劉乙臻 呂廣應(yīng) 綜述 王琳源 審校

牙周炎是由牙周菌斑微生物引起的，發(fā)生在牙齒周圍組織(包括牙齦、牙周膜、牙槽骨和牙骨質(zhì))的慢性炎癥性疾病，是臨床常見的口腔三大疾病之一，不僅是導(dǎo)致牙齒缺失的主要原因，也是其他系統(tǒng)性疾病如糖尿病、心腦血管疾病、關(guān)節(jié)炎等的誘發(fā)因素，嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量和全身健康。近年研究表明宿主對抗牙周致病菌的免疫應(yīng)答(包括固有免疫應(yīng)答和適應(yīng)性免疫應(yīng)答)在牙周炎的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮著重要作用。固有免疫應(yīng)答是體內(nèi)固有免疫細胞(單核/巨噬細胞、中性粒細胞、樹突細胞、肥大細胞等)和固有免疫分子(補體、急性期蛋白等)非特異性地識別、結(jié)合病原體及其產(chǎn)物或其他抗原性異物后被迅速活化，并產(chǎn)生相應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)，從而將病原體等抗原性物質(zhì)殺傷、清除的過程，是宿主抵御致病微生物的第一道防線。本文對目前國內(nèi)外關(guān)于固有免疫應(yīng)答在牙周炎中的作用研究進行綜述，說明固有免疫應(yīng)答在牙周炎發(fā)生中的作用和意義。

1 固有免疫細胞在牙周炎中的作用

1.1 單核/巨噬細胞

單核/巨噬細胞是免疫系統(tǒng)的重要成員之一，是免疫系統(tǒng)偵查入侵病原體及異質(zhì)性抗原的前哨，能夠啟動固有免疫反應(yīng)，其抗原呈遞作用對適應(yīng)性免疫的啟動也非常重要。根據(jù)巨噬細胞在不同細胞因子作用下的極化特點，分為M1型和M2型巨噬細胞，巨噬細胞在Th1細胞產(chǎn)生的白介素-2(interleukin-2，IL-2)和干擾素-γ(interferon-γ， IFN-γ)的作用下分化為M1型細胞，M1型細胞能產(chǎn)生高水平的一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)和促炎性細胞因子如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)和白介素-6(interleukin-6，IL-6)等，專職提呈抗原，參與正向免疫應(yīng)答，具有促炎性作用；巨噬細胞在Th2細胞產(chǎn)生的白介素-4(interleukin-4，IL-4)和白介素-13(interleukin-13，IL-13)的作用下分化為M2型細胞，M2型細胞能表達高水平的精氨酸酶(arginase-1，Arg-1)、FXⅢ-A及抗炎性細胞因子白介素-10(interleukin-10，IL-10)，僅有較弱抗原提呈能力，并通過分泌抑制性細胞因子下調(diào)免疫應(yīng)答，具有抑炎性作用。

巨噬細胞作為組織常駐細胞，是遇到外來抗原的第一個免疫細胞。隨著巨噬細胞在感染部位的聚集，暴露于更多刺激性物質(zhì)，如宿主衍生的細胞因子、趨化因子以及病原體配體,分化為不同表型的巨噬細胞，M1巨噬細胞和M2巨噬細胞，通過與病原微生物的相互作用，分泌促炎性細胞因子和趨化因子，不僅參與微生物的吞噬還促進炎癥的產(chǎn)生，有實驗證明，M1巨噬細胞是牙齦卟啉單胞菌(P.gingivalis)感染小鼠的主要局部組織浸潤細胞[1]，牙周炎患者病變牙齦組織中主要浸潤細胞是M1巨噬細胞，同時也發(fā)現(xiàn)少量M2巨噬細胞，釋放抗炎因子IL-10,但其水平明顯低于促炎因子。誘導(dǎo)性一氧化氮合酶(induced nitric oxide synthase， iNOS)是經(jīng)典的M1巨噬細胞促炎因子，動物實驗發(fā)現(xiàn)iNOS敲除大鼠的骨密度和骨體積明顯增高，與P.gingivalis感染的正常大鼠相比，P.gingivalis感染的iNOS敲除大鼠破骨細胞數(shù)量明顯減少，破骨細胞分化減弱，促炎性細胞因子IL-1對骨吸收的促進作用也明顯減弱，表明牙周炎時，在P.gingivalis刺激下M1型巨噬細胞可通過分泌iNOS促進破骨細胞分化，加重牙槽骨吸收[2]，此外，也可分泌細胞因子，誘導(dǎo)適應(yīng)性免疫應(yīng)答對抗病原菌感染，牙周病原體可以激活單核細胞，單核細胞提呈抗原給CD4+T細胞，導(dǎo)致人類的CD4+T細胞分泌的白介素-17(interleukin-17, IL-17)增加[3]， IL-17可通過激活NF-kB信號通路上調(diào)某些基質(zhì)金屬蛋白酶的表達[4]，進而加重牙周炎患者的病變程度。而在炎癥緩解期，則主要是M2巨噬細胞發(fā)揮作用，分泌抗炎性細胞因子，促進組織修復(fù)。

1.2 樹突細胞

樹突狀細胞(dendritic cells，DCs) 是專門的抗原提呈細胞，在補充和激活固有免疫細胞，傳遞協(xié)同刺激信號給初始T細胞，觸發(fā)適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮重要作用，其分泌的細胞因子能極大地影響固有免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的質(zhì)量。單核細胞來源的樹突細胞(monocyte derived dendritic cells，MDDCs) 的成熟會伴隨著CD1a減少和細胞表面MHC-Ⅱ及協(xié)同刺激因子CD80、CD86表達的增加，促進抗原提呈，活化CD4+T和CD8+T細胞，從而促進機體的免疫反應(yīng)。而漿細胞樣樹突細胞(plasmacytoid dendritic cells，PDC)表達低水平的MHC-Ⅱ和協(xié)同刺激因子，高水平的CD123，不能刺激抗原特異性T細胞增殖，進而減弱機體的免疫應(yīng)答。DCs處于非成熟狀態(tài)時具有吞噬細菌能力，能抵抗微生物入侵，但同時牙周抗原也可通過促炎性細胞因子間接調(diào)節(jié)DCs細胞的功能。暴露于P.gingivalis后，牙齦組織細胞如成纖維細胞、角質(zhì)細胞會分泌促炎性細胞因子，DCs細胞在這些促炎性細胞因子刺激下，誘導(dǎo)Th2和Treg細胞的增殖，而Th2細胞可促進M2型巨噬細胞分化，分泌抗炎性細胞因子，Treg細胞也可分泌抗炎性細胞因子，減輕炎癥反應(yīng)；當(dāng)DCs細胞與細菌直接作用時，DCs細胞會誘導(dǎo)Th1細胞擴增，Th1細胞可促進M1型巨噬細胞分化，分泌促炎性細胞因子，加重炎癥反應(yīng)[5]，此外P.gingivalis來源LPS會識別TLR2，并誘導(dǎo)DCs成熟，這說明P.gingivalisLPS可誘導(dǎo)人DCs細胞產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶-9，提示當(dāng)DCs遇到P.gingivalisLPS后會加速組織損傷和牙齦中白細胞浸潤[6],加重炎癥反應(yīng)。DCs的初始成熟與趨化因子受體7(chemokine receptor 7，CCR7)密切相關(guān)。牙周感染后，CCR7可調(diào)節(jié)DCs細胞遷移到淋巴節(jié)點(lymph node，LN)，然后DCs捕獲、加工、處理抗原，通過MHC-Ⅰ向CD8+T細胞提呈抗原，通過MHC-Ⅱ向CD4+T細胞提呈抗原，誘導(dǎo)淋巴細胞的增殖，激活未致敏的初始 T 細胞和抗原特異性B細胞分化成漿細胞，調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)，與牙周炎的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)[7]。

1.3 中性粒細胞

中性多形核白細胞(polymorphonuclear leukocyte，PMN)又稱中性粒細胞(neutrophil)，是最早對菌斑生物膜做出反應(yīng)的免疫細胞。PMN的數(shù)目異常和功能缺陷都會增加牙周炎的易感性和嚴(yán)重程度。PMN表面不僅具有細胞趨化反應(yīng)受體，還有與細胞吞噬有關(guān)的受體─Fc受體。中性粒細胞是移動最快的哺乳動物細胞，牙齦組織中的PMN沿著由結(jié)合上皮中IL-8和細胞間黏附分子1(ICAM-1)形成的趨化梯度穿過結(jié)合上皮移至感染部位，在補體和抗體的協(xié)同作用下吞噬細菌，通過氧化或非氧化機制殺滅胞內(nèi)的細菌，隨后PMN由巨噬細胞攝取清除。最新研究發(fā)現(xiàn)，牙周炎患者外周血白細胞趨化作用有缺陷，會增加其在組織中的移動時間，從而造成相應(yīng)組織損傷[8]。PMN募集和趨化功能的障礙會導(dǎo)致抗炎信號缺乏，促炎性IL-17、G-CSF表達增高，外周血中PMN數(shù)量不斷增高，同時持續(xù)表達的IL-17會促進牙周膜細胞表達核因子kB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand，RANKL)，抑制骨保護素(osteoprotegerin，OPG)表達，加重骨吸收。此外，在與菌斑微生物相互作用的過程中，激活的PMN不僅吞噬和殺滅胞內(nèi)細菌，還合成釋放酶、前列腺素等生物活性物質(zhì)破壞牙周組織結(jié)構(gòu)，如彈性蛋白酶和膠原蛋白酶的增多，會引起組織膠原纖維的解聚，增加局部組織的滲透性，從而增加了牙周炎的易感性，導(dǎo)致牙周組織損傷。研究發(fā)現(xiàn)局限型侵襲性牙周炎與PMN的過度激活有關(guān)，PMN相關(guān)的促炎性細胞因子高表達，而吞噬功能發(fā)生障礙，會使應(yīng)激反應(yīng)過度，病原體清除不力，加重牙周局部的炎癥程度[9]。此外，PMN還可以通過呼吸爆發(fā)機制產(chǎn)生活性氧(reactive oxygen species，ROS)，過量的ROS會對組織細胞造成損傷[10]?？偟膩碚f，在牙周炎的病變組織中，一方面牙周致病菌的細胞成分和炎性因子引起高敏性PMN的激活、聚集，從而加速ROS的產(chǎn)生，另一方面組織損傷可通過產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物、炎癥介質(zhì)及氧化蛋白質(zhì)激活PMN，進而加重局部炎癥程度和組織損傷。

1.4 肥大細胞

肥大細胞(mast cells)是炎癥介質(zhì)的有效來源，激活后的肥大細胞能產(chǎn)生組胺、白三烯、前列腺素、蛋白酶和一些細胞因子及趨化因子，能吸引PMN 到達炎癥感染區(qū)域，清除細菌，同時肥大細胞還可以吞噬并加工細菌抗原以提呈抗原給T細胞，進而參與適應(yīng)性免疫反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)健康牙齦組織中僅有少量肥大細胞，而在牙周炎的病變牙齦組織中肥大細胞以及脫顆粒肥大細胞明顯增多，且與牙周炎的炎癥程度和組織損傷密切相關(guān)，表明肥大細胞參與牙周炎的發(fā)病過程[11]。Malcolm等[12]研究發(fā)現(xiàn)，P.gingivalis感染肥大細胞缺乏小鼠和正常小鼠后，P.gingivalis感染的正常小鼠牙槽骨吸收明顯，而肥大細胞缺乏小鼠則未出現(xiàn)明顯牙槽骨吸收，表明肥大細胞參與牙槽骨的吸收過程。與正常小鼠相比，肥大細胞缺乏小鼠的TNF和IL-6表達降低，提示肥大細胞可能通過產(chǎn)生TNF 和IL-6參與牙周炎的發(fā)病過程。Sushma等[13]人實驗發(fā)現(xiàn)，在牙周炎癥感染組織中肥大細胞數(shù)量要多于健康牙齦組織，這說明肥大細胞的數(shù)量和牙周炎有關(guān)。組胺可破壞組織屏障，造成水腫并促進細胞浸潤，而組胺是肥大細胞分泌最豐富的產(chǎn)物，有動物實驗研究發(fā)現(xiàn)抑制大鼠對組胺的攝取能抑制破骨細胞的產(chǎn)生和激活[14]，也表明肥大細胞可通過組胺促進牙槽骨的吸收，從而加重牙周炎癥程度。

2 固有免疫分子在牙周炎中的作用

2.1 補體

補體是血清和體液中一組具有酶活性的蛋白質(zhì)，能調(diào)節(jié)免疫和炎癥信號通路，調(diào)節(jié)宿主體內(nèi)穩(wěn)態(tài)，是固有免疫與適應(yīng)性免疫之間聯(lián)系的一個重要紐帶。發(fā)生細菌感染時，宿主體內(nèi)的補體活化，通過補體自身的抗菌作用及免疫細胞的活化，清除微生物，加強免疫，達到控制炎癥的作用。一旦補體系統(tǒng)失調(diào)則會打破宿主的菌群平衡，導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的發(fā)生和組織破壞。補體有三種抗菌作用：直接殺菌作用，調(diào)理素作用和吞噬作用。有些補體如C5b-9膜攻擊復(fù)合物能夠直接溶解細菌細胞膜，導(dǎo)致細菌死亡，,即直接殺菌作用。調(diào)理素作用即補體片段在病原體的目標(biāo)表面沉積，通過與吞噬細胞表面的特定受體結(jié)合，如通過C3a和C5a激活G蛋白偶聯(lián)受體C3aR和C5aR，刺激中性粒細胞、單核細胞及巨噬細胞的識別、攝入和破壞作用。IgG抗體和C3片段都是經(jīng)典調(diào)理素，C3片段中的CR3和CR4是iCR3的特異性受體，細菌經(jīng)過補體iC3b調(diào)理后，即能被白細胞表面受體CR3識別，細菌與吞噬細胞發(fā)生黏附并陷入吞噬細胞，從而吞噬細菌。此外，補體可以刺激白細胞分泌TNF和GM-CSF，調(diào)節(jié)輔助性T細胞和巨噬細胞，提高細胞免疫和T細胞依賴的抗體分泌，增強機體免疫力。在牙周炎發(fā)病過程中，補體作為固有免疫分子，一方面通過調(diào)動機體防御反應(yīng)，保護宿主，另一方面還可以直接作用于免疫細胞或通過調(diào)控信號傳導(dǎo)通路，協(xié)助病原菌進一步感染和破壞牙周組織，協(xié)同Toll樣受體放大固有免疫和炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致組織損傷[15]。

在炎癥條件下，GCF在血清中含有高達70%至80%濃度的補體。且從牙周炎患者收集的GCF含有比來自健康個體的GCF更高濃度的活化補體片段[16]，通過C3轉(zhuǎn)化測定，發(fā)現(xiàn)誘導(dǎo)實驗性牙齦炎的人類志愿者的活化補體會隨著臨床炎癥參數(shù)的升高而進行性升高[17]，相反，正在接受治療的牙周炎患者炎癥的緩解導(dǎo)致補體活性降低，如GCF中C3-C3c轉(zhuǎn)化率的降低。這些結(jié)果都說明牙周炎時系統(tǒng)失衡，補體過度活化，促進炎癥反應(yīng)的發(fā)生和組織破壞，因此如果能抑制補體的過度活化，可以緩解牙周炎癥的發(fā)展。

2.2 急性期蛋白

發(fā)生炎癥時，急性期蛋白(acute phase proteins，APP)血漿濃度會出現(xiàn)增加或減少,這種反應(yīng)稱為急性期反應(yīng)。C-反應(yīng)蛋白(c-reactive protein，CRP)是最強的APP之一。急性組織損傷后，在24～48 h內(nèi)血清或血漿中CRP水平增高，在急性期達到高峰，隨炎癥或創(chuàng)傷的減弱而降低，因此，CRP水平的高低可為炎癥及相關(guān)疾病過程的診斷、監(jiān)控及治療提供信息。研究發(fā)現(xiàn)牙周炎患者血清中CRP質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于健康對照組，且血漿和齦溝液中CRP水平與牙周炎的炎癥程度密切相關(guān)[18]，而目前尚不知道牙齦組織是否能產(chǎn)生CRP，但牙周治療后牙周炎患者血漿和GCF中CRP水平下降，表明CRP參與牙周炎的發(fā)病過程[19]。乳鐵蛋白(lactoferrin，LF)是一種特別表達分布的急性期蛋白，僅在PMN次級顆粒中大量存在，在其他白細胞中不存在，在血漿中微量存在。有研究報道，與健康者相比，牙齦炎和牙周炎患者齦溝液中LF含量增高，且其含量與炎癥臨床指標(biāo)相關(guān)[20]，提示GCF中LF可作為評估牙周治療效果的一個有效指標(biāo)。

2.3 Toll-like受體

Toll 樣受體 (toll like receptors，TLRs) 是固有免疫系統(tǒng)中的模式識別受體(pattern-recognition receptors，PRR)，是固有免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁，能識別微生物表面的高度保守結(jié)構(gòu)并通過細胞間信號通路活化固有免疫細胞，激發(fā)固有免疫應(yīng)答。到目前為止，人類中發(fā)現(xiàn)有十種TLR，能識別病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)。根據(jù)PAMPs類型可將TLRs分兩類，一類主要識別由脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成的PAMPs，另一類主要識別由核苷酸組成的PAMPs。有研究發(fā)現(xiàn)，與健康牙周組織相比，慢性牙周炎患者的牙周組織中TLR2和TLR4表達明顯增高，表明TLR2和TLR4參與牙周炎的發(fā)病過程[21]。TLR2缺失小鼠感染后牙周炎癥更嚴(yán)重，有更明顯的牙槽骨喪失，但是IL-1β、TNF-α等促炎性細胞因子也明顯減少[22]，說明TLR2既參與抗炎因子產(chǎn)生也參與促炎因子產(chǎn)生，具有抗炎和促炎的雙重作用。Sahingu[23]發(fā)現(xiàn)牙周炎患者的TLR9基因表達明顯上調(diào)，提示牙周炎中牙槽骨吸收可能由TLR9調(diào)控。

2.4 防御素

防御素包括α-防御素和β-防御素，不僅能增強固有免疫系統(tǒng)，還能通過促進單核細胞、T淋巴細胞、樹突細胞及肥大細胞向炎癥感染位點的趨化作用來增強適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。α-防御素主要存在于結(jié)合上皮中，由多形核白細胞表達。研究發(fā)現(xiàn)牙周袋中細菌侵入組織和高水平的蛋白酶激活會引起α2巨球蛋白激活水平升高，而宿主-抗原通過硫酸皮膚素和α2巨球蛋白相互作用可導(dǎo)致直接滅活或清除防御素。因此，在牙周炎中α2巨球蛋白水平升高會降低防御素水平[24]。β-防御素包括hBD1、hBD2 和hBD3，主要存在于齦溝上皮，由黏膜上皮細胞表達，hBDs可通過與趨化因子受體6(chemokine receptor 6，CCR6)的相互作用刺激抗原提呈細胞樹突細胞和記憶性T細胞向細菌入侵位點趨化，促進機體的免疫反應(yīng)。Liu等[25]研究發(fā)現(xiàn)與健康牙齦組織相比，慢性牙周炎患者的病變牙齦組織中hBD3蛋白表達水平降低，而hBD3 mRNA表達水平增高，推測牙齦組織中hBD3蛋白表達減少是因為牙周炎時局部組織對hBD3的消耗，hBD3在牙周炎的發(fā)病過程中可能發(fā)揮保護性作用。

3 展 望

綜上所述，宿主的固有免疫應(yīng)答是一把雙刃劍，在發(fā)揮著對牙周組織防御保護作用的同時，也可造成牙周組織損傷。牙周炎的發(fā)生發(fā)展是宿主的免疫保護和免疫破壞機制不平衡所致。理解宿主固有免疫應(yīng)答在牙周炎發(fā)生過程中的重要作用及可能的機制，有助于闡明牙周炎的發(fā)生機制，為牙周炎的防治提供理論基礎(chǔ)和防治原則，并為牙周炎新療法的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。