細(xì)胞因子在慢性牙周炎骨吸收中的作用

劉 艷，格根塔娜

（內(nèi)蒙古醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院口腔科，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010000）

慢性牙周炎（chronic periodontitis,CP）是由體內(nèi)、體外多種因素共同導(dǎo)致的，發(fā)生在牙周軟、硬組織的炎癥性疾病，常由于未經(jīng)治療的菌斑性牙齦炎緩慢發(fā)展而成。慢性牙周炎較為普遍，占牙周炎患者的95%左右，是引起牙周軟、硬組織炎癥的破壞性病變；其根本病因是牙周病原菌群作用于牙周支持組織時(shí)，引起牙齦退縮、牙槽骨吸收和牙齒脫落等臨床表現(xiàn)[1]，其中牙槽骨吸收是較具典型特征。牙槽骨是動(dòng)態(tài)變化的骨組織，在骨代謝的調(diào)節(jié)過程中，不斷地被降解及重新構(gòu)建，通過骨細(xì)胞群不斷地進(jìn)行再吸收與沉積來實(shí)現(xiàn)。牙槽骨吸收是骨代謝平衡被破壞的動(dòng)態(tài)最終結(jié)局，其主要效應(yīng)細(xì)胞是破骨細(xì)胞，而破骨細(xì)胞的生成、分化、成熟、激活、凋亡及其與成骨細(xì)胞、骨細(xì)胞共同作用的過程均需要細(xì)胞因子的介導(dǎo)調(diào)節(jié)，現(xiàn)就與慢性牙周炎骨吸收過程相關(guān)的典型細(xì)胞因子作一綜述。

1 OPG/RANK/RANKL 調(diào)節(jié)系統(tǒng)

破骨細(xì)胞是導(dǎo)致牙槽骨吸收的關(guān)鍵細(xì)胞，其生成、分化基礎(chǔ)是骨保護(hù)素（OPG）、破骨細(xì)胞分化因子（RANKL）、破骨細(xì)胞分化因子配體（RANK）。OPG/RANK/RANKL 調(diào)節(jié)系統(tǒng)對骨穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)控制至關(guān)重要，也是了解骨建模和骨重塑調(diào)控機(jī)制的關(guān)鍵途徑。

RANKL 是刺激破骨細(xì)胞形成的重要的細(xì)胞因子之一，由成骨細(xì)胞、骨髓基質(zhì)細(xì)胞、淋巴細(xì)胞分泌。它以同型三聚體蛋白的形式存在，通常經(jīng)與成骨細(xì)胞和活化的T 細(xì)胞膜結(jié)合而發(fā)揮功能。大多數(shù)刺激破骨細(xì)胞形成和活性的因子，都通過成骨細(xì)胞或者基質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)RANKL，以膜結(jié)合蛋白形式（mRANKL）或可溶性形式（sRANKL）分泌表達(dá)，而發(fā)揮效用。RANK 是RANKL 的受體，是TNF 受體超家族的同源三聚體跨膜蛋白成員。當(dāng)RANKL與破骨細(xì)胞及前成骨細(xì)胞表面的受體RANK 結(jié)合而行使功能時(shí)，可通過一系列的酶促級聯(lián)反應(yīng)，刺激RANKL 的增殖與分化，從而促成破骨細(xì)胞的形成、分化[2]。因此，RANKL 也被叫做破骨細(xì)胞分化因子。

OPG 是RANKL 的天然抑制劑，本質(zhì)上是一種可溶性的分泌型糖蛋白，常由成骨細(xì)胞和骨髓基質(zhì)細(xì)胞等多種類型細(xì)胞產(chǎn)生。OPG 通過與RANKL 競爭性結(jié)合受體RANK，阻止刺激性細(xì)胞與前成骨細(xì)胞相互作用，阻礙破骨細(xì)胞形成，防止骨質(zhì)吸收、流失，故而被稱作骨保護(hù)素。人體內(nèi)決定牙槽骨骨量和骨強(qiáng)度的因素很多，其中OPG與RANKL 的相對濃度最為重要[3]。OPG 是破骨細(xì)胞生成的負(fù)調(diào)節(jié)因子，RANKL 是破骨細(xì)胞生成的正調(diào)節(jié)因子，二者競爭性結(jié)合受體RANK，來調(diào)節(jié)慢性牙周炎的骨代謝平衡。與健康的牙周組織相比，慢性牙周炎中的RANKL 表達(dá)水平上調(diào)而OPG 表達(dá)水平下調(diào)。RANKL/OPG 比率的增高，通常伴隨著破骨細(xì)胞生成、分化的程度增加[4]。除此之外，慢性牙周炎的炎癥細(xì)胞內(nèi)有大量的RANKL 表達(dá)，這些細(xì)胞中包括淋巴細(xì)胞，并且活化的T 淋巴細(xì)胞和B 淋巴細(xì)胞還是比較主要的表達(dá)來源之一，表明OPG/RANKL/RANK 調(diào)節(jié)系統(tǒng)，積極參與并影響著慢性牙周炎的牙槽骨吸收的過程，在其中發(fā)揮了十分重要的作用。

2 腫瘤壞死因子α（TNF-α）

TNF-α 是一種多向性的先導(dǎo)性的細(xì)胞因子[5]，在炎癥性牙周組織中，常經(jīng)菌斑微生物中的脂多糖刺激后，由單核-巨噬細(xì)胞分泌而產(chǎn)生。經(jīng)齦溝液檢測證實(shí)，慢性牙周炎患者體內(nèi)可檢測到大量的TNF-α，且其水平高于牙周組織健康者，且炎性牙齦組織中TNF-α 的mRNA 表達(dá)水平也明顯升高[6]，說明TNFα與慢性牙周炎病變密切相關(guān)。TNF-α 可以誘導(dǎo)成骨細(xì)胞、基質(zhì)細(xì)胞、T 細(xì)胞及牙周膜細(xì)胞等多種類型的細(xì)胞表達(dá)RANKL，使RANKL與RANK 相互結(jié)合，從而加速破骨細(xì)胞的生成、增強(qiáng)破骨細(xì)胞的活性，也加速了慢性牙周炎的牙槽骨吸收。此外，TNF-α可傳導(dǎo)、激活核因子（NF-κB）信號通路，并使硬化蛋白表達(dá)上調(diào)[7]；還能夠使蛋白激酶R 樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK）信號通路得到激活，來抑制牙周膜干細(xì)胞的成骨分化能力[8]；也可使成骨細(xì)胞中osterix（OSX）和runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（RUNX2）的表達(dá)下調(diào)，使成骨細(xì)胞的活性降低[9]，以上表明TNF-α 參與并介導(dǎo)的多種信號通路都與牙槽骨吸收密不可分，且二者呈正相關(guān)。盡管TNF-α 不能直接誘導(dǎo)破骨細(xì)胞分化，但可直接增強(qiáng)骨細(xì)胞的RANKL 表達(dá)，促進(jìn)破骨細(xì)胞的生成及效能[10]，且TNF-α 在體內(nèi)、外均可通過直接刺激破骨細(xì)胞前體來促進(jìn)破骨細(xì)胞生成，促進(jìn)慢性牙周炎牙槽骨吸收，表明TNF-α 通過NF-κB 信號傳導(dǎo)激活上調(diào)硬化蛋白表達(dá)，導(dǎo)致骨質(zhì)流失。

3 白細(xì)胞介素（IL）

3.1 白細(xì)胞介素-4（IL-4）IL-4 于1982 年首次發(fā)現(xiàn)并命名，是一種多功能的活化的細(xì)胞因子。通過齦溝液檢測發(fā)現(xiàn)，IL-4 在患慢性牙周炎者內(nèi)的濃度明顯低于牙周健康者的濃度，說明IL-4與慢性牙周炎的牙槽骨吸收呈負(fù)相關(guān)。并且，IL-4 還可使OPG 的表達(dá)水平上調(diào)，使RANKL 和RANK 的表達(dá)水平下調(diào)，使得破骨細(xì)胞的生成和分化被阻礙，進(jìn)而阻礙骨吸收，加速骨礦化，在慢性牙周炎的牙槽骨代謝中發(fā)揮著關(guān)鍵的作用。除此之外，IL-4 可以阻礙破骨細(xì)胞前體分化為成熟的破骨細(xì)胞，或使其定向分化為單核細(xì)胞前體，使得破骨細(xì)胞數(shù)量大大減少。而且，IL-4 在阻止成熟的破骨細(xì)胞肌動(dòng)蛋白環(huán)的形成過程中，能夠防止破骨細(xì)胞的移動(dòng)，從而減少破骨細(xì)胞的生成，使慢性牙周炎的牙槽骨吸收過程受到阻礙，間接保護(hù)牙槽骨阻止其被溶解破壞[11]。

3.2 白細(xì)胞介素-6（IL-6）IL-6 是一種具有廣泛生物學(xué)效應(yīng)的炎性細(xì)胞因子，可由多種類型的細(xì)胞分泌產(chǎn)生，如活化的免疫細(xì)胞分泌及非免疫細(xì)胞，在影響免疫調(diào)節(jié)、介導(dǎo)炎癥反應(yīng)和參與組織代謝中都起到了關(guān)鍵作用。IL-6 可通過誘導(dǎo)成骨細(xì)胞中的RANKL 表達(dá)，抑制成骨細(xì)胞的分化，促使破骨細(xì)胞的激活、分化[12]。IL-6 還可與腫瘤壞死因子協(xié)同誘導(dǎo)破骨樣細(xì)胞形成[13]，增加破骨細(xì)胞前體的數(shù)量，使破骨細(xì)胞前體分化為成熟的破骨細(xì)胞發(fā)揮作用。并且，IL-6 對破骨細(xì)胞前體的刺激作用會(huì)增強(qiáng)其他促骨吸收因子的協(xié)同破骨過程，使得骨形成受阻，骨吸收加速，加劇了慢性牙周炎的牙槽骨的破壞溶解。

3.3 白細(xì)胞介素-10（IL-10）IL-10 最初是作為一種分子被鑒定發(fā)現(xiàn)出來的多功能因子，主要功能是抑制免疫增殖反應(yīng)，限制、減輕并終止炎癥反應(yīng)。IL-10可以通過下調(diào)促炎性細(xì)胞因子和趨化因子，如IL-6的合成分泌[14]，特異性中和上調(diào)IL-1 和TNF-α 的合成，從而積極調(diào)節(jié)骨內(nèi)穩(wěn)態(tài)、非穩(wěn)態(tài)及炎癥狀態(tài)的平衡。經(jīng)研究證實(shí)[15]，IL-10 的缺乏會(huì)導(dǎo)致牙槽骨的破壞吸收，說明IL-10與牙槽骨的代謝活動(dòng)密切相關(guān)。部分學(xué)者認(rèn)為，IL-10 具有強(qiáng)大的抗炎活性，是體內(nèi)較為重要的可以阻礙骨吸收的內(nèi)源性因子。因此，阻斷IL-10 很可能會(huì)加快牙槽骨的吸收，使牙槽骨的形成受到阻礙。研究報(bào)道[16]，IL-10 可增加OPG 的表達(dá)，減少RANKL 和集落刺激因子-1（CSF-1）受體激活劑的表達(dá)，即IL-10與OPG 作用效果相一致，共同保護(hù)牙槽骨，防止骨溶解流失。IL-10 還能夠負(fù)作用于破骨細(xì)胞前體細(xì)胞，阻礙破骨細(xì)胞的形成，使得破骨細(xì)胞數(shù)量減少，進(jìn)而阻礙牙槽骨的破壞吸收。

3.4 白細(xì)胞介素-33（IL-33）IL-33 是新近發(fā)現(xiàn)的白細(xì)胞介素-1（IL-1）細(xì)胞因子家族的重要成員，是一種大小約30 kDa 的蛋白質(zhì)，其特異性受體為ST2。IL-33 是一種核因子，當(dāng)細(xì)胞受到感染或物理化學(xué)損傷導(dǎo)致壞死時(shí)，其作為警報(bào)素從細(xì)胞核內(nèi)釋放出來，從而啟動(dòng)免疫反應(yīng)[17]。IL-33 也可作為細(xì)胞外警報(bào)蛋白，起到提示慢性牙周炎中的促炎特性的作用。研究顯示[18]，當(dāng)RANKL 和巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）同時(shí)存在的情況下，IL-33 能夠阻礙破骨細(xì)胞前體分化為破骨細(xì)胞，使破骨細(xì)胞數(shù)量不能增加，進(jìn)而抑制牙槽骨的破壞吸收。這與Ohori F 等[19]研究結(jié)果相符，即在RANKL 缺乏的情況下，IL-33能阻礙TNF-α 誘導(dǎo)下的破骨細(xì)胞生成的過程，從而防止牙槽骨吸收。在慢性牙周炎中，IL-33 可通過介導(dǎo)單核細(xì)胞向促炎細(xì)胞分化，引起肥大細(xì)胞脫顆粒，使促進(jìn)破骨細(xì)胞生成的因素有所提高，來加速破骨細(xì)胞生成，造成牙槽骨吸收。牙齦卟啉單胞菌可通過宿主免疫細(xì)胞來啟動(dòng)炎癥級聯(lián)反應(yīng)，使破骨細(xì)胞的募集與活性得到增加，從而誘導(dǎo)慢性牙周炎的牙槽骨吸收的發(fā)生。此外IL-33 在牙齦上皮細(xì)胞中的過度表達(dá)，會(huì)觸發(fā)RANKL 的表達(dá)，這會(huì)延緩并減低由牙齦卟啉單胞菌感染所誘導(dǎo)的牙槽骨吸收[20]，起到間接保護(hù)牙槽骨的作用。

4 轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）

TGF-β 是一種多功能的細(xì)胞因子，可積極影響并調(diào)節(jié)骨祖細(xì)胞向成骨細(xì)胞的分化和成熟，在骨形成及骨吸收平衡中發(fā)揮關(guān)鍵作用[21]。人類體內(nèi)存在3 種TGF-β 亞型，分別是TGF-β1、TGF-β2和TGFβ3，每種亞型由位于不同染色體上（分別位于19號、1號和14號染色體上）的基因編碼；其中TGF-β1在骨骼中的含量較高，可通過刺激間充質(zhì)干細(xì)胞增殖作用于局部的骨形成細(xì)胞（MSCs），刺激成骨細(xì)胞活性，使成骨細(xì)胞數(shù)量增加，加速新骨的形成[22，23]。Heo SC 等研究[24]證實(shí)，TGF-β 在濃度較低時(shí)，能刺激破骨細(xì)胞分化，隨著TGF-β 濃度升高，破骨細(xì)胞分化過程將被抑制，這與支持細(xì)胞RANKL/OPG 比率緊密關(guān)聯(lián)，即TGF-β 濃度較低時(shí)，會(huì)使RANKL/OPG 比率升高，使RANKL 主導(dǎo)的骨破壞作用占優(yōu)勢，反之同理，說明TGF-β 對骨組織的調(diào)節(jié)是雙向性的；將支持細(xì)胞去除后，不論TGF-β 高低，都可直接刺激并促進(jìn)破骨細(xì)胞分化、生成，表明TGF-β 參與調(diào)節(jié)骨代謝的過程離不開支持細(xì)胞的存在。

5 總結(jié)

慢性牙周炎牙槽骨吸收是動(dòng)態(tài)的骨代謝結(jié)局，參與此過程的眾多細(xì)胞因子發(fā)揮著不同的作用。部分細(xì)胞因子能促進(jìn)破骨細(xì)胞活性，抑制成骨細(xì)胞活性，從而增加破骨細(xì)胞數(shù)量，減少成骨細(xì)胞數(shù)量，促使牙槽骨吸收；還有部分細(xì)胞因子則與之相反，甚至多數(shù)細(xì)胞因子的具體作用還未清晰，有待更深入探究。了解細(xì)胞因子參與或?qū)е侣匝乐苎籽啦酃俏盏淖饔脵C(jī)制，有助于為臨床診治慢性牙周炎帶來新思路，是未來研究趨勢和重點(diǎn)，具有重要的意義。