牙周炎（Periodontitis）是一种常见的口腔慢性炎症性疾病，是成人牙齿丧失的主要原因之一。近年来的研究表明，牙周炎的发生不仅与口腔内的病原微生物密切相关，而且与宿主免疫存在复杂的相互作用。自噬（Macroautophagy/autophagy），作为一种重要的细胞内自我降解机制，具有调节免疫反应和维持细胞稳态的功能。然而，自噬就像一把双刃剑，在维持牙周稳态中起到双重作用，其与牙周炎发病机制之间的具体相互关系仍需进一步深入研究和明确。
2024年12月11日，浙江大学医学院附属口腔医院丁佩惠（Pei-hui Ding）副教授研究团队在Autophagy发表研究文章 USP4 depletion-driven RAB7A ubiquitylation impairs autophagosome-lysosome fusion and aggravates periodontitis。本研究聚焦于自噬过程中的关键蛋白RAB7A（小分子GTP酶），并发现其通过泛素化修饰调控自噬体与溶酶体的融合过程，进而影响炎症因子IL-1β的释放。去泛素化酶USP4在RAB7A的泛素化修饰中扮演着重要的调控角色。研究表明，USP4功能缺失会导致RAB7A泛素化的异常，破坏自噬的正常功能，从而加剧牙周炎的病理进程。这一发现为理解牙周炎的分子机制提供了新视角，特别是在通过调控自噬通路和USP4功能干预其进展方面，且为新治疗策略的开发提供了潜在方向。
该研究首先通过对临床牙周炎患者牙龈软组织进行转录组测序分析，结合免疫印记与免疫荧光等一系列实验，发现与健康对照相比，牙周炎患者牙龈组织中自噬水平受损，且与RAB7A基因表达下调相关。自噬功能下调是导致牙周组织炎症加剧的原因之一，为了探究RAB7A是否与自噬下调及牙周炎发生发展有关，作者通过丝线结扎联合P. g.感染构建牙周炎小鼠模型，并腹腔注射RAB7A激动剂（ML098），证明RAB7A激动剂可以促进自噬水平，并减缓小鼠牙槽骨的吸收。随后在体外P. g.刺激的THP-1细胞模型中，通过转染GFP-RFP-LC3慢病毒标记自噬体，发现自噬水平的降低与P. g.刺激呈时间依赖性，表现为自噬流（Autophagic flux）水平在加入刺激后先被促进，再被抑制，而活化的RAB7A（结合GTP的RAB7A）随着刺激其活性逐渐降低。此外，作者发现自噬被抑制发生在自噬体与溶酶体融合的步骤，而非自噬启动初期或自噬体膜延伸阶段。通过抑制RAB7A活性，细胞中自噬体-溶酶体融合水平下降，且分泌IL-1β炎症因子的水平增加，进一步推断RAB7A活性下调与细胞自噬水平下降及细胞炎症发生密切相关。
近来研究表明，RAB7A活性与功能可能受到泛素化的影响。作者检测到P. g.刺激后，RAB7A的泛素化水平增加，并通过质谱分析筛选到可能影响RAB7A泛素化的去泛素化酶USP4。该研究发现与对照组相比，USP4去泛素化酶在牙周炎患者牙龈组织中以及P. g.刺激的THP-1细胞模型中均表达下调。为了证明USP4可以调节RAB7A的泛素化水平，作者通过Co-IP实验及免疫荧光实验发现USP4与RAB7A存在相互作用，沉默USP4基因可以促进RAB7A泛素化水平的增加，抑制细胞自噬，并加剧细胞分泌IL-1β。最后，作者进一步通过牙龈原位局部注射USP4过表达腺相关病毒，证明USP4可以减缓牙周炎小鼠模型牙槽骨的吸收，表明USP4对RAB7A的去泛素化作用可以在一定程度上恢复细胞自噬水平，并减少牙周组织炎症的进展。
文章第一作者为博士生康森，硕士生刘书欣，博士后董仙，共同通讯作者为王慧明教授。
原文链接：
https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2024.2429371#abstract
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