MicroRNAs與牙周炎研究進(jìn)展

馮澤華 徐艷

牙周炎（periodontitis）是指由菌斑生物膜引起的感染性牙周疾病，導(dǎo)致牙周支持組織（牙齦、牙周膜、牙槽骨、牙骨質(zhì)）破壞，表現(xiàn)為牙周袋形成、附著喪失和牙槽骨吸收，嚴(yán)重時(shí)甚至出現(xiàn)牙齒松動(dòng)脫位［1］。它是危害人類(lèi)口腔健康的常見(jiàn)病，也是導(dǎo)致老年人牙齒缺失的主要原因。據(jù)第四次全國(guó)口腔健康流行病學(xué)調(diào)查報(bào)告［2］，我國(guó)65～74歲人群中牙周袋檢出率高達(dá)64.6%，但牙周炎的發(fā)病機(jī)制目前尚未明了，其早期診斷及治療手段也有待進(jìn)一步研究與探討。近年來(lái)，微小RNA（micro-RNA，miRNA）與牙周炎之間的關(guān)系成為研究熱點(diǎn)。

最新研究表明，miRNAs與牙周炎關(guān)系密切。miRNAs是長(zhǎng)度為19～24個(gè)核苷酸的非編碼RNA，參與機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育、多種疾病的發(fā)生、免疫調(diào)節(jié)以及細(xì)胞分化等過(guò)程。miRNAs主要通過(guò)與靶基因mRNA 3'-非翻譯區(qū)（3'-Untranslated Region，3'-UTR）內(nèi)的序列特異性位點(diǎn)結(jié)合，抑制靶基因的轉(zhuǎn)錄與蛋白質(zhì)翻譯。研究表明，miRNAs對(duì)成骨、破骨活動(dòng)有著顯著影響，在牙周炎中可能發(fā)揮著重要作用。

1 miRNAs參與牙周炎的發(fā)生與發(fā)展

牙周炎是宿主免疫反應(yīng)與細(xì)菌炎性反應(yīng)共同作用的結(jié)果，其中免疫細(xì)胞、炎性細(xì)胞因子如IL家族、TNF-α和NF-κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）等均已被證實(shí)在牙周炎形成、組織炎癥的促進(jìn)、牙齦組織以及牙槽骨的破壞等方面起著重要的作用［1］。

miR-146a的動(dòng)態(tài)平衡在調(diào)節(jié)牙周組織的炎癥反應(yīng)中起關(guān)鍵作用。研究發(fā)現(xiàn)，在培養(yǎng)的人牙周膜成纖維細(xì)胞（human periodontal ligament fibroblasts，HPDLFs）中，牙齦卟啉單胞菌（P.gingvalis，P.g）及脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）都能明顯上調(diào) HPDLFs中miR-146a 的表達(dá)［3］；miR-146a 過(guò)表達(dá)能抑制 IL-1β、IL-6、IL-8等促炎性細(xì)胞因子分泌、TNF受體相關(guān)因子6（TNF receptor associated factor 6，TRAF6）表達(dá)及 p38磷酸化；抑制TRAF6及p38可明顯降低miR-146a的表達(dá)，提示miR-146a可能通過(guò)TRAF6/p38 MAPK途徑對(duì)由P.g誘導(dǎo)的HPDLFs促炎性因子釋放起調(diào)節(jié)作用。但是，在B細(xì)胞介導(dǎo)的牙周炎癥反應(yīng)中，miR-146a通過(guò)直接與IL-1受體相關(guān)激酶1（interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK-1）結(jié)合而抑制LPS刺激的 B 細(xì)胞炎癥因子的釋放［4］。Ghotloo 等［5］發(fā)現(xiàn)，miR-146a在廣泛侵襲性牙周炎的牙齦組織中明顯上調(diào)，且與疾病嚴(yán)重程度（牙周指數(shù)）呈正相關(guān)。高穎等［6］也發(fā)現(xiàn)，miR-146a在唾液中的濃度與牙周指數(shù)、基質(zhì)金屬蛋白酶 8（matrix metalloproteinase 8，MMP8）、基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-1（matrix metalloproteinase inhibitor-1，TIMP-1）呈正相關(guān)。Fordham 等［7］對(duì)破骨細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，miR-142-3p過(guò)表達(dá)可下調(diào)蛋白激酶Cα（protein kinase Cα，PKCα）的表達(dá)，抑制破骨細(xì)胞活力，且能阻止單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞以及樹(shù)突狀細(xì)胞轉(zhuǎn)化為破骨細(xì)胞。Naqvi等［8］在對(duì)巨噬細(xì)胞的分化及吞噬作用研究中發(fā)現(xiàn)，miR-142-3p過(guò)表達(dá)可抑制M1型巨噬細(xì)胞的吞噬作用，同時(shí)顯著降低TNF-α及IL-12p40水平。此外，臨床研究發(fā)現(xiàn)，肥胖的牙周炎病人組與正常體質(zhì)量牙周炎組相比，miR-142-3p明顯上調(diào)，推測(cè)miR-142-3p可能參與免疫調(diào)節(jié)、糖類(lèi)及脂質(zhì)代謝的過(guò)程［9］。在牙周炎的體外研究中發(fā)現(xiàn)，miR-144-5p過(guò)表達(dá)可降低巨噬細(xì)胞的生存能力，可能機(jī)制是通過(guò)抑制TLR2及NF-κB信號(hào)通路，減少 TNF-α、IL-6 和 IL-8 等炎性因子的表達(dá)［10］。miR-144-5p還可通過(guò)影響環(huán)氧合酶2和IL-17F的表達(dá)，參與自噬對(duì)炎癥反應(yīng)的調(diào)控［11］。

牙周炎性組織中miR-204下調(diào)可促進(jìn)MMP9的表達(dá)［12］，后者能夠破壞包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型膠原蛋白在內(nèi)的細(xì)胞外基質(zhì)，促進(jìn)炎癥反應(yīng)［13］。在牙周炎模型大鼠中的研究發(fā)現(xiàn)，牙周炎性組織中miR-335-5p［14］和miR-218［12］表達(dá)下調(diào)；miR-335-5p 過(guò)表達(dá)，可通過(guò)激活 Wnt信號(hào)通路，降低Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）表達(dá)，減少炎性因子TNF-α等分泌，減輕骨破壞［14］；miR-218 過(guò)表達(dá)可通過(guò)抑制 NF-κB 通路，減少I(mǎi)L-1、IL-6、TNF-α 的分泌［12］。此外，miR-218 還可通過(guò)抑制MMP-9，阻止破骨細(xì)胞的分化與成熟，抑制炎性細(xì)胞因子分泌與膠原蛋白分解，減輕骨吸收［15］。

總之，miRNAs在牙周炎的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。相關(guān)研究表明，牙周炎性組織中miR-146a、miR-142-3p、miR-144-5p表達(dá)上調(diào)，可能具有抑制炎癥的作用；而miR-204、miR-218、miR-335-5p表達(dá)下調(diào)，可能具有促進(jìn)炎癥的作用［16-18］。

2 miRNAs參與牙周穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)

miRNAs除在牙周炎的發(fā)生與發(fā)展中發(fā)揮重要作用外，還參與牙周穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)。正常牙周組織中成骨與破骨活動(dòng)處于相對(duì)平衡狀態(tài)，稱(chēng)為牙周穩(wěn)態(tài)［19］。牙周炎性組織中破骨活動(dòng)占主導(dǎo)，從而導(dǎo)致牙槽骨吸收、牙齒松動(dòng)甚至脫落。

在人牙周膜細(xì)胞（human periodontal ligament cells，hPDLCs）的成骨分化研究中，miR-21和miR-101的過(guò)表達(dá)可通過(guò)下調(diào)牙周膜相關(guān)蛋白1，減少骨鈣素分泌與鈣化結(jié)節(jié)，降低PDLCs的成骨特性［20］。暴露于尼古丁的人牙周膜干細(xì)胞（humanperiodontalligamentstemcells，hPDLSCs）中miR-1305表達(dá)上調(diào)，通過(guò)下調(diào)Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子 2（Runt-related transcription factor 2，RunX2），抑制hPDLSCs的增殖、遷移和成骨分化；而miR-1305表達(dá)下調(diào)可顯著減輕尼古丁對(duì)hPDLSCs的成骨抑制作用［21］。牙周炎性組織的hPDLSCs及齦溝液中miR-23a明顯增多，接受系統(tǒng)牙周治療后，miR-23a可顯著減少；但過(guò)表達(dá)miR-23a的hPDLSCs成骨分化明顯受到抑制，可能是通過(guò)抑制骨形態(tài)發(fā)生蛋白受體1B而發(fā)揮作用［22］。hPDLSCs成骨分化時(shí)，miR-132［23］與 miR-21［24］的表達(dá)下調(diào)；過(guò)表達(dá)miR-132可能是通過(guò)抑制生長(zhǎng)分化因子5表達(dá)和激活NF-κB軸，降低成骨活性，從而抑制hPDLSCs的成骨作用［23］。miR-21表達(dá)下調(diào)能夠抑制細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)分子Smad5蛋白表達(dá)，導(dǎo)致RunX2下調(diào)，抑制 hPDLSCs的成骨作用［24］。研究表明，并非所有miRNAs都具有抑制成骨的作用。miR-26-5p在炎癥微環(huán)境中可通過(guò)抑制Wnt5a，激活Wnt/Ca2+通路，促進(jìn)hPDLSCs成骨分化［25］；miR-543可通過(guò)抑制ERBB2傳感器 TOB2 促進(jìn) hPDLSCs成骨分化［26］。

總之，miRNAs在牙周穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)中也是不可或缺的一環(huán)，其中 miR-21、miR-101、miR-1305、miR-23a、miR-132、miR-21等有抑制成骨形成的作用，而miR-26-5p和 miR-543 等可促進(jìn)成骨［12］。

3 miRNAs在牙周炎的診斷與治療中的作用

傳統(tǒng)牙周炎的診斷主要基于癥狀、體征、牙槽骨吸收及其形式、年齡、病程等［1］，但傳統(tǒng)的診斷方法不能完全反映出牙周炎的內(nèi)在變化。如何尋找牙周炎的生物靶標(biāo)進(jìn)行早期診斷及嚴(yán)重程度評(píng)估仍然是該領(lǐng)域的一個(gè)研究重點(diǎn)和難點(diǎn)。近年來(lái)，miRNAs在牙周炎診治中的作用日益引起重視。miRNAs用于牙周炎診斷時(shí)主要取材于唾液、齦溝液以及血清，因其樣本取材來(lái)源不同而有相對(duì)不同的miRNA標(biāo)記物。臨床研究發(fā)現(xiàn)，牙周炎病人唾液中 miR-143-3p含量最高［27］；唾液中miR-381-3p表達(dá)上調(diào)對(duì)牙周炎也具有診斷意義，且miR-381-3p與牙周袋深度呈正相關(guān)［28］。慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）時(shí)，齦溝液中 miR-1226 顯著降低［29］；CP伴糖尿病的病人齦溝液中miR-146a和miR-155表達(dá)水平也上調(diào)，而非手術(shù)治療6周后可降低至正常水平［30］。此外，牙周炎病人血清中miR-664a-3p，miR-501-5p及miR-21-3p也明顯上調(diào)［31］。上述miRNAs的顯著升高可能有助于牙周炎的診斷。

目前miRNAs在牙周炎治療中的應(yīng)用尚處于起步階段。該方法是使用載體將miRNAs模擬物或miRNAs抑制劑轉(zhuǎn)入細(xì)胞內(nèi)，通過(guò)抑制或增強(qiáng)相關(guān)靶基因的表達(dá)來(lái)發(fā)揮治療作用。在牙周炎小鼠模型中，Liu等［32］通過(guò)相關(guān)載體控釋miR-10a，成功地實(shí)現(xiàn)了局部T細(xì)胞募集，刺激它們分化為調(diào)節(jié)性T細(xì)胞，減輕了牙周炎癥反應(yīng)，減少了骨吸收。

4 問(wèn)題與展望

相關(guān)研究表明，miRNAs在牙周炎的發(fā)生、發(fā)展與牙周穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)中發(fā)揮了重要作用。miRNAs可通過(guò)調(diào)節(jié)靶基因表達(dá)，影響RANKL、Wnt等多種信號(hào)通路傳導(dǎo)，參與調(diào)節(jié)免疫與炎癥反應(yīng)及成骨、破骨活動(dòng)。但該領(lǐng)域尚存在許多亟待解決的問(wèn)題：miRNAs參與介導(dǎo)牙周炎癥反應(yīng)的確切機(jī)制尚有待進(jìn)一步闡明；診斷方面，如何界定不同年齡組、不同病情嚴(yán)重程度的牙周炎病人miRNAs檢測(cè)閾值？如何尋找高敏感性、高特異性的牙周炎miRNAs標(biāo)記物？治療方面，如何根據(jù)病人不同身體狀態(tài)與基礎(chǔ)疾病個(gè)體化選擇相對(duì)特異性miRNAs？如何確定適合的miRNAs治療濃度、適宜載體與給藥途徑？如何提高轉(zhuǎn)入效率、減少可能的不良反應(yīng)？這些都有待今后進(jìn)一步研究與探討。隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入，miRNAs在牙周炎中的作用機(jī)制以及在診斷與治療中的作用必將得到進(jìn)一步闡明，從而推動(dòng)牙周炎的相關(guān)基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用。