肥胖、牙周炎對(duì)術(shù)后體重丟失的影響分析,口腔科學(xué)論文

肥胖、牙周炎對(duì)術(shù)后體重丟失的影響分析,口腔科學(xué)論文摘要：目的:探尋求索肥胖復(fù)合牙周炎建模的主要實(shí)驗(yàn)因素對(duì)結(jié)扎后體重丟失(POWL)的影響。方式方法:建立飲食誘導(dǎo)型肥胖與結(jié)扎誘導(dǎo)牙周炎的小鼠復(fù)合模型。四因素方差分析判別飼料期(8、16、30周)、飼料、結(jié)扎、結(jié)扎期(5、10d)對(duì)POWL的效應(yīng)。結(jié)果:肥胖小鼠、牙周炎小鼠的POWL比各自對(duì)照組分別高70%(10.4%vs.6.1%,P0.001)、30%(9.6%vs.7.4%,P=0.002)。隨著肥胖程度增加,肥胖小鼠的POWL不斷加重(P0.001),與對(duì)照組的POWL差距拉大,且丟失體重恢復(fù)更困難。在特定飼料期(16周),POWL隨結(jié)扎期延長(zhǎng)而加重。結(jié)論:建立肥胖復(fù)合牙周炎模型時(shí),POWL在主要實(shí)驗(yàn)因素(肥胖及其程度、牙周炎及其程度)的組內(nèi)分布均不對(duì)稱,應(yīng)慎重評(píng)估并弱化其對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臐撛诟蓴_。本文關(guān)鍵詞語(yǔ)：混雜效應(yīng);肥胖;牙周炎;體重丟失;Abstract：Objective:Toexploretheeffectsofmainexperimentalfactorsonpost-operativeweightloss(POWL)whenestablishingcombinedobesityandperiodontitismodels.Methods:Combinedmodelsofdiet-inducedobesityandligation-inducedperiodontitiswereestablished.Effectsoffeedingduration(8,16and30weeks),diet,ligationandligationduration(5and10days)onPOWLwereevaluatedby4-wayANOVA.Results:DIOandperiodontititsmicehad70%(10.4%vs.6.1%,P0.001)and30%(9.6%vs.7.4%,P=0.002)higherPOWL,respectively,incontrasttotheircorrespondingcontrols.Asseverityofobesityincreased,POWLoftheDIOmicewaselevatedandmoredifficulttorecoverandPOWLdifferencebetweenDIOmiceandthecontrolswasfurtherenhanced.MorePOWLwentwithlongerligationdurationafterspecificfeedingduration(16weeks).Conclusion:Whenestablishingcombinedobesityandperiodontitismodels,imbalancedPOWLoccurswithingroupsofthemainexperimentalfactors(includingobesityandperiodontitisandtheirseverity),whichshouldbecriticallyassessedtominimizeKeyword：Confoundingeffect;Obesity;Periodontaldiseases;Weightloss;肥胖作為糖尿病等重大疾病的前期狀態(tài)[1],與牙周炎的相關(guān)性不斷被臨床研究證實(shí)[2,3]。大量動(dòng)物研究相繼開(kāi)展,試圖闡釋其生物學(xué)機(jī)制[4,5,6,7]。飲食誘導(dǎo)型肥胖(diet-inducedobesity,DIO)是最能模擬人類食源性肥胖的模型。結(jié)扎誘導(dǎo)的牙周炎(ligation-inducedperiodontitis,LIP),與細(xì)菌灌飼和內(nèi)毒素注射等方式方法相比,則更能模擬人類牙周炎的菌斑堆積屬性,且牙周組織毀壞顯著[6]。因而,DIO與LIP的復(fù)合模型常用來(lái)探尋求索兩種疾病的互相關(guān)系[6,8,9,10]。然而,兩種模型的復(fù)合存在固有的沖突性。DIO的肥胖狀態(tài)依靠于能量攝入大于支出,并以體重增加作為其重要特征之一。LIP的建立常伴隨反復(fù)重大刺激,十分是麻醉副作用、結(jié)扎創(chuàng)傷和感染[6,11]。這些刺激勢(shì)必造成動(dòng)物的飲食障礙、能量收支改變和器官病理狀態(tài),并反映為大幅的術(shù)后體重丟失(post-operativeweightloss,POWL)[6,11]。由于肥胖與正常體重個(gè)體對(duì)應(yīng)激性刺激的耐受力差異,前者的POWL愈加嚴(yán)重,進(jìn)而對(duì)肥胖模型的增重特征造成威脅[6]。筆者前者研究表示清楚,與對(duì)照組相比,DIO小鼠的結(jié)扎相關(guān)麻醉副作用和POWL更嚴(yán)重[6,11]。POWL的不對(duì)稱分布對(duì)DIO與LIP復(fù)合模型的代謝指標(biāo)分析產(chǎn)生明顯遮蓋效應(yīng),造成結(jié)果誤判[6]。這些問(wèn)題不僅造成DIO與LIP的復(fù)合困難,而且給后續(xù)實(shí)驗(yàn)分析引入重大不確定因素。POWL在肥胖小鼠、牙周炎小鼠與各自對(duì)照組之間的不對(duì)稱分布現(xiàn)象在前期研究已得到闡釋[6]。然而,尚不清楚POWL能否受肥胖程度、牙周炎誘導(dǎo)期的影響。本研究利用已建立的DIO與LIP復(fù)合模型,探尋求索建模的主要實(shí)驗(yàn)因素(包括肥胖及其程度、牙周炎及其誘導(dǎo)期)對(duì)POWL的影響。1材料與方式方法1.1DIO模型將298只C57BL/6J小鼠(雄性,6周齡)分為3個(gè)飼料誘導(dǎo)期,即8周(n=96)、16周(n=88)、30周(n=114)。每個(gè)飼料期均再分為高脂(Highfat,HF)和低脂(Lowfat,LF)飼料組。HF組、LF組分別喂以60%kcalHF、10%kcalLF飼料(D12492/D12450B,ResearchDiets公司,美國(guó))誘導(dǎo)肥胖或作為正常體重對(duì)照[6]。每周測(cè)量體重。動(dòng)物由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供和飼養(yǎng),實(shí)驗(yàn)在該中心倫理委員會(huì)批準(zhǔn)下進(jìn)行。1.2LIP模型飼料誘導(dǎo)至8、16、30周時(shí),進(jìn)入牙周結(jié)扎期,期間飼料不變。HF、LF組均再分為牙周炎(P組)和牙周健康對(duì)照(C)組,分別進(jìn)行牙周結(jié)扎和假性結(jié)扎,每組再分為5d、10d結(jié)扎期。詳細(xì)操作參照筆者前期研究[12],詳細(xì)分組及樣本量見(jiàn)表1。結(jié)扎期滿,處死小鼠,計(jì)算POWL=(結(jié)扎前體重-結(jié)扎后體重)/結(jié)扎前體重100%。1.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析以飼料期、飼料、結(jié)扎、結(jié)扎期4個(gè)因素作為主效應(yīng),以POWL作為因變量,進(jìn)行四因素方差分析(SPSS17.0,IBM)。單獨(dú)效應(yīng)行單因素方差分析,多重比擬采用LSD法。均數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差行統(tǒng)計(jì)描繪敘述,P0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。圖1飼料誘導(dǎo)8周(1a)、16周(1b)、30周(1c)時(shí)的小鼠體形及絲線結(jié)扎示意圖(1d,箭頭示絲線結(jié)扎的第二磨牙)Fig.1Bodyfiguresofthemiceandillustrationofsilkligatures.(1a)8weeks;(1b)16weeks;(1c)30weeks;(1d)arrowsindicatethesilk-ligatedsecondmolars.圖28周(2a)、16周(2b)、30周(2c)飼料期時(shí)不同飼料組的體重隨結(jié)扎期的變化Fig.2Bodyweightchangewithligationdurationindifferentdietgroupsafter8-(2a),16-(2b),and30-week(2c)feedingdurations.2結(jié)果2.1POWL的總體情況圖1顯示肥胖模型各時(shí)期體形及絲線結(jié)扎誘導(dǎo)牙周炎示意圖。結(jié)扎前,DIO小鼠(HF組)在8周、16周、30周時(shí)相對(duì)于正常體重對(duì)照(LF組)的體重優(yōu)勢(shì)分別為15%、36%、55%。結(jié)扎后,所有組均發(fā)生POWL,平均為(8.58.8)%。結(jié)扎前至結(jié)扎后10d,8周小鼠體重先降后升,16周、30周小鼠體重不斷下降或在10d時(shí)達(dá)平臺(tái)期(圖2)。綜合來(lái)看,16周、30周小鼠丟失的體重相對(duì)于8周恢復(fù)更困難。2.2飼料期、飼料、結(jié)扎、結(jié)扎期對(duì)POWL的影響四因素方差分析顯示,飼料期、飼料、結(jié)扎、結(jié)扎期4個(gè)因素對(duì)POWL無(wú)顯著交互效應(yīng)(F=1.529,P=0.219),主要看各自主效應(yīng)。結(jié)合數(shù)值(表1),DIO小鼠、牙周炎小鼠的POWL比各自的對(duì)照組分別高70%(10.4vs.6.1(%),F=15.299,P0.001)、30%(9.6vs.7.4(%),F=9.641,P=0.002)。從8~30周,POWL不斷升高(F=21.753,P0.001),16周為8周的2倍以上(8.6%vs.4.0%,P0.001),30周比16周高42%(12.2%vs.8.6%,P0.001)。結(jié)扎期的主效應(yīng)無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。2.3飼料期與結(jié)扎期對(duì)POWL的交互作用鑒于飼料期與結(jié)扎期顯著交互(F=3.661,P=0.027),以飼料期為拆分變量,分析結(jié)扎期對(duì)POWL的單獨(dú)效應(yīng)。結(jié)果顯示,8周時(shí),結(jié)扎10d與5d的POWL相當(dāng)(5.3%vs.3.2%,P=0.140);16周時(shí),結(jié)扎10d比5d高66%(10.8%vs.6.5%,P0.001);30周時(shí),10d與5d的POWL相當(dāng)(12.4%vs.12.0%,P=0.803),見(jiàn)表1?？傮w上,隨著結(jié)扎期延長(zhǎng),POWL在特定飼料期呈加重變化。2.4飼料期與飼料對(duì)POWL的交互作用鑒于飼料期與飼料顯著交互(F=6.722,P=0.001),以飼料期為拆分變量,分析飼料對(duì)POWL的單獨(dú)效應(yīng)。結(jié)果顯示,8周時(shí),DIO小鼠(HF組)與正常體重對(duì)照組(LF組)的POWL相當(dāng)(3.8%vs.4.4%,P=0.623);16周、30周時(shí),DIO小鼠比對(duì)照組的POWL分別高90%(11.0%vs.5.8%,P0.001)、75%(14.5%vs.8.3%,P=0.001),見(jiàn)表1?？傮w上,隨著飼料期延長(zhǎng),DIO小鼠與對(duì)照組的POWL差距拉大。以飼料為拆分變量,分析飼料期對(duì)POWL的單獨(dú)效應(yīng)。結(jié)果顯示,對(duì)于DIO小鼠(HF組),飼料期從8~16周(3.8%vs.11.0%,P0.001),以及從16~30周(11.0%vs.14.5%,P=0.035),POWL不斷增高。對(duì)于正常體重對(duì)照(LF組),飼料期從8~16周(4.4%vs.5.8%,P=0.313),以及從16~30周(5.8%vs.8.3%,P=0.066),POWL均無(wú)顯著變化,但30周比8周的POWL顯著增高(P=0.004),見(jiàn)表1。總體上,隨著飼料期延長(zhǎng),DIO小鼠的POWL不斷加重,而正常體重對(duì)照則變化不明顯。表1不同飼料期、飼料、結(jié)扎、結(jié)扎期的POWLTab.1POWLatdifferentlevelsoffeedingduration,diet,ligation,andligationduration.3討論P(yáng)OWL在牙周炎小鼠與其對(duì)照組間的不對(duì)稱分布,與筆者前期研究一致[6]。通過(guò)比照兩組的POWL程度可知,麻醉副作用是導(dǎo)致POWL的主因,奉獻(xiàn)率達(dá)77%(7.4/9.6)。本研究中的水合氯醛麻醉副作用在筆者前期研究已詳述,包括心肺功能抑制、腹膜炎等[11]。牙周結(jié)扎雖對(duì)POWL的奉獻(xiàn)較少(23%),卻是牙周炎小鼠與其對(duì)照組POWL不對(duì)稱的主因,可能機(jī)制包括牙周炎和結(jié)扎創(chuàng)傷相關(guān)的能量消耗、精神改變、咀嚼不適和進(jìn)食減少等[6]。這種不對(duì)稱源于此模型對(duì)結(jié)扎操作的依靠性,難以消除,但可盡量縮小或通過(guò)選擇合理替代模型而避免。相比之下,麻醉對(duì)POWL的奉獻(xiàn)重大,提示牙周炎組與對(duì)照組均進(jìn)行麻醉的必要性。假如對(duì)照組如以往部分研究不行麻醉,牙周炎組的POWL(參照本研究)將低于對(duì)照組10%左右,接近體重過(guò)輕的診斷標(biāo)準(zhǔn)[13]。在這里情況下,宿主免疫背景可由于麻醉副作用和體重過(guò)輕而改變[14,15]。不對(duì)稱的宿主背景則可能夸張或掩蓋牙周炎的局部效應(yīng)和系統(tǒng)效應(yīng)。另外,本研究新發(fā)現(xiàn),隨著結(jié)扎期延長(zhǎng),POWL在特定飼料期呈加重變化,可能的原因是麻醉副作用從5~10d仍處于進(jìn)展期[11]。在這里情況下,以往研究常規(guī)使用的頻繁麻醉和結(jié)扎換線措施,可能使動(dòng)物面臨持續(xù)而嚴(yán)重的麻醉副作用和POWL,進(jìn)而增加死亡風(fēng)險(xiǎn)或加重宿主免疫背景的不對(duì)稱。DIO小鼠與其對(duì)照組的POWL不對(duì)稱,亦與筆者前期研究一致[6]。而且,相比于牙周炎小鼠與其對(duì)照組(30%),DIO小鼠與其對(duì)照組的POWL(70%)不對(duì)稱更嚴(yán)重。與前者不對(duì)稱的主因歸于牙周結(jié)扎不同,后者不對(duì)稱的主因可能歸于麻醉不良反響。肥胖個(gè)體較正常體重者對(duì)麻醉副作用更易感,在臨床和動(dòng)物研究中均有具體表現(xiàn)出[16,17]?？赡茉从谙到y(tǒng)性免疫代謝紊亂和脂肪比例升高導(dǎo)致藥物代謝變慢,進(jìn)而加強(qiáng)了麻醉效應(yīng)包括其副作用[11]。本研究將DIO小鼠的飼料期設(shè)定為8周、16周、30周,分別代表肥胖的不同程度,即超重、顯性肥胖、糖尿病性肥胖[18]。在這里基礎(chǔ)上,本研究新發(fā)現(xiàn),隨著肥胖程度增加,DIO小鼠的POWL不斷加重,盡管DIO小鼠相對(duì)于對(duì)照組的體重優(yōu)勢(shì)仍然明顯。而且,隨著結(jié)扎期延長(zhǎng),8周DIO小鼠的體重丟失部分回增,而16周、30周DIO小鼠的體重未見(jiàn)恢復(fù),提示中重度肥胖動(dòng)物對(duì)麻醉的耐受性較差。在不對(duì)稱情況下,POWL不管輕重,均可能對(duì)實(shí)驗(yàn)本身產(chǎn)生影響。POWL輕,可能產(chǎn)生類減肥效應(yīng),進(jìn)而中和牙周炎的負(fù)面效應(yīng)。POWL嚴(yán)重,則威脅肥胖狀態(tài)甚至動(dòng)物生存,比方30周DIO小鼠的POWL(14.5%)已非常接近動(dòng)物安泰死的標(biāo)準(zhǔn)(體重丟失15%~30%)[19]。為此,針對(duì)肥胖模型的特定背景,應(yīng)制定特殊的動(dòng)物福利和實(shí)驗(yàn)方案[17]?；诒狙芯堪l(fā)現(xiàn)和上述討論,筆者對(duì)肥胖與牙周炎的復(fù)合模型建立有如下建議。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方面,隨機(jī)化處理和體重配對(duì)分組有利于平衡各變量的組間差異。對(duì)于單純牙周炎模型,假手術(shù)操作十分是麻醉應(yīng)作為重要對(duì)照因素。若有多個(gè)結(jié)扎感染期,應(yīng)保證不同感染期的麻醉時(shí)點(diǎn)和次數(shù)一致。對(duì)于肥胖(尤華而不實(shí)重度)與牙周炎的復(fù)合模型,應(yīng)盡量避免重復(fù)麻醉和結(jié)扎。若因感染期較長(zhǎng)(如4周)而不得不重復(fù)操作,可考慮更安全的吸入性麻醉(如異氟烷)[17],適當(dāng)拉長(zhǎng)麻醉周期(如10d~2周檢查1次絲線脫落與否)[18,20],或選擇非麻醉狀態(tài)即可完成的細(xì)菌灌飼模型。必要時(shí)(如研究牙周炎對(duì)肥胖模型的系統(tǒng)效應(yīng)),可考慮同時(shí)設(shè)計(jì)麻醉對(duì)照及非麻醉對(duì)照,進(jìn)而更利于分離出混雜效應(yīng)(麻醉)和主效應(yīng)(肥胖、牙周炎)。實(shí)驗(yàn)經(jīng)過(guò)中,術(shù)前鎮(zhèn)靜、術(shù)中快而熟的微創(chuàng)操作(如頰側(cè)打結(jié)、單側(cè)結(jié)扎以留對(duì)側(cè)正常咀嚼功能)、術(shù)后護(hù)理(止痛、飲食調(diào)整如飼料軟化和補(bǔ)充生理葡萄糖水、飼料性狀對(duì)照)等精細(xì)化措施,有利于減少POWL并促進(jìn)恢復(fù)[21]。數(shù)據(jù)收集階段,處死后尸檢麻醉副作用的重要目的臟器,利于排除異常值[11]。數(shù)據(jù)分析階段,以POWL作為協(xié)變量納入?yún)f(xié)方差分析或多元回歸分析,有利于排除POWL的混雜效應(yīng)[6]。綜上所述,建立肥胖復(fù)合牙周炎模型時(shí),POWL在主要實(shí)驗(yàn)因素(肥胖及其程度、牙周炎及其程度)的組內(nèi)分布均不對(duì)稱,應(yīng)慎重評(píng)估并弱化其對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡臐撛诟蓴_。以下為參考文獻(xiàn)：[1]AfshinA,ForouzanfarMH,ReitsmaMB,etal.Healtheffectsofoverweightandobesityin195countriesover25years[J].NEnglJMed,2021,377(1):13-27.[2]KhanS,BarringtonG,BettiolS,etal.Isoverweight/obesityariskfactorforperiodontitisinyoungadultsandadolescents?asystematicreview[J].ObesRev,2021,19(6):852-883.[3]MartinezherreraM,SilvestrerangilJ,SilvestreFJ.Associationbetweenobesityandperiodontaldisease.Asystematicreviewofepidemiologicalstudiesandcontrolledclinicaltrials[J].MedOralPatolOralCirBucal,2021,22(6):e708-e715.[4]WuC,LiuC,LuoK,etal.ChangesinexpressionofthemembranereceptorsCD14,MHC-Ⅱ,SR-A,andTLR4intissue-specificmonocytes/macrophagesfollowingPorphyromonasgingivalis-LPSstimulation[J].Inflammation,2021,41(2):418-431.[5]MulukeM,GoldT,KiefhaberK,etal.Diet-inducedobesityanditsdifferentialimpactonperiodontalboneloss[J].JDentRes,2021,95(2):223-229.[6]YuT,ZhaoL,HuangX,etal.Postoperativeweightlossmasksmetabolicimpactsofperiodontitisinobeserodents[J].JPeriodontol,2021,88(6):e97-e108.[7]HuangX,YuT,MaC,etal.MacrophagesplayakeyroleintheobesityinducedperiodontalinnateimmunedysfunctionviaNLRP3pathway[J].JPeriodontol,2021,87(10):1195-1205.[8]ZuzaEP,GarciaVG,TheodoroLH,etal.Influenceofobesityonexperimentalperiodontitisinrats:histopathological,histometricandimmunohistochemicalstudy[J].ClinOralInvestig,2021,22(3):1197-1208.[9]CavagniJ,deMacedoIC,GaioEJ,etal.ObesityandhyperlipidemiamodulatealveolarbonelossinWistarrats[J].JPeriodontol,2021,87(2):e9-e17.[10]余挺,趙莉,章錦才,等.超重小鼠應(yīng)對(duì)牙周感染的血清炎癥因子反響[J].口腔醫(yī)學(xué)研究,2021,34(6):644-647.[11]余挺,趙莉,章錦才,等.麻醉對(duì)肥胖復(fù)合牙周炎模型副作用的研究[J].口腔醫(yī)學(xué),2021,38(10):885-889.[12]YuT,ZhaoL,HuangX,etal.Enhancedactivit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