牙周炎是一种由菌斑微生物引起的慢性感染性炎症病变,目前已成为我国最常见且突出的口腔健康问题之一,自1910年口腔病灶感染学说提出后,牙周炎与系统性疾病的关系就成为口腔医学领域的研究热点。肝脏作为机体内最重要的代谢器官,在维持和调控机体稳态中发挥着重要作用,肝脏功能异常将会导致机体其它系统及器官功能障碍或受损。非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种全身多系统受累的慢性疾病,其基础病理表现是肝脏脂肪变性,同时能导致众多肝外器官和组织功能障碍。流行病学研究已证实NAFLD与牙周炎之间存在显著关联,但目前NAFLD与牙周炎相互影响的生物学机制并不明确。研究显示全身低度炎症Etoposide化学结构(low-grade inflammation,LGI)是二者共有的病理表现,这提示我们有望通过其中一种疾病的有效治疗改善另一疾病的病理状态。因此,对于NAFLD合并牙周炎患者的治疗,需要对NAFLD进行有效治疗以提高牙周基础治疗的疗效,但目前尚未有药物正式获批用于NAFLD的治疗。二甲双胍是目前全球应用最为广泛的口服降糖药之一,局部应用二甲双胍可显著改善附着丧失、牙槽骨吸收等牙周炎症状,临床前研究也表明其一定程度上能够改善肝脏脂肪变性,但由于NAFLD患者病情复杂,二甲双胍缺乏肝脏靶向能力且在体内代谢和清除速度相对较快,将其用于NAFLD治疗的临床研究结果并未达到预期。零维碳纳米材料碳点因其光学性质优异、表面易于功能化修饰、化学稳定性强、分散性及生物相容性良好等特性,近年来被广泛用于生物医学领域。更重要的是,自下而上法合成过程中经历的不完全碳化可以保留前体的有效官能团继续发挥药理作用,此外,特定尺寸和结构的碳点具有肝脏靶向能力,并且能够延长碳点在体内的滞留时间。受上述碳点特性的启发,本研究设想以具备治疗NAFLD和牙周炎潜力的药物二甲双胍为前体合成碳点,以实现NAFLD的靶向治疗并通过改善LGI状态辅助治疗牙周炎。第二章中,我们通过建立NAFLD合并牙周炎小鼠模型探究NAFLD对牙周炎的影响。使用正常饲料和高脂饲料分别喂养小鼠8周后,通过丝线结扎法构建小鼠牙周炎模型,然后通过HE染色和油红O染色观察肝脏脂肪变性情况,结果显示高脂饲料喂养的小鼠肝脏明显增大,肝细胞呈大泡性脂肪样变,内含大量脂滴。接下来通过Micro-CT扫描重建和牙周组织HE染色评估高脂饮食诱导的NAFLD对小鼠牙周炎的影响,结果显示NAFLD小鼠牙周组织破坏更严重,牙槽骨吸收至根分叉明显暴露,釉牙骨质界至牙槽嵴顶距离增Biotinylated dNTPs加,骨体积分数和骨小梁厚度明显低于非NAFLD小鼠。最后通过检测小鼠血清炎症因子的表达情况探究NAFLD影响牙周炎的可能机制,结果表明合并NAFLD的牙周炎小鼠血清中TNF-α和IL-6水平明显升高,这提示NAFLD可能通过促进全身炎症反应加剧牙周炎症对局部牙周组织的破坏。第三章中,我们以盐酸二甲双胍和一水柠檬酸为前体通过一步水热法合成了二甲双胍碳点(MCDs),首先对其结构、化学性质及光学性质进行表征,高分辨率透射电子显微镜成像显示MCDs尺寸均一,晶格结构清晰,间距为0.21 nm。傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱显示MCDs表面富含羟基、羧基和氨基,保留了前体二甲双胍的有效官能团,据此我们推测MCDs能够发挥与二甲双胍相同的治疗作用。光学性质检测结果显示,紫外-可见吸收光谱中MCDs的吸收峰位于333 nm处,光致发光光谱则表明其具有激发依赖的特征,激发波长为325 nm,发射峰位于420-425 nm处https://www.selleck.cn/products/kd025-(slx-2119).html。随后对MCDs在生物体内的分布情况进行研究,结果显示MCDs具有优异的肝脏靶向能力,能够在注射后1 h迅速富集至肝脏,且在肝脏部位的停留时间长达72 h。最后通过体内外实验对MCDs的生物安全性进行了全面评估,体外CCK-8实验结果显示4000μg/m L MCDs与细胞共孵育24 h,细胞存活率仍在85%以上,而2000μg/m L二甲双胍即可使细胞存活率下降至55%,这表明MCDs的细胞毒性远低于其前体二甲双胍;体内毒性实验结果显示高剂量二甲双胍对小鼠有致命毒性,而相同剂量的MCDs对小鼠没有明显影响,这意味着以二甲双胍为前体合成碳点可明显降低其原有毒性,有利于减轻治疗中的不良反应。第四章中,我们通过建立NAFLD合并牙周炎小鼠模型探究了静脉注射MCDs对NAFLD的治疗作用及机制。体重监测和大体观察结果显示在为期30天的疗程中,MCDs显著减缓了高脂饮食诱导的NAFLD小鼠体重增长,有效减少了肝脏体积和重量的增加以及体内白色脂肪组织的堆积。随后通过HE染色、油红O染色和实时定量PCR观察MCDs对NAFLD合并牙周炎小鼠肝脏及附睾脂肪组织的影响,结果显示MCDs能够缓解高脂饮食诱导的肝脏脂肪变性,减少了肝脏细胞和附睾脂肪细胞内脂质沉积并降低了炎症水平。接下来通过实时定量PCR和Western Blot分别从基因水平和蛋白水平探究了MCDs发挥作用的具体机制,结果显示高脂饮食诱导的NAFLD导致小鼠肝脏AMPK磷酸化水平下降,PPARα表达降低,而静脉注射MCDs则可明显激活AMPK,上调PPARα的表达。此外我们通过棕榈酸诱导建立了体外脂肪变性和炎症细胞模型,并在细胞层面上探究了MCDs对脂质沉积和炎症的影响,结果显示MCDs抑制了棕榈酸诱导的Hep G2细胞脂肪变性和RAW264.7细胞炎症。最后通过血清生化和ELISA检测评估了MCDs对NAFLD合并牙周炎小鼠全身炎症和血脂异常的影响,结果表明MCDs能够降低血清促炎细胞因子、甘油三酯和总胆固醇水平,改善机体LGI状态。第五章中,为进一步探究MCDs能否通过降低全身炎症水平辅助治疗小鼠牙周炎,我们建立了NAFLD合并牙周炎小鼠模型,静脉注射MCDs对牙周炎进行干预,通过Micro-CT、HE染色和Masson三色染色对小鼠牙周组织破坏程度进行评估,结果显示MCDs能够明显改善小鼠釉质牙骨质界到牙槽嵴顶距离、骨体积分数、骨小梁厚度和骨小梁数量等相关指标,同时抑制结合上皮向根方移位,减轻附着丧失严重程度,抑制牙槽骨炎性吸收。最后通过对除肝脏外主要脏器结构的观察验证了MCDs长期体内应用的安全性。综上,我们以盐酸二甲双胍和一水柠檬酸为前体通过一步水热法合成了具有肝脏靶向能力的MCDs,其可通过激活AMPK、上调PPARα的表达促进脂肪酸β氧化并抑制促炎细胞因子表达,改善小鼠NAFLD,进而调控全身炎症水平辅助治疗牙周炎。