H3K18la in periodontal ligament fibroblasts regulates immune niches and alveolar bone remodeling under mechanical loads.

چکیده اصلی

The metabolism and remodeling of alveolar bone are highly active, which dynamically respond to mechanical force. However, the mechanism of how alveolar bone responds to mechanical force remains elusive. Orthodontics is essentially a physiological process of mechanical force-driven alveolar bone remodeling. Here, we demonstrated that orthodontic tension promoted the expression of glycolysis-related genes in periodontal ligament (PDL) fibroblasts. The mechanoactivated glycolysis subsequently enhanced lactylation on histone H3 lysine 18 (H3K18la) in PDL fibroblasts. CUT&Tag analysis revealed that H3K18la was enriched at the promoter region of CXCL1 to upregulate its transcription. 3PO inhibited glycolysis and attenuated stretching force-induced H3K18la and CXCL1 levels in PDL fibroblasts. CXCL1 subsequently augmented oxidative phosphorylation in macrophages and promoted M2 macrophage polarization. Additionally, in vivo inhibition of glycolysis by periodontal injection of 3PO disrupted the CXCL1-mediated CXCR2+ macrophage infiltration and inhibited bone formation during orthodontic tooth movement. Furthermore, the blockade of the CXCL1/CXCR2 axis in vivo, using Cxcr2 knockout (Cxcr2-/-) mice, impaired tension-induced M2 macrophage polarization in PDL, disrupting the pro-resolving microenvironment conducive to bone formation during orthodontic tooth movement. Overall, the results reveal that the tension-induced glycolysis-H3K18la axis in PDL fibroblasts plays a critical role in creating the pro-resolving periodontal immune niche and facilitating alveolar bone formation during orthodontic tooth movement.

ترجمه فارسی چکیده

متابولیسم و بازسازی استخوان آلوئولار بسیار فعال است که به طور پویا به نیروی مکانیکی پاسخ می‌دهند. اما مکانیسم پاسخ استخوان آلوئولار به نیروی مکانیکی هنوز نامشخص است. ارتودنسی فرآیندی فیزیولوژیک مبتنی بر بازسازی استخوان آلوئولار تحت نیروی مکانیکی است. در اینجا نشان دادیم که کشش ارتودنتیک بیان ژن‌های مرتبط با گلیکولیز را در فیبروبلاست‌های لایه همبند دندان‌پزشکی (PDL) افزایش داد. گلیکولیز فعال‌شونده مکانیکی در نتیجه آن لاکتایلاسیون روی هیستون H3 لیزین 18 (H3K18la) را در فیبروبلاست‌های PDL تقویت کرد. تحلیل CUT&Tag نشان داد که H3K18la در منطقه پروموتر CXCL1 غنی شده تا بیان آن را افزایش دهد. 3PO گلیکولیز را مهار کرد و سطوح H3K18la و CXCL1 ناشی از کشش را در فیبروبلاست‌های PDL کاهش داد. CXCL1 در نتیجه آن اکسیداتیو فسفریلاسیون در ماکروفاژها را افزایش داد و پلاریزاسیون ماکروفاژ M2 را تشویق کرد. علاوه بر این، مهار درون‌زندگی‌ای گلیکولیز با تزریق پریودنتال 3PO در حیوانات، نفوذ ماکروفاژهای CXCR2+ مبتنی بر CXCL1 را مختل کرد و تشکیل استخوان را در حین حرکت دندان ارتودنتیک مهار کرد. علاوه بر این، مسدود کردن محور CXCL1/CXCR2 در حیوانات با استفاده از موش‌های ژن‌زدایی شده Cxcr2 (Cxcr2-/-)، پلاریزاسیون ماکروفاژ M2 ناشی از کشش را در PDL مختل کرد و محیط میکرویم مولد تسکین را که برای تشکیل استخوان در حین حرکت دندان ارتودنتیک مفید است، ناکارآمد کرد. در مجموع، نتایج نشان می‌دهند که محور گلیکولیز-H3K18la ناشی از کشش در فیبروبلاست‌های PDL نقش حیاتی در ایجاد میکرونیش ایمنی پریودنتال مولد تسکین و تسهیل تشکیل استخوان آلوئولار در حین حرکت دندان ارتودنتیک دارد.

متن کامل اصلی