牙齦卟啉單胞菌與動(dòng)脈粥樣硬化相關(guān)性的研究進(jìn)展

楊靜+++葛頌

[摘要] 流行病學(xué)研究表明牙周病和動(dòng)脈粥樣硬化存在一定相關(guān)性。牙齦卟啉單胞菌是牙周炎中的口腔常駐菌和主要致病菌，可入侵內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和血管平滑肌細(xì)胞在內(nèi)膜上的增殖和遷移，巨噬細(xì)胞滲透性增強(qiáng)，炎性細(xì)胞因子水平升高，促使巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞，脂質(zhì)在動(dòng)脈血管壁的積聚從而引起斑塊的破裂并發(fā)生血栓形成以及其他促進(jìn)致動(dòng)脈粥樣硬化體征的出現(xiàn)?，F(xiàn)分別通過動(dòng)物模型實(shí)驗(yàn)和體外研究就牙齦卟啉單胞菌在動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展過程中可能存在的作用機(jī)制做一綜述。

[關(guān)鍵詞] 牙周病；牙齦卟啉單胞菌；動(dòng)脈粥樣硬化；動(dòng)物模型；體外研究

[中圖分類號(hào)] R541；R781 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 1673-7210（2017）02（c）-0037-04

牙周病是一種由菌斑微生物引起的影響牙齒支持組織的慢性炎癥性疾病。牙齦卟啉單胞菌（porphyromonas gingivalis，P.gingivalis）是革蘭陰性，產(chǎn)黑色素的專性厭氧球桿菌，為成人牙周炎的主要致病菌。大量研究表明牙周炎可能是心血管疾病，糖尿病，早產(chǎn)及低出生體重兒等的重要潛在危險(xiǎn)因素。因此，牙周致病菌不僅影響局部口腔，也可能促使一些嚴(yán)重的系統(tǒng)疾病的發(fā)展。

動(dòng)脈粥樣硬化（atherosclerosis，As）是一種發(fā)生在全身動(dòng)脈系統(tǒng)的多因素疾病。其表現(xiàn)為隨著As斑塊的不斷增大，血管腔狹窄，血流受阻，導(dǎo)致心肌出現(xiàn)低血低氧現(xiàn)象。近年來(lái)，以As為主要表現(xiàn)的心血管疾病的發(fā)生率逐漸上升，已成為導(dǎo)致人類死亡的重要原因之一。

流行病學(xué)研究表明牙周炎與心血管疾病成正相關(guān)。續(xù)彩霞等[1]調(diào)查研究得知隨著缺牙數(shù)目的增加，運(yùn)用超聲檢測(cè)的頸動(dòng)脈內(nèi)中膜厚度及As斑塊的大小程度增加。日本學(xué)者為了排除遺傳因素的影響，通過評(píng)估106對(duì)50歲以上的雙胞胎的口腔健康狀況，發(fā)現(xiàn)每少5顆牙齒，As的發(fā)生率則提高72%[2]。

研究顯示口腔致病菌及內(nèi)毒素通過牙齦損傷進(jìn)入到系統(tǒng)循環(huán)進(jìn)而侵襲遠(yuǎn)隔器官[3]。1989年，Mattila等[4]首先提出牙周感染與心血管疾病包括As之間的可能性聯(lián)系。流行病學(xué)研究表明牙周感染是心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和體外研究發(fā)現(xiàn)牙周感染與As潛在的分子機(jī)制[5]。

1 牙齦卟啉單胞菌在動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)物模型中的影響

載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）和低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDLR）缺陷的小鼠是已被確認(rèn)的研究牙周感染與As之間潛在的分子機(jī)制的動(dòng)物模型?？傮w來(lái)說，As形成的小鼠口腔被單種或多種細(xì)菌感染，將會(huì)導(dǎo)致疾病發(fā)展并伴隨斑塊增多，巨噬細(xì)胞滲透性增強(qiáng)，炎性細(xì)胞因子水平升高，脂質(zhì)在動(dòng)脈血管壁積聚，泡沫細(xì)胞形成以及出現(xiàn)其他促進(jìn)致As的體征[5]。

As與P.gingivalis之間的關(guān)系可采用ApoE基因敲除小鼠模型來(lái)證實(shí)。實(shí)驗(yàn)中以小鼠口腔接種P. gingivalis來(lái)誘發(fā)As。4個(gè)月后，血管壁出現(xiàn)脂質(zhì)條紋，并在其中檢測(cè)出P. gingivalis的存在?；加醒乐苎椎男∈?，在血清中檢測(cè)到更高水平的白細(xì)胞介素6（interleukin，IL-6）和血管細(xì)胞黏附分子1（vascular cell adhesion molecule，VCAM -1）[6]。Madan等[7]用高糖高脂飼料飼養(yǎng)ApoE小鼠，創(chuàng)建As模型并接種P.gingivalis來(lái)誘導(dǎo)鼠牙周炎，以及用多西環(huán)素對(duì)小鼠進(jìn)行全身給藥。他們發(fā)現(xiàn)對(duì)小鼠進(jìn)行多西環(huán)素治療后有抗As的作用，即降低P. gingivalis介導(dǎo)的As和炎癥。然而，這些發(fā)現(xiàn)并不適用于人類，因?yàn)樵谌祟惪谇话l(fā)生的牙周炎是被幾種或多種牙周致病菌組成的斑塊（即牙菌斑）所介導(dǎo)，即能大大增加細(xì)菌抵抗抗生素的一種生物膜[8]。Madan等[7]反復(fù)給小鼠注射P. gingivalis，但不會(huì)形成穩(wěn)定的生物膜。因此，沒有聚集的P. gingivalis對(duì)抗生素更敏感。然而，使用As的動(dòng)物模型對(duì)研究As的致病機(jī)制依然十分有幫助。

2 體外研究牙齦卟啉單胞菌與動(dòng)脈粥樣硬化潛在的分子機(jī)制

大量研究證實(shí)，P. gingivalis可入侵內(nèi)皮細(xì)胞導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和血管平滑肌細(xì)胞（vascular smooth muscle cells，VSMCs）在內(nèi)膜上的增殖和遷移，促使巨噬細(xì)胞吞噬脂質(zhì)形成泡沫細(xì)胞，從而引起斑塊的破裂并發(fā)血栓形成。

2.1 內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙

內(nèi)皮細(xì)胞在維持血管正常的收縮和舒張，保持血液的正常流動(dòng)和血管的長(zhǎng)期通暢這一功能上起著重要作用。一旦內(nèi)皮細(xì)胞出現(xiàn)功能障礙，則最終會(huì)導(dǎo)致As的發(fā)生。P. gingivalis菌毛具有侵襲性和黏附性，可入侵內(nèi)皮細(xì)胞，激活內(nèi)皮細(xì)胞多種黏附分子和炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，如細(xì)胞間黏附分子（intercellular adhesion molecule，ICAM）-1、VCAM-1、IL-6、IL-8、單核細(xì)胞趨化蛋白（monocyte chemoattractantprotein，MCP）-1等，促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的遷移和增殖，從而促進(jìn)As 的形成[9]。

外膜囊泡是一種由脂多糖、牙齦蛋白酶、磷脂以及被外膜包裹的間質(zhì)成分所組成的，廣泛存在于P. gingivalis中的囊泡狀結(jié)構(gòu)。外膜囊泡在P. gingivalis里以出泡的方式分布在牙周袋的微生物環(huán)境里，其產(chǎn)物和侵襲作用由菌毛調(diào)節(jié)[10]。研究證實(shí)外膜囊泡可抑制內(nèi)皮中的一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的活性，而一氧化氮（nitric oxide，NO）是機(jī)體內(nèi)一種具有調(diào)節(jié)血管舒張度，抑制白細(xì)胞黏附及遷移以及保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞作用的信號(hào)分子。eNOS是合成NO的限速酶，其活性降低，則會(huì)造成NO生物活性的下降，從而導(dǎo)致As的發(fā)生[11]。以上發(fā)現(xiàn)均提示P. gingivalis的外膜囊泡在誘導(dǎo)內(nèi)皮功能障礙方面發(fā)揮著重要作用[12]。

2.2 平滑肌細(xì)胞的增殖和遷移

VSMCs是血管壁的重要組成部分。正常情況下其在血管壁的中膜，調(diào)節(jié)血管張力。但一旦AS出現(xiàn)，VSMCs則出現(xiàn)顯著的變化，由正常的收縮表型轉(zhuǎn)化為幼稚的合成表型，并發(fā)生增殖和遷移，導(dǎo)致新生內(nèi)膜的形成和內(nèi)膜的變厚[13]。在新生內(nèi)膜中，由中膜向內(nèi)膜遷移的VSMCs通常會(huì)合成細(xì)胞外基質(zhì)，并在斑塊的細(xì)胞周圍積聚，細(xì)胞吞噬膽固醇，并使脂質(zhì)積聚在VSMCs中，導(dǎo)致脂質(zhì)斑塊轉(zhuǎn)變?yōu)槔w維脂質(zhì)斑塊，進(jìn)而隨著間質(zhì)成分日漸增多并包繞在外周，病灶處的纖維組織不斷增生形成覆蓋在壞死脂質(zhì)斑塊之上的纖維帽，形成AS斑塊[14]。給小鼠靜脈注射P. gingivalis后發(fā)現(xiàn)伴隨著鈣結(jié)合蛋白A9（S100 Ca2+-binding protein A9，S100A9）的超表達(dá)和胚胎型肌球蛋白重鏈（embryonic isoform of myosin heavy chain，SMemb）的生成，引發(fā)小鼠血管更多的、顯著的內(nèi)膜增生現(xiàn)象[15]。同樣地，有學(xué)者收集手術(shù)患者的主動(dòng)脈瘤和牙菌斑標(biāo)本，并對(duì)主動(dòng)脈瘤標(biāo)本進(jìn)行免疫組織化學(xué)觀察，以及從牙菌斑中通過聚合酶鏈反應(yīng)提取P. gingivalis的DNA，發(fā)現(xiàn)在患有牙周炎的主動(dòng)脈動(dòng)脈瘤中S100A9和SMemb的表達(dá)增強(qiáng)，提示P. gingivalis對(duì)內(nèi)膜增生有影響[16]。

2.3 泡沫細(xì)胞的形成

在AS進(jìn)程中，血液循環(huán)中的單核細(xì)胞滲透至內(nèi)膜，引起血管內(nèi)膜中巨噬細(xì)胞的積聚，并可攝入氧化低密度脂蛋白，從而逐漸轉(zhuǎn)化成泡沫細(xì)胞。在AS中，P. gingivalis及其產(chǎn)物促進(jìn)單核細(xì)胞在各個(gè)階段的進(jìn)程，并支持單核細(xì)胞在內(nèi)皮表面上募集、內(nèi)膜上的滲透、向巨噬細(xì)胞的分化以及向泡沫細(xì)胞的轉(zhuǎn)化[17]。

P. gingivalis以及囊泡不僅刺激低密度脂蛋白與巨噬細(xì)胞結(jié)合，而且還誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞去刺激脂多糖，以此反過來(lái)促進(jìn)低密度脂蛋白的AS形成[18]。巨噬細(xì)胞氧化低密度脂蛋白與牙齦卟啉單胞菌的脂多糖（Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide，Pg-LPS）相結(jié)合的泡沫細(xì)胞引起NF-κB路徑的刺激作用和促炎性反應(yīng)中細(xì)胞因子類IL-1β和IL-12的增量調(diào)節(jié)[19]。同樣地，Groeneweg[20]研究發(fā)現(xiàn)通過激活TNF-α、IL-6和IL-12的產(chǎn)物，氧化低密度脂蛋白會(huì)增強(qiáng)巨噬細(xì)胞脂多糖促炎性反應(yīng)的影響，而抗炎因子IL-10的表達(dá)減少。因此，Pg-LPS和氧化低密度脂蛋白也許在誘導(dǎo)、刺激巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞的促炎性反應(yīng)表型中起到協(xié)同作用。

2.4 斑塊破裂

纖維帽和脂質(zhì)壞死核心是影響斑塊穩(wěn)定與否的重要因素。穩(wěn)定的斑塊為纖維帽較厚而脂質(zhì)壞死核心有或無(wú)，炎性細(xì)胞較少而平滑肌細(xì)胞多的同心性斑塊；而不穩(wěn)定斑塊為纖維帽很薄而脂質(zhì)壞死核心大，炎性細(xì)胞大量浸潤(rùn)而平滑肌細(xì)胞極少的偏心性斑塊。

由斑塊內(nèi)平滑肌細(xì)胞合成，組成纖維帽的細(xì)胞外基質(zhì)的降解活性增強(qiáng)，可影響斑塊的不穩(wěn)定性。而由單核細(xì)胞源性巨噬細(xì)胞分泌產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）具有降解細(xì)胞外基質(zhì)成分的能力，易導(dǎo)致纖維帽變薄或破裂。P. gingivalis也可通過MMPs降解產(chǎn)生膠原的細(xì)胞外基質(zhì)，使牙周炎病人的牙周結(jié)締組織遭到破壞。P. gingivalis被證實(shí)可調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中MMPs的分泌和降解，而且Pg-LPS也被證實(shí)可誘導(dǎo)MMPs的分泌和降解活動(dòng)[21-23]。

在小鼠心肌梗死的模型中，Deleon[24]發(fā)現(xiàn)Pg-LPS可通過巨噬細(xì)胞中MMP-9的高表達(dá)，參與細(xì)胞外基質(zhì)的合成與降解，造成斑塊的不穩(wěn)定或破裂，從而導(dǎo)致心肌梗死后的心臟重構(gòu)。另外，孫瑋等[25]通過給大鼠肌注P. gingivalis建立牙周炎動(dòng)物模型，采用聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)血清中MMPs的含量，發(fā)現(xiàn)其含量隨P. gingivalis的注射量增加而增加，表明P. gingivalis與AS的發(fā)生有關(guān)系。

2.5 血栓的形成

在AS中，斑塊破裂處釋放出促凝物質(zhì)，從而導(dǎo)致動(dòng)脈局部閉塞或遠(yuǎn)端栓塞，引起組織缺氧或梗死形成。正常的動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞具有抗凝和抗黏附性能。P. gingivalis通過牙齦蛋白酶水解活動(dòng)降解內(nèi)皮血栓調(diào)節(jié)蛋白，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)促凝活性，從而導(dǎo)致血栓形成。

Lalla等[6]用P. gingivalis感染ApoE基因缺陷小鼠形成AS模型的早期階段，能激活主動(dòng)脈處血管細(xì)胞黏附因子，說明其對(duì)血栓有影響。Emekli等[26]發(fā)現(xiàn)在患有冠心病的牙周炎病人與不患冠心病的牙周炎病人中，其血漿組織因子水平是有區(qū)別的，并且血漿組織因子活性與牙周社區(qū)治療指數(shù)評(píng)分之間是呈反比關(guān)系。這也許就表明血漿組織因子是一個(gè)潛在的、實(shí)用的牙周炎和冠心病的標(biāo)志物。

綜上，雖然至今對(duì)P. gingivalis在AS發(fā)生發(fā)展階段有了初步的了解認(rèn)識(shí)，但仍不全面，還有很多潛在的作用機(jī)制有待于探究，以期更好地指導(dǎo)基礎(chǔ)研究和臨床工作。

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（收稿日期：2016-11-19 本文編輯：李岳澤）