特異性促炎癥消退介質(zhì)在牙周炎中的研究進(jìn)展

劉音辰

中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心，長(zhǎng)沙410011

牙周炎是以菌斑生物膜為始動(dòng)因素的牙周組織炎癥性、破壞性疾病。牙周炎易感性，以及牙周持續(xù)的炎癥反應(yīng)狀態(tài)與許多菌斑及宿主相關(guān)因素有關(guān)。目前認(rèn)為，局部菌群失調(diào)是牙周炎的始動(dòng)因素，宿主不當(dāng)?shù)拿庖邞?yīng)答才是引起牙周組織破壞的原因[1]。

過(guò)去，炎癥的消退一度被認(rèn)為是炎癥環(huán)境中趨化因子的稀釋減少了中性粒細(xì)胞（polymorphonuclear，PMN）趨化和募集，進(jìn)而發(fā)生的“被動(dòng)過(guò)程”。數(shù)十年來(lái)，不斷有學(xué)者發(fā)現(xiàn)炎癥消退過(guò)程涉及大量免疫細(xì)胞和相關(guān)介質(zhì)的參與，是一個(gè)程序化的“主動(dòng)過(guò)程”，任一環(huán)節(jié)缺失或不足都會(huì)造成炎癥狀態(tài)的遷延[2]。不完善的促炎或促炎癥消退機(jī)制，以及兩者之間的失衡狀態(tài)都可能造成牙周炎的病理進(jìn)展[3]。

二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）屬于Ω-3多不飽和脂肪酸，為必需氨基酸。EPA和DHA 在人體有廣泛的生物活性，在牙周炎中的抗炎作用也獲得了大量研究[4]。近20 年來(lái)，學(xué)者在自限性急性炎癥的滲出液中發(fā)現(xiàn)了一系列EPA 或DHA 為底物合成的具有抗炎和促進(jìn)炎癥消退作用的內(nèi)源性脂質(zhì)化學(xué)介質(zhì)，稱(chēng)為特異性促炎癥消退介質(zhì)（specialized pro-resolving mediators，SPM），包括消退素（resolvins）、保護(hù)素（protectins）和噬消素（maresins）等。

SPM 局部用藥在多個(gè)動(dòng)物疾病模型中都被證實(shí)能夠促進(jìn)疾病恢復(fù)，改善炎癥結(jié)果。SPM 可以中止并逆轉(zhuǎn)慢性炎癥階段，促進(jìn)炎癥快速消退，促進(jìn)組織愈合，并進(jìn)一步促進(jìn)組織再生[5]。除了經(jīng)典的炎癥消退作用外，具有保守結(jié)構(gòu)的SPM 在宿主防御，疼痛，器官保護(hù)和組織再生的作用都有相關(guān)研究[6]。飲食調(diào)整和小分子模擬物替代的潛在可能性使這些食物來(lái)源的脂質(zhì)介質(zhì)吸引了許多研究者關(guān)注。本文就SPM 及其在牙周炎中作用的研究現(xiàn)狀作一綜述。

1 SPM概況

1.1 SPM的分類(lèi)

消退素分為E 類(lèi)（resolvins E，RvE）和D 類(lèi)（resolvins E，RvD）。RvE（RvE1～RvE3）來(lái)源于EPA，EPA 經(jīng)阿司匹林乙酰化的環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX）2 或細(xì)胞色素P450 單加氧酶催化生成18-羥基二十碳五烯酸，由PMN通過(guò)5-脂氧合 酶（lipoxygenase，LOX） 通路合成RvE1 和RvE2[7]，由嗜酸性粒細(xì)胞通過(guò)小鼠12/15-LOX或人15-LOX通路合成RvE3[8]。

RvD 包括RvD1～RvD6[9-10]，由DHA 經(jīng)15-LOX催化生成17-羥基二十二碳六烯酸，再由PMN 通過(guò)5-LOX 通路合成。保護(hù)素與RvD 有相同的中間體17-羥基二十二碳六烯酸，是其經(jīng)環(huán)氧化后形成的帶有特殊共軛三烯雙鍵結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，包括PD1和PDx，在神經(jīng)系統(tǒng)中合成的PD1 被命名為神經(jīng)保護(hù)素（neuroprotectin，NP）D1[11]。RvD 和PD 都有阿司匹林觸發(fā)的相應(yīng)異構(gòu)體，包括AT-RvD1～ATRvD4 和AT-PD1[12-13]，由阿司匹林乙?；疌OX-2 催化合成。

噬消素的發(fā)現(xiàn)時(shí)間相對(duì)較晚[14]。在巨噬細(xì)胞中，12-LOX 催化DHA 在碳14 位上發(fā)生脂氧合作用生成14-羥基二十二碳六烯酸，由5-LOX 催化生成環(huán)氧化中間體經(jīng)水解后生成MaR1[13-14]。此環(huán)氧化中間體經(jīng)可溶性環(huán)氧化物水解酶催化生成MaR2[15]。

1.2 SPM的生物合成

炎癥理想的發(fā)生發(fā)展和消退包含多個(gè)關(guān)鍵檢查點(diǎn)和時(shí)空維度的種類(lèi)轉(zhuǎn)換，最終恢復(fù)機(jī)體穩(wěn)態(tài)。炎癥消退的相關(guān)通路若在轉(zhuǎn)換過(guò)程中受到影響，則會(huì)轉(zhuǎn)為慢性炎癥[6]。炎癥發(fā)展早期誘導(dǎo)產(chǎn)生的促炎介質(zhì)，如前列腺素（prostaglandin，PG）E2、PGD2，在一定時(shí)間點(diǎn)可以通過(guò)上調(diào)PMN 的環(huán)磷酸腺苷，從而上調(diào)15-LOX 的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，誘導(dǎo)免疫細(xì)胞合成SPM，該過(guò)程稱(chēng)為炎癥介質(zhì)的“種類(lèi)轉(zhuǎn)換”[16-17]。低劑量阿司匹林可以直接促進(jìn)含有COX-2 的細(xì)胞合成SPM 異構(gòu)體參與炎癥消退過(guò)程[6]，這一點(diǎn)不同于其他非甾體類(lèi)抗炎藥物[18]，且無(wú)須經(jīng)歷種類(lèi)轉(zhuǎn)換過(guò)程。

除此之外，凋亡PMN 經(jīng)胞葬作用進(jìn)入巨噬細(xì)胞，加上PMN 及血小板來(lái)源囊泡的胞間傳遞為不同極化狀態(tài)下的巨噬細(xì)胞提供多種前體并調(diào)節(jié)SPM 合成[17,19]。Dalli 等[20]發(fā)現(xiàn)，巨噬細(xì)胞與PMN來(lái)源囊泡共培養(yǎng)可以上調(diào)表達(dá)RvD5、MaR1、PD1、RvE2和RvE1等多種介質(zhì)，這種作用依賴(lài)特定的G 蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptor，GPCR）[20]。

1.3 SPM在牙周組織中的含量

SPM 通過(guò)特異性GPCR 發(fā)揮作用，意味著SPM 的作用具有組織和細(xì)胞特異性[19]。Cianci等[21]對(duì)人牙周膜干細(xì)胞行液相色譜-三重四極桿質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，其中可檢測(cè)到RvD1（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為45.5 pg），RvD2（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為60.5 pg），RvD5（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為19.7 pg），RvD6（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為88.7 pg），RvE2（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為69.2 pg），RvE3（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為215.9 pg），PD1（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為63.1 pg）和噬消素（每5×106個(gè)細(xì)胞里含量為11.3 pg）及多個(gè)生物活性中間產(chǎn)物。

2 SPM的功能

Headland 等[2]對(duì)前期相關(guān)工作總結(jié)提出，完善的炎癥消退過(guò)程應(yīng)符合的基本標(biāo)準(zhǔn)包括：1）限制或終止PMN 浸潤(rùn)；2）調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和趨化因子；3）介導(dǎo)PMN 凋亡和隨后巨噬細(xì)胞的胞葬作用；4）使巨噬細(xì)胞由M1 型轉(zhuǎn)為M2 型；5）促使未凋亡細(xì)胞返回血液或淋巴系統(tǒng)內(nèi)，巨噬細(xì)胞與樹(shù)狀突細(xì)胞離開(kāi)炎癥作用部位；6）獲得性免疫的調(diào)節(jié)作用；7）介導(dǎo)組織修復(fù)。炎癥消退的最后階段即組織內(nèi)重歸穩(wěn)態(tài)，無(wú)纖維化或瘢痕組織形成。SPM 可參與以上所有階段的促炎癥消退功能。SPM 的核心功能在于對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)控[18,22]。SPM可以促使巨噬細(xì)胞由M1 型轉(zhuǎn)為M2 型，增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的胞葬作用，增加對(duì)PMN 和細(xì)菌的吞噬，促進(jìn)抗炎因子釋放。

3 SPM在牙周炎中的作用

3.1 對(duì)牙周組織細(xì)胞的作用

Khaled 等[23]通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，RvD1 可以逆轉(zhuǎn)牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis）培養(yǎng)上清液對(duì)牙齦成纖維細(xì)胞的毒性作用，抑制生長(zhǎng)調(diào)節(jié)致癌基因和單核細(xì)胞趨化蛋白-1表達(dá)，上調(diào)TGF-β1表達(dá)。

白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1 和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 能夠刺激牙周膜細(xì)胞（periodontal ligament cell，PDLC）生成PGE2，加入RvD1 后，PGE2 的合成顯著性減少，并且當(dāng)PDLC 與健康人來(lái)源單核細(xì)胞共同培養(yǎng)時(shí)，RvD1能夠顯著減少I(mǎi)L-1刺激下PGE2的合成[24]。

馬飛等[25-26]建立了大鼠牙周炎模型，在其尾靜脈行RvD1 給藥后，實(shí)驗(yàn)組牙齦組織中IL-1β、IL-6 表達(dá)下降，齦溝液中IL-1β、TNF-α、IL-6水平下降。Du 等[27]從健康人群前磨牙分離PDLC，發(fā)現(xiàn)MaR1 可以促進(jìn)脂多糖處理后PDLC 的存活，抑制凋亡，調(diào)節(jié)自噬，下調(diào)LPS 刺激下的促炎癥因子表達(dá)。

3.2 牙槽骨保護(hù)及組織再生功能

牙周炎患者PMN 激活產(chǎn)生PGE2 等炎癥介質(zhì)介導(dǎo)牙槽骨喪失[6]。Hasturk 等[28]建立兔牙周炎模型，局部應(yīng)用RvE1，發(fā)現(xiàn)軟組織和骨組織喪失減少，局部破骨細(xì)胞浸潤(rùn)減少。RvE1 通過(guò)結(jié)合破骨細(xì)胞的BLT1 受體，減少PMN 數(shù)量，抑制破骨細(xì)胞增殖，并通過(guò)核因子κB 受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）通路抑制破骨細(xì)胞分化和骨吸收，但不引發(fā)破骨細(xì)胞凋亡或影響其存活[29]。ChemR32 也是RvE1 的特異性受體，在過(guò)表達(dá)ChemR32 的小鼠使用結(jié)扎絲誘導(dǎo)牙周炎形成，發(fā)現(xiàn)牙槽骨吸收程度較野生型明顯減輕[30]。Mizraji 等[31]建立P. gingivalis刺激性牙周炎模型，使用RvD2 處理小鼠6 周后，其牙齦組織相較于對(duì)照組CD4+T細(xì)胞更少，M2型巨噬細(xì)胞數(shù)增加，RANKL 表達(dá)下調(diào)，骨保護(hù)素表達(dá)增加，提示RvD2 對(duì)牙槽骨的保護(hù)作用。唐彩金等[32]對(duì)大鼠牙周炎模型尾靜脈注射RvD1，發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組牙周袋深度、牙齦指數(shù)、松動(dòng)度、牙槽骨喪失量均低于陰性對(duì)照組。

組織再生失敗往往源于炎癥控制不力，炎癥抑制劑如環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX）抑制劑或TNF-α 受體拮抗劑，無(wú)法有效逆轉(zhuǎn)這一現(xiàn)象，而相關(guān)受體介導(dǎo)的炎癥消退機(jī)制可以取得較好的效果[5]。對(duì)兔牙周炎模型進(jìn)行RvE1 局部注射能夠促進(jìn)組織再生，增強(qiáng)病灶局部成骨活性，恢復(fù)95%以上喪失的骨組織，且垂直向和水平向上的骨喪失均有恢復(fù)[33]。一項(xiàng)體外實(shí)驗(yàn)[24]中，低濃度RvD1 能夠促進(jìn)PDLC 的增殖和遷移，促進(jìn)堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子合成，提示其在創(chuàng)口關(guān)閉和組織再生中的作用。

間充質(zhì)干細(xì)胞和其分化的基質(zhì)細(xì)胞都有炎癥消退介質(zhì)相應(yīng)的受體表達(dá)。SPM 能夠促進(jìn)干細(xì)胞分化為成纖維細(xì)胞和成骨細(xì)胞，從而促進(jìn)傷口愈合和骨再生?，F(xiàn)有組織工程研究中普遍關(guān)注外源性細(xì)胞支架和細(xì)胞對(duì)組織再生的作用，然而若炎癥消退機(jī)制能夠充分發(fā)揮作用，外源性細(xì)胞和支架并不是必需的[5]。這一觀點(diǎn)為組織再生提供了新的視角和思路。

3.3 對(duì)牙周致病菌的作用

口腔菌群的活躍性和組成與局部環(huán)境密切相關(guān)，牙周組織PMN 的持續(xù)募集可能正是齦下菌斑難以控制的原因[3]。SPM 本身并沒(méi)有直接的抗菌作用，炎癥消退作用可以改變炎癥狀態(tài)造成的牙周菌群失調(diào)，其組成逐漸接近健康人群，牙周致病菌的毒力因子大大減少，使用抗炎癥藥物無(wú)法達(dá)到同樣效果[5]。

Hasturk 等[33]在兔口腔內(nèi)引入外源性P.gingivalis后發(fā)現(xiàn)，牙菌斑細(xì)菌總量增加，厭氧菌比例增加；在未聯(lián)合使用機(jī)械或抗菌藥治療的前提下，局部應(yīng)用RvE1 就會(huì)造成P.gingivalis的消失。隨后Lee 等[34]在大鼠口內(nèi)單獨(dú)放置結(jié)扎絲以模擬炎癥狀態(tài)下自然發(fā)生的菌群失調(diào)，未人為引入其他牙周致病菌，對(duì)菌斑微生物進(jìn)行α 和β 多樣性分析發(fā)現(xiàn)，菌斑微生物相對(duì)豐度更高，種類(lèi)更為豐富；應(yīng)用RvE1 后，菌斑微生物種類(lèi)和豐度逐漸接近誘導(dǎo)前的基線(xiàn)狀態(tài)。

Wang 等[35]發(fā)現(xiàn)，局限性侵襲性牙周炎患者外周血的噬消素通路標(biāo)記物14-羥基二十二碳六烯酸明顯降低，巨噬細(xì)胞的12-LOX 和MaR1 表達(dá)明顯降低，給予1 nmol·L-1的MaR1 就可增加胞內(nèi)活性氧生成，恢復(fù)PMN 受損的吞噬作用和巨噬細(xì)胞對(duì)P.gingivalis和伴放線(xiàn)放線(xiàn)桿菌的清除。

4 應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)

現(xiàn)有的抗炎藥物最終都會(huì)引起免疫抑制現(xiàn)象，SPM 在分子和細(xì)胞水平發(fā)揮的作用與抗炎癥介質(zhì)不同[16,36]，作為替代方案有望減少藥物治療不良反應(yīng)。當(dāng)前細(xì)菌耐藥問(wèn)題日益嚴(yán)重，利用炎癥消退機(jī)制減少抗生素暴露，對(duì)于治療牙周炎十分重要[37]。小分子合成SPM 模擬物可以抵抗在體內(nèi)環(huán)境中的失活，性質(zhì)更加穩(wěn)定，臨床實(shí)用性更好，是未來(lái)的研究方向之一。

盡管如此，SPM 在牙周炎領(lǐng)域的研究仍面臨許多挑戰(zhàn)：1）SPM 對(duì)牙周組織及牙周致病菌的作用機(jī)制仍不清楚；2）SPM 的生成分泌和作用具有組織特異性，需要篩選具有牙周組織效應(yīng)的SPM種類(lèi)；3）SPM 表達(dá)存在時(shí)空順序性，牙周炎不同分期及分級(jí)下SPM 表達(dá)譜尚不明確，對(duì)牙周炎治療和用藥缺乏指導(dǎo)性；4）盡管現(xiàn)有研究中SPM 的應(yīng)用濃度普遍較低，對(duì)較大的動(dòng)物獲得的實(shí)驗(yàn)效果卻不如小型動(dòng)物顯著[36]，因此對(duì)SPM 進(jìn)行廣泛的臨床試驗(yàn)前需確定合適的應(yīng)用濃度。

利益沖突聲明：作者聲明本文無(wú)利益沖突。