Pg菌毛可诱导内皮细胞表达粘附分子ICAM-1、VCAM-1和选择素(selectin):Pg菌毛诱导人脐静脉内皮细胞表达细胞内黏附分子-1(intercellular adhesion molecule-1,ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)以及P-selectin/E-selectin。而且加入按照人工合成的菌毛氮末端氨基酸序列多肽能上调上述分子的表达,而Pg 的fimA基因突变株或含有抗Pg菌毛蛋白抗体的血清与人脐静脉内皮细胞共培养时,不能诱导上述分子的表达。
内皮细胞通过上述分子selectin,ICAM-1和VCAM-1可诱导和趋化血液循环中的白细胞黏附至内皮细胞。其中选择素是血管粘附分子大家族中的一大类成员,根据表达部位可分为三类[21]:表达于活化的内皮细胞表面的E-selectin;表达于白细胞表面的L-selectin;表达于活化的血小板和内皮细胞表面的P-selectin。在感染以及其他炎性反应发生过程中,selectin通过与其相应配体结合介导白细胞(中性粒细胞、T-和B-淋巴细胞以及单核细胞等)与血管壁(特别是毛细血管后静脉)接触,并使白细胞在血管壁上缓慢滚动,从而启动一系列反应,最终导致白细胞在炎性反应区域集中。ICAM-1也可促进白细胞黏附、移动和趋化至炎症部位。血液循环中的单核细胞和白细胞黏附和趋化至内皮细胞,然后穿过内皮细胞在局部聚集是炎症反应的重要过程。Pg菌毛通过诱导内皮细胞所表达的selectin、VCAM-1和ICAM-1,趋化单核细胞和白细胞至炎症反应的局部,可能在牙周病中起重要作用。
2)Pg菌毛诱导多种炎性细胞因子的产生
(1)Pg菌毛诱导外周血单核细胞产生炎性细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α和化学趋化因子IL-8,诱导p38促有丝分裂蛋白激酶磷酸化,刺激单核细胞诱导的细胞核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)p50和p65亚单位的活化(通过TLR信号转导途径),从而诱导高滴度的NF-κB依赖性细胞因子的释放。NF-κB是细胞中一个重要的转录调节因子,是Rel家族的成员,几乎存在于所有细胞中,在免疫反应、应激反应、细胞凋亡及病毒复制的调节中起主导作用,可在炎症部位高度表达,提示其在免疫反应和炎症反应中起着关键作用。受NF-κB调节的炎性细胞因子有:肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF-α和TNF-β);粘附分子(ICAM-1,VCAM,E-selectin);白介素(IL-1,IL-2,IL-6,IL-8,IL-12);集落刺激因子(CSF)(粒细胞-CSF,粒细胞和单细胞-CSF);β-干扰素(INF-β)等。因此,NF-κB是多种促炎症基因高度转录的必须因子。同时,由NF-κB调节的产物,如TNF-α和IL-1β又能激活NF-κB,这就意味着存在一个能放大且延续炎症反应的复杂的调节环路。
(2)Pg菌毛还能通过TLR2信号途径诱导小鼠腹膜巨噬细胞产生RANTES、INF-γ、IL-17、VCAM-1、血管内皮细胞生长因子,诱导MCP-1 mRNA的强表达。CD18可能在相关的信号转导机制中起重要作用。Pg菌毛可诱导巨噬细胞样细胞株U937表达IL-1β,IL-8,IL-12和TNF-α。fimA基因正常表达的Pg菌株能诱导单核细胞来源的树突状细胞表达炎性细胞因子TNF-α、IL-6,免疫调节细胞因子IL-10和趋化因子IL-8,而fimA基因的突变菌株Pg DPG3就不能诱导上述细胞因子的表达。而且用菌毛蛋白刺激单核细胞来源的树突状细胞,能在自体混合淋巴细胞反应(MLR)和自体的CD4+ T细胞中诱导以IFN-γ为主要细胞因子的Th1-型免疫反应。
关于菌毛诱导各种炎性细胞因子的产生的机制,Hajishengallis[22]的研究表明:体内免疫系统的Toll-like receptors(TLRs)和其他模式识别受体(pattern-recognition receptors,PRRs)组成了一种功能性受体复合物,识别并对病原菌相关模式分子(pathogen associated molecular patterns,PAMPs)起反应。在这种相互作用中,菌毛作为一种病原菌相关模式分子与宿主细胞的模式识别受体复合物相结合。CD14和CD11b/CD18是一种募集性受体,TLRs则是一种信号转导受体。TLR2和TLR4与介导菌毛活化细胞有关,其他的模式识别受体如CD14和CD11b/CD18与介导细胞对菌毛的识别有关。菌毛通过激活TLR信号转导途径,诱导单核细胞产生炎性细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α和化学趋化因子IL-8,并诱导抗原呈递细胞中协同刺激性分子CD40、CD80和CD86表达的上调。此研究结果也提示菌毛对宿主免疫系统有潜在的“危害”。