根尖周炎（AP）是一种由微生物和宿主免疫反应相互作用引起的炎症性疾病。革兰氏阴性菌主要存在于有根尖周病变牙齿的根管中，在革兰氏阴性菌的毒力因子中，脂多糖（LPS）或内毒素是免疫细胞释放炎症介质的最有效刺激物。炎症介质和细胞因子的释放导致炎症和骨组织破坏。破骨细胞和成骨细胞的动态平衡在根尖部骨重建过程中起着重要作用。根据不同细菌或毒力因子引起的根管感染的差异，引起根尖周炎的免疫反应在急性或慢性炎症中会有所不同。通过建立根尖周炎实验动物模型，可以观察到相关炎症因子或信号通路在不同阶段的表达。

磷酸肌醇3-激酶（PI3K）位于细胞内，PI3Kγ缺乏会减少体内破骨细胞的数量，并破坏体外破骨细胞形成，从而导致小鼠骨量增加。这表明PI3K可能在促进破骨细胞形成中发挥重要作用。PI3K激活Akt和下游蛋白，如核因子κB（NF-κB）和糖原合成酶激酶3β（GSK3β），这些蛋白参与调节细胞存活、增殖、凋亡和血管生成。Akt是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，也称为蛋白激酶B（PKB），是PI3K信号通路中重要的下游靶激酶。既往研究表明，缺乏Akt1的小鼠骨量减少，破骨细胞缺乏Akt2会导致自主细胞功能障碍和骨吸收受损。骨形态发生蛋白-2（BMP-2）通过激活PI3k/Akt通路诱导成骨细胞分化。但也有研究表明，PI3k通路抑制剂（Ly294002）不仅不能阻断BMP-2诱导的成骨细胞表型，而且还能增强BMP-2对晚期成骨细胞标记物（如骨钙素表达）的作用。PI3K抑制剂LY294002抑制PI3K/AKT信号轴可防止异常骨形成和减弱关节软骨退变。

迄今为止，关于PI3K在骨吸收或骨形成中的作用的研究结果并不完全一致，PI3K对细菌引起的根尖周炎的作用尤其不清楚。本研究假设PI3K可能在根尖周炎进展的不同阶段发挥作用，PI3K抑制剂抑制破骨细胞的形成，促进成骨细胞的分化，从而促进骨形成。因此，本研究旨在通过体内和体外实验研究PI3K在根尖周炎中的作用。

采用实时定量聚合酶链反应（RT-qPCR）分析PI3K、Acp5和NFATc1在正常人牙周膜和慢性根尖周炎中的相对mRNA表达。通过根管暴露于口腔建立小鼠根尖周炎模型，用HE染色观察根尖周膜炎的进展。免疫组化染色检测PI3K和AKT在根尖周炎不同阶段的表达，酶组织化学染色检测破骨细胞。在破骨细胞和成骨细胞水平上也建立了大肠杆菌脂多糖（LPS）介导的炎症环境，并用PI3K抑制剂LY294002治疗破骨细胞或成骨细胞，以检查PI3K在骨吸收中的作用。

研究结果显示，慢性根尖周炎样本组PI3K、Acp5和NFATc1基因的表达较健康牙周膜组织显著增加（P<0.05）。成功建立小鼠根尖周炎模型，骨吸收在2～3周达到高峰（P<0.05）。PI3K和Akt的表达随着炎症的进展而增加，并在第14天达到高峰（P<0.05）。破骨细胞中PI3K、TRAP和NFATc1的基因和蛋白表达显著增加（P<0.05）。同时，在成骨细胞中，PI3K、BMP-2和Runx2的基因和蛋白表达显著降低（P<0.05）。添加LY294002后，骨吸收相关因子（TRAP，NFATc1）和骨形成相关因子（BMP-2，Runx2）的表达显著降低（P<0.05）。

本研究证实，PI3K抑制剂可以降低成骨细胞和破骨细胞标记物的表达，表明PI3K是正常条件下促进骨内稳态的关键因素。在炎症状态下，PI3K在破骨细胞中高度表达，特别是在根尖周炎中。这些证据表明PI3K/AKT信号通路在炎症状态下促进骨吸收中起着关键作用。进一步研究阻断PI3K信号通路可能会确定治疗根尖周炎骨质破坏的有效方法。

医博士编译自：Wang L, Dong M, Shi D, et al. Role of PI3K in the bone resorption of apical periodontitis. BMC Oral Health. 2022; 22(1):345. doi: 10.1186/s12903-022-02364-2.

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35953782/