黏膜組織時刻暴露于各種環(huán)境刺激之中，其特異性免疫反應的微調(diào)控是維持組織穩(wěn)態(tài)的關鍵。在黏膜表面，上皮細胞提供結構屏障和免疫防御系統(tǒng)，如果上皮細胞反應失調(diào)，可導致疾病發(fā)生。目前屏障上皮細胞在感染、炎癥和/或病原體擴張狀態(tài)下，免疫反應的機制尚不完全清楚。2024年4月，《Cell immunity》雜志上發(fā)表了一篇題為“Epithelial-derived interleukin-23 promotes oral mucosal immunopathology”的文章，在這項研究中，研究者發(fā)現(xiàn)上皮源性白介素-23（IL-23）是口腔黏膜疾病牙周炎的致病觸發(fā)因子，在機制上，牙周炎微生物組的鞭毛微生物以Toll樣受體5（TLR5）受體依賴的方式誘導上皮IL-23表達。

研究者對健康人（HC），嚴重慢性牙周炎（CP）和白細胞粘附缺陷1型（LAD1）牙周炎患者的口腔黏膜組織進行比較，RNA-seq主成分分析（PCA）揭示了CP、LAD1和HC存在差異。與HC相比，LAD1組中與中性粒細胞趨化性、IL-23產(chǎn)生和IL-17信號傳導相關的炎癥途徑基因表達上調(diào)，如IL-23A、IL-17A、IL-17F、CXCL1和CSF3。原位雜交結果顯示，IL-23A mRNA在CP和LAD1患者的牙齦組織上皮和上皮下區(qū)域均有表達，在HC中未檢測到表達。HC和LAD1患者的牙齦組織單細胞測序顯示上皮細胞內(nèi)IL-23A表達，LAD1的表達高于HC。IL-23A的免疫熒光染色顯示，在CP和LAD1組織中，IL-23A在牙縫上皮細胞區(qū)域均有表達?？偟膩碚f，這些數(shù)據(jù)表明IL-23A在CP和LAD1牙周炎的牙縫上皮區(qū)域表達。（見圖1）

研究者在牙周炎（LIP）模型中，發(fā)現(xiàn)Il23a^{- /-}小鼠在疾病誘導后可防止牙周骨破壞和降低Il17a的表達量，Il6^-/-和Il1r1^-/-小鼠不能防止牙周骨丟失。在誘導LIP 24小時后，Il23a在造血（CD45⁺）和非造血（CD45^-）細胞中的表達上調(diào)。在CD45⁺劃分中，IL-23A⁺細胞大多數(shù)是髓系（CD11b⁺）細胞，單核細胞和巨噬細胞（CD45⁺ CD11b⁺CD11c^low-med Ly6G^-Ly6C^low-highSSC^low）。在CD45^-劃分的上皮細胞（EPCAM⁺）、內(nèi)皮細胞（CD31⁺）和成纖維細胞（CD90⁺）發(fā)現(xiàn)，Il23a僅在上皮細胞LIP誘導后顯著上調(diào)。IL-23A蛋白的免疫熒光染色顯示，LIP后24小時口腔上皮內(nèi)IL-23A陽性染色顯著增加?？偟膩碚f，這些數(shù)據(jù)揭示了實驗性牙周炎中上皮IL-23A的上調(diào)，與人類常見病和遺傳性疾病的觀察結果一致。（見圖2）

為了確定非造血細胞來源的IL-23A介導實驗性牙周炎的病理。研究者通過對CD45.2 B6和先天性CD45.1小鼠進行骨髓移植（BMT），確定牙齦組織造血細胞。研究人員用Il23a^+/+和Il23a^-/-小鼠培養(yǎng)BM嵌合小鼠，發(fā)現(xiàn)將Il23a^+/+ BM移植到Il23a^-/-受體小鼠中，可以顯著防止牙周骨流失。接著研究了牙周炎中IL-23的誘導機制。將小鼠置于廣譜抗生素（ABX）方案（多利培南、萬古霉素和新霉素）中培養(yǎng)2周后用LIP處理2、24和120小時，發(fā)現(xiàn)ABX處理減少了微生物數(shù)量，與正常對照相比，ABX處理小鼠對牙周骨破壞具有保護作用，ABX處理降低了LIP后口腔黏膜組織中Il23a和Il12b的表達。在實驗模型的后期時間點，Il23a表達的減少導致Il17a的減少，這與IL-23作為IL- 17相關反應的上游觸發(fā)器的作用一致。（見圖3）

研究人員從小鼠口腔組織中分離出原代上皮細胞并進行體外培養(yǎng)?？谇簧掀ぜ毎肔IP微生物組處理后可誘導IL23a和IL12b表達上調(diào)，導致IL-23（p19/p40）異源二聚體細胞因子的產(chǎn)生?？谇簧掀ぜ毎肨LR4的配體LPS和TLR5的配體鞭毛蛋白處理后會導致IL23a mRNA表達上調(diào)，并在培養(yǎng)上清中產(chǎn)生IL-23異源二聚體細胞因子。TLR5^-/-小鼠口腔上皮細胞中的Il23a表達降低，表明疾病微生物組中的TLR5配體促進IL-23的上調(diào)。為了確定LIP疾病微生物組中可能與IL-23觸發(fā)有關的潛在候選微生物，研究者進行16S rRNA測序，表明銅綠假單胞菌是豐富種類中唯一的革蘭氏陰性和鞭毛微生物，用抗生素處理時可降低LIP誘導的牙周炎處銅綠假單胞菌的數(shù)量。（見圖4）

通過對健康、CP患者和LAD1牙周炎患者的齦下菌斑樣本進行宏基因組測序。研究者在LAD1 和 CP患者中發(fā)現(xiàn)多種革蘭氏陰性和/或活動菌種，包括革蘭氏陰性牙周病原體牙齦卟啉單胞菌。銅綠假單胞菌在LAD1微生物組中富集超過100倍。UniRef90基因簇的分析顯示，與HC相比，LAD1和CP的牙周炎群落明顯不同，鞭毛相關基因的多樣性更高，LAD1和CP中常見和獨特的鞭毛相關基因均上調(diào)。總的來說，通過16S rRNA和宏基因組測序方法，研究者確定了CP和LAD1牙周炎中牙周炎相關微生物組中存在的可移動物種。熒光原位雜交（FISH）也證實了LAD1相關鞭毛微生物銅綠假單胞菌的存在。這些數(shù)據(jù)說明銅綠假單胞菌是牙周炎實驗的微生物候選者。（見圖5）

研究人員發(fā)現(xiàn)與假單胞菌LPS相比，鞭毛假單胞菌顯著促進IL-23A、IL-12B和IL-23異源二聚體表達量上調(diào)。沙門氏菌和鞭毛假單胞菌均誘導MAPK信號通路（p-JNK、p-ERK1/2和p-p38）的激活以及NF-kB p65以時間依賴性的方式從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)運到細胞核。鞭毛素誘導的IL-23A mRNA表達在p38抑制劑的存在下被抑制，但JNK或ERK1/2途徑的抑制劑不被抑制。這些結果表明鞭毛蛋白通過典型的TLR5信號通路觸發(fā)IL- 23A表達。（見圖6）

為了確定IL-23A在疾病中是否在上皮內(nèi)差異表達，研究者對已發(fā)表的數(shù)據(jù)進行分析，肺綜合細胞圖譜的分析顯示，IL-23A在健康人群中多個肺上皮亞群中表達，在肺癌的惡性細胞中表達增加。在COVID-19感染的情況下，在多個肺上皮亞群中也檢測到IL-23A。在克羅恩病中，觀察到IL-23A在特定上皮亞群中的表達與健康相比有所增加。在銀屑病中，與健康組相比，上皮細胞內(nèi)IL-23A的表達增加。這些分析的結果表明上皮IL-23在不同屏障部位的穩(wěn)態(tài)免疫和炎癥疾病中具有更廣泛的作用。（見圖7）

總的來說，這篇文章說明鞭毛性牙周炎相關微生物群(如銅綠假單胞菌)以TLR5依賴的方式觸發(fā)口腔上皮細胞中IL-23的上調(diào)，揭示了上皮來源的IL-23在口腔黏膜疾病觸發(fā)中的作用。

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及的相關指標的蛋白、抗體、ELISA試劑盒等產(chǎn)品以助力相關研究，部分指標節(jié)選如下，供參考：