症状态，并降低了HMGB1、IL-6和IL-8在细胞外环境中的表达（图5）。

图5 二甲双胍缓解结扎诱导的牙周炎

6.mTOR通路在二甲双胍抗氧化应激中的作用

作者团队的前期研究表明二甲双胍可以通过自噬机制减少hPDLCs中的氧化应激。该研究中，二甲双胍对LPS处理后的hPDLCs自噬的影响呈现时间依赖性，给药24小时组效果更加显著（图6A、B）。自噬抑制剂（3-MA 和 Bafilomycin A1）逆转了二甲双胍对mTOR表达的抑制作用，证实了二甲双胍、HMGB1和mTOR相关自噬之间的联系（图6C、D）。

图6 mTOR 通路在二甲双胍抗氧化应激中的作用

“虽然我们的研究提供了有力的证据支持二甲双胍在牙周炎中的保护作用，但还需要进一步的研究。”研究团队表示。“我们乐观地认为我们的发现将为更全面的研究铺平道路，这些研究将关注二甲双胍与HMGB1在牙周炎中的关系，最终产生更有效的治疗选择（图7）。”

图7 二甲双胍改善牙周炎的基本机制

文章来源

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https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352304221000830

引用这篇文章：

Sun B, Ying S, Ma Q, Li H, Li J, Song J. Metformin ameliorates HMGB1-mediated ox idative stress through mTOR pathway in experimental periodontitis. Genes Dis. 2023;10(2):542-553.

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