侯 欣 崔彩云 李言君

濱州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院口腔內(nèi)科，山東濱州 256600

磷脂酰肌醇-3- 激酶/ 蛋白激酶B（phosphatidylinositol-3-kinase/protein kinase B，PI3K/Akt）是一種細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)途徑，響應(yīng)細(xì)胞外信號(hào)促進(jìn)細(xì)胞存活、增殖和血管生成等。生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和激素與受體酪氨酸激酶和G 蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合并激活PI3K，在細(xì)胞膜上催化磷脂酰肌醇4，5-二磷酸生成磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸，磷脂酰肌醇3，4，5- 三磷酸作為第二信使進(jìn)一步激活下游Akt 信號(hào)分子啟動(dòng)PI3K/Akt 通路。磷脂酰肌醇3，4，5-三磷酸與細(xì)胞內(nèi)Akt 結(jié)合后被磷酸肌醇依賴性激酶-1 磷酸化。活化的Akt 可直接或間接磷酸化哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）從而激活mTOR。mTOR 激活后形成mTOR 復(fù)合物1 和mTOR 復(fù)合物2，mTOR 復(fù)合物1 磷酸化真核翻譯起始因子4E 結(jié)合蛋白和p70 核糖體蛋白S6 激酶，參與線粒體的生物合成和信使核糖核酸mRNA 翻譯的調(diào)節(jié)，參與細(xì)胞活動(dòng)；mTOR 復(fù)合物2 參與細(xì)胞骨架的重建和細(xì)胞存活的調(diào)節(jié)。此外，PI3K/Akt也參與細(xì)胞炎癥消退。本研究回顧了近3 年P(guān)I3K/Akt信號(hào)通路對(duì)牙髓細(xì)胞和根尖牙乳頭細(xì)胞的作用及其參與牙髓炎和根尖周炎的作用。

1 PI3K/Akt信號(hào)通路參與牙髓和根尖牙乳頭細(xì)胞的增殖、遷移和分化

多種誘導(dǎo)條件下PI3K/Akt 信號(hào)通路參與牙髓細(xì)胞（dental pulp cells，DPCs）和牙髓干細(xì)胞（dental pulp stem cells，DPSCs）的增殖和遷移，如細(xì)胞纖毛內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白80、人microRNA-210（miR-210）、干細(xì)胞缺氧響應(yīng)型長(zhǎng)鏈非編碼RNA、辛伐他汀、脂多糖及細(xì)胞培養(yǎng)環(huán)境等。細(xì)胞纖毛內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白80缺失導(dǎo)致DPSCs 中成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子2（fibroblast growth factor 2，F(xiàn)GF2）/PI3K/Akt 信號(hào)中斷，細(xì)胞增殖下降[1]。MiroRNAs 是一種小的非編碼RNA 分子，對(duì)基因有負(fù)調(diào)控作用，miR-210 通過(guò)PI3K/Akt 途徑促進(jìn)DPSCs 的增殖，并且抑制細(xì)胞凋亡，促進(jìn)牙髓組織的再生[2]，干細(xì)胞缺氧響應(yīng)型長(zhǎng)鏈非編碼RNA 通過(guò)PDK1激活PI3K/Akt 信號(hào)通路促進(jìn)缺氧條件下人DPSCs 的增殖和遷移[3]。辛伐他汀通過(guò)激活PI3K/Akt 信號(hào)通路抑制miR-9 的表達(dá)上調(diào)其靶基因KLF5 的表達(dá)促進(jìn)DPSCs 的增殖[4]。在脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)后的人DPSCs 中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A 通過(guò)激活FAK/PI3K/Akt 和p38 MAPK 信號(hào)通路促進(jìn)人DPSCs細(xì)胞遷移[5]。PI3K 通過(guò)調(diào)節(jié)DPCs 細(xì)胞遷移延緩其在3D 棒狀瓊脂糖培養(yǎng)中組織收縮[6]。

PI3K/Akt 信號(hào)通路參與牙髓細(xì)胞的成牙本質(zhì)方向分化。體外3D 培養(yǎng)牙胚器官的條件培養(yǎng)基通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)通路顯著促進(jìn)DPSCs 成牙本質(zhì)方向分化和血管生成[7]。體外紫草素通過(guò)CD44 介導(dǎo)Akt/mTOR 信號(hào)通路促進(jìn)DPSCs 成牙本質(zhì)細(xì)胞分化[8]。體外10-6 ～10-4 μM 的氟化鈉通過(guò)抑制PI3K/Akt 信號(hào)通路促進(jìn)人DPSCs 成牙本質(zhì)本質(zhì)方向分化，10-7μM 的氟化鈉促進(jìn)PI3K/Akt 的激活，氟化鈉的作用與氟離子的濃度有關(guān)[9]。雙調(diào)蛋白通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)通路參與促進(jìn)體外人DPSCs成牙本質(zhì)方向分化和大鼠體內(nèi)基質(zhì)的產(chǎn)生[10]。在0.5 μg/ml LPS 誘導(dǎo)DPSCs 中生物鐘基因BMAL1通過(guò)激活PI3K/Akt 信號(hào)通路促進(jìn)DPSCs 的牙本質(zhì)分化[11]。以抗壞血酸和聚乙烯亞胺為原料合成的碳點(diǎn)支架通過(guò)抑制DPSCs 中的PI3K/Akt/mTOR信號(hào)通路激活細(xì)胞自噬，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)分泌增強(qiáng)其成牙本質(zhì)方向分化和體內(nèi)促進(jìn)牙髓-牙本質(zhì)復(fù)合體樣組織生成[12]。成牙誘導(dǎo)條件培養(yǎng)液通過(guò)抑制PI3K/Akt 信號(hào)通路激活人DPCs 細(xì)胞自噬促進(jìn)其成牙本質(zhì)方向分化[13]。

PI3K/Akt 信號(hào)通路參與牙髓細(xì)胞成骨方向分化。人低10 號(hào)染色體缺失的磷酸及張力蛋白同源的基因（gene of phosphate and tension homology deleted on chromosome ten，PTEN）基因過(guò)表達(dá)通過(guò)抑制Akt 抑制牙髓間充質(zhì)細(xì)胞成脂分化促進(jìn)其成骨方向分化[14]。在人DPSCs 過(guò)表達(dá)ETS 變體2 的轉(zhuǎn)錄因子部分激活PI3K/Akt 信號(hào)通路增強(qiáng)成骨細(xì)胞特異性轉(zhuǎn)錄因子OSX 蛋白的表達(dá)促進(jìn)成骨分化，并在大鼠顱骨缺損模型中促進(jìn)新骨組織和纖維組織的形成[15]。在大鼠DPSCs 中過(guò)表達(dá)miR-7a-5p 和miR-592 可以通過(guò)抑制PI3K/Akt 信號(hào)通路來(lái)抑制細(xì)胞的成骨分化[16]。此外，DPSCs 通過(guò)PI3K/Akt影響破骨細(xì)胞，DPSCs 促進(jìn)破骨細(xì)胞抑制因子生成抑制PI3K 信號(hào)通路來(lái)抑制破骨細(xì)胞的分化[17]。

PI3K/Akt 信號(hào)通路參與牙髓細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移、成牙本質(zhì)方向和成骨方向分化等，但牙髓細(xì)胞中PI3K/Akt 通路的作用及其機(jī)制比較復(fù)雜，且已有的研究多為體外研究，缺少體內(nèi)研究。此外，PI3K/Akt 信號(hào)通路對(duì)于根尖牙乳頭細(xì)胞的研究較少，PI3K/Akt 信號(hào)通路對(duì)牙髓及根尖牙乳頭細(xì)胞的作用需要進(jìn)一步研究。

2 PI3K/Akt信號(hào)通路參與牙髓和根尖周炎的修復(fù)

PI3K/Akt 信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)牙髓炎癥過(guò)程中相關(guān)特異性炎癥介質(zhì)的表達(dá)，對(duì)炎癥的發(fā)展有重要作用。牙齦卟啉單胞菌LPS 通過(guò)PI3K/Akt 信號(hào)通路促進(jìn)人DPSCs 炎癥介質(zhì)的表達(dá)，10 ～50 μg/ml LPS 體外促進(jìn)人DPSCs 中白介素-6（interleukin-6，IL-6）、白介素-8（IL-8）、PI3K 和Akt 表達(dá)，PI3K 抑制劑抑制其對(duì)IL-6 和IL-8 的表達(dá)促進(jìn)[18]。大腸桿菌LPS 通過(guò)鈣敏感受體（calcium-sensing receptor，CaSR）/PI3K/Akt 促進(jìn)人DPCs 中白介素-1β、IL-6和腫瘤壞死因子（tumor Necrosis Factor，TNF-α）等炎癥介質(zhì)的表達(dá)[19]。10 μg/ml 大腸桿菌LPS 體外通過(guò)激活高遷移率AT hook 2（high-mobility group AT-hook 2，HMGA2）/PI3K/Akt 促 進(jìn) 大 鼠DPSCs細(xì)胞IL-1β 和TNF-α 炎癥介質(zhì)的表達(dá)[20]。瘦素與瘦素受體結(jié)合后通過(guò)JAK2/STAT3，p38 和PI3K/Akt 通路誘導(dǎo)人牙髓成纖維細(xì)胞中產(chǎn)生IL-6，參與牙髓炎的局部免疫反應(yīng)[21]。MiroRNAs let-7c-5p 和miR-155 在牙髓炎中的作用可能作為牙髓炎治療的思路，在let-7c-5p 過(guò)表達(dá)的炎癥性DPSCs 中通過(guò)抑制HMGA2/PI3K/Akt 信號(hào)通路抑制IL-1β 和TNF-α 的表達(dá)來(lái)促進(jìn)炎癥的消退，恢復(fù)DPSCs 的成骨分化潛能[20]；Src 同源區(qū)2 蛋白酪氨酸磷酸酶-1（Src homology 2-containing inositol phosphatase-1，SHIP-1）是miR-155 目的基因，在1 μg/ml LPS 誘導(dǎo)的小鼠成牙本質(zhì)細(xì)胞中過(guò)表達(dá)miR-155 可增強(qiáng)IL-6 和IL-1β 表達(dá)，抑制SHIP1表 達(dá) 促 進(jìn)p-PI3K 和p-Akt 表 達(dá)，而miR-155 沉默表達(dá)后可逆轉(zhuǎn)其作用[22]。在C57BL/6 小鼠牙髓炎動(dòng)物模型與體外結(jié)果一致，炎癥牙髓中可以通過(guò)miR-155/SHIP1/PI3K/Akt 信號(hào)通路促進(jìn)牙髓炎的進(jìn)展[22]。此外，DPCs 低氧情況下通過(guò)激活PI3K/Akt 信號(hào)通路來(lái)抑制氧化應(yīng)激，調(diào)節(jié)細(xì)胞的自我更新和分化潛能[23]。PI3K/Akt 信號(hào)通路與牙髓炎相關(guān)炎癥介質(zhì)的表達(dá)有關(guān)，抑制低氧狀態(tài)下的氧化應(yīng)激，PI3K/Akt 信號(hào)通路可作為治療牙髓炎癥的靶點(diǎn)和新思路，但目前相關(guān)研究尤其是體內(nèi)研究較少。

感染牙髓的細(xì)菌及其代謝產(chǎn)物通過(guò)根尖孔擴(kuò)散至根尖周組織導(dǎo)致其炎癥反應(yīng)，根尖周炎導(dǎo)致鄰近牙槽骨和根尖部牙骨質(zhì)的吸收和破壞。PI3K/Akt 信號(hào)通路參與調(diào)節(jié)根尖周炎癥過(guò)程中破骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的作用促進(jìn)根尖周組織炎癥的發(fā)展。Akt 在小鼠慢性根尖周炎模型根尖周組織中高表達(dá)，Akt 陽(yáng)性細(xì)胞的表達(dá)趨勢(shì)與破骨細(xì)胞及中性粒細(xì)胞的表達(dá)趨勢(shì)一致，Akt 參與慢性根尖周炎的疾病過(guò)程并促進(jìn)其骨破壞[24]。PI3K 在人慢性牙周炎組織中高表達(dá)，在LPS 誘導(dǎo)的炎癥環(huán)境下PI3K 通過(guò)調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的增殖和分化參與慢性根尖牙周炎的發(fā)生發(fā)展，阻斷PI3K信號(hào)通路的研究可能是治療根尖牙周炎骨破壞的有效途徑[25]。人CXXC 型鋅指蛋白5（CXXC-type zinc finger protein 5，CXXC5）在牙齦卟啉單胞菌LPS 處理的成牙骨質(zhì)細(xì)胞和C57BL/6 小鼠構(gòu)建體內(nèi)根尖周炎模型中表達(dá)降低，在根尖周局部炎癥環(huán)境下PI3K/Akt 信號(hào)通路參與了CXXC5 對(duì)成牙骨質(zhì)細(xì)胞的成骨分化的作用[26]。PI3K/Akt 信號(hào)通路與根尖周炎骨喪失相關(guān)，Akt 和PI3K 的表達(dá)與根尖周炎的發(fā)展趨于一致，PI3K/Akt 通過(guò)調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的增殖和分化、調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞自噬參與慢性根尖牙周炎的發(fā)生發(fā)展。

3 展望

PI3K/Akt 信號(hào)通路參與促進(jìn)牙髓炎、根尖周炎炎癥的消退和損傷組織的再生。PI3K/Akt 信號(hào)通路與牙髓炎和根尖周炎的發(fā)展有關(guān)，PI3K/Akt 信號(hào)通路與牙髓炎癥組織相關(guān)炎癥介質(zhì)的表達(dá)有關(guān)和抑制低氧狀態(tài)下的氧化應(yīng)激，參與牙髓細(xì)胞增殖、細(xì)胞遷移、成牙本質(zhì)方向和成骨方向分化等，但目前相關(guān)研究較少，尤其是體內(nèi)研究結(jié)果不明確；PI3K/Akt 信號(hào)通路與根尖周炎骨喪失相關(guān)，PI3K/Akt 通過(guò)調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的增殖和分化、調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞自噬參與慢性根尖牙周炎的發(fā)生發(fā)展，但缺少其對(duì)根尖牙乳頭細(xì)胞作用的研究。目前PI3K/Akt 信號(hào)通路在牙髓和根尖周炎中已有的研究多為細(xì)胞學(xué)水平，仍需體內(nèi)研究進(jìn)一步證實(shí)其作用。但上述研究也提示PI3K/Akt 信號(hào)通路可以作為治療牙髓和根尖周炎癥的靶點(diǎn)和治療新思路，為研制治療牙髓和根尖周病的新型藥物和材料提供研究方向。