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        基質(zhì)金屬蛋白酶對種植體周圍炎影響的研究進展

        2022-11-25 16:24:01王騰飛白國輝綜述范芹審校
        海南醫(yī)學(xué) 2022年12期
        關(guān)鍵詞:植體齦溝種植體

        王騰飛,白國輝綜述 范芹審校

        1.遵義醫(yī)科大學(xué),貴州 遵義 563000;2.遵義醫(yī)科大學(xué)附屬口腔醫(yī)院種植科,貴州 遵義 563099

        基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)是一類重要的蛋白水解酶,在牙周病、糖尿病、心血管疾病、癌癥等疾病中均有廣泛研究。種植體周圍炎與牙周病在病因、發(fā)病機制、診斷、治療等方面均有相似之處,但其疾病進展更快、預(yù)后更差,因此其早期診斷及預(yù)防尤其重要。MMPs作為重要的生物標(biāo)志物之一,近年來在種植體周圍疾病中的研究逐漸深入,本文就MMPs與種植體周圍炎的關(guān)系進行綜述,以期指導(dǎo)臨床。

        1 MMPs的概念、分類及功能

        1.1 MMPs簡介 MMPs是一類高度保守的鋅離子、鈣離子依賴的內(nèi)肽酶家族,它們參與炎癥過程及宿主損傷反應(yīng)[1]?;|(zhì)金屬蛋白酶組織抑制因子(tissue inhibitors of MMP,TIMP)是內(nèi)源性蛋白質(zhì)調(diào)節(jié)因子,能夠可逆性抑制MMPs的活性,使其在特定組織中表達(dá)。MMPs和TIMPs之間的不平衡通常導(dǎo)致不可逆的牙周和種植體周圍破壞性病理過程,包括種植體周圍炎[2]。

        1.2 MMPs分類及功能 MMPs家族根據(jù)結(jié)構(gòu)和底物的選擇性分為6個蛋白酶組:膠原酶、明膠酶、基質(zhì)溶解素、基質(zhì)降解素、膜型MMPs(MT-MMPs)和其他未分類的MMP。研究表明,膠原酶(MMP-1、MMP-8、MMP-13和MMP-18)可以降解骨骼和韌帶的基礎(chǔ)—三螺旋纖維膠原蛋白;明膠酶(MMP-2和MMP-9)參與不同的細(xì)胞過程,包括血管生成和神經(jīng)發(fā)生,這些蛋白酶可以降解基底膜成分,進而導(dǎo)致細(xì)胞死亡;基質(zhì)溶解素(MMP-3、MMP-10和MMP-11)是降解細(xì)胞外基質(zhì)片段的小蛋白酶;基質(zhì)降解素(MMP-7和MMP-26)處理細(xì)胞表面分子并消化細(xì)胞外基質(zhì)成分;MT-MMPs具有膠原蛋白分解活性,并可能激活一些蛋白酶和細(xì)胞表面的成分[3]。

        2 MMPs與種植體周圍炎

        種植體周圍炎是一種影響種植體骨結(jié)合的病理狀態(tài),其特征是以菌斑為始動因素的種植體周圍黏膜炎癥和持續(xù)進展的種植體周圍骨組織丟失,它是導(dǎo)致種植失敗的重要原因[4]。根據(jù)最近的一項薈萃分析估計,歐洲、南美和北美種植體周圍黏膜炎和種植體周圍炎的加權(quán)平均患病率分別為43%和22%,而在一項前瞻性研究中顯示,我國患者和種植體水平的種植體周圍炎略有減少,分別為19%和11.2%,并且發(fā)現(xiàn)種植體周圍炎的發(fā)病率隨著時間的推移而增加[5]。目前種植體周圍炎缺乏可預(yù)測和有效的治療干預(yù)措施,MMPs作為重要的指示生物標(biāo)志物之一,可提供對種植體周圍炎治療反應(yīng)的量化測量[6]。

        2.1 參與植體周圍組織破壞的MMPs種類和來源 現(xiàn)階段研究表明,至少有6種MMPs(MMP-1、MMP-2、MMP-7、MMP-8、MMP-9、MMP-13)能夠在種植體周圍齦溝液(peri-implant crevicular fluid,PICF)中檢出,且在種植體周圍炎中的檢出濃度明顯高于健康植體,說明這些MMPs可能參與植體周圍組織的破壞[7-10]。研究表明,齦溝上皮及成纖維細(xì)胞可表達(dá)MMP-1、MMP2、MMP-7、MMP-8、MMP-13,參與牙周組織降解[11];此外,MMP-9可源于齦溝上皮、多形核中性粒細(xì)胞及破骨細(xì)胞,與骨吸收關(guān)系密切[12]。

        2.2 幾種主要MMP s對種植體周圍炎的影響 MMP-8是目前與種植體周圍炎關(guān)系最密切的生物標(biāo)志物之一,早在1997年進行的一項橫斷面研究中顯示,與健康植體患者相比,種植體周圍炎患者的PICF中MMP-8水平升高[13]。研究表明,種植體周圍炎手術(shù)治療后PICF中MMP-8水平顯著降低,并與探針深度變化一致[14]。KARATAS等[15]通過對牙周炎、種植體周圍病變及健康植體患者的牙齦組織活檢進行比較,發(fā)現(xiàn)牙周炎、種植體周圍黏膜炎和種植體周圍炎組MMP-8水平相似,均高于健康組。近年來,SORSA等[16]研發(fā)的活性MMP-8分子即時檢驗(aMMP-8 utilized in point-of-care testing,aMMP-8POCT)在各種研究中獨立驗證,作為牙周炎、種植體周圍炎的輔助診斷、篩查和預(yù)后工具,具有良好的效果,其敏感性及特異性分別為75%~85%和80%~90%。MMP-9是齦溝液中主要的明膠酶,也被研究作為種植體周圍炎的候選診斷標(biāo)志物。王麗娟等[17]發(fā)現(xiàn)MMP-9水平可以較好地反映種植體周圍組織的健康狀況,MMP-9的檢測結(jié)果與牙周病的臨床指征(牙周探針深度、菌斑指數(shù)、牙齦出血指數(shù)等)的檢測結(jié)果一致,提示MMP-9水平可以較好地反映牙周炎周圍組織及種植體周圍組織的健康狀況。這與余道信等[18]的研究結(jié)果一致,種植患者術(shù)后齦溝液中MMP-9是種植體周圍黏膜炎及種植體周圍炎的獨立危險因素,能夠有效反映種植體周圍組織炎癥情況。在ZHANG等[19]的報告中,種植體周圍炎患者PICF和牙齦卟啉單胞菌(porphyromonasgingivalis,P.g)感染的人巨噬細(xì)胞中MMP-9的表達(dá)均上調(diào)。此外,MMP-1、MMP-2也與種植體周圍炎關(guān)系密切,IRSHAD等[20]認(rèn)為種植體周圍成纖維細(xì)胞中炎癥介質(zhì)和MMP-1的持續(xù)上調(diào)可能在種植體周圍炎的發(fā)病機制中發(fā)揮作用。在去除P.g后,種植體周圍成纖維細(xì)胞持續(xù)誘導(dǎo)白介素1β(Interleukin1β,IL-1β)和MMP-1的表達(dá),這表明與牙周病相比,種植體周圍的炎癥病變更具有侵襲性和持久性。有證據(jù)表明,MMP-1/TIMP-1水平的降低可能是種植體周圍臨床附著喪失的一個指標(biāo),可將檢測MMP-1與TIMP-1結(jié)合作為種植體周圍疾病的預(yù)后標(biāo)志物。李雋等[21]發(fā)現(xiàn)齦溝液中MMP-2表達(dá)水平可能與種植體周圍黏膜炎的發(fā)生發(fā)展有關(guān),且與炎性因子、氧化應(yīng)激相關(guān)物質(zhì)、種植體周臨床指標(biāo)關(guān)系密切,可能對種植體周圍黏膜炎的發(fā)展具有一定的預(yù)測價值。

        2.3 MMPs破壞種植體周圍組織的可能機制 牙槽骨的改建由成骨細(xì)胞和破骨細(xì)胞共同完成,在生理狀態(tài)下骨改建趨于平衡,但在病理條件下,這種平衡會被打破。骨吸收是種植體周圍炎特征性病變之一,有研究發(fā)現(xiàn),MMP-9可以協(xié)同MMP-1,徹底降解Ⅰ型膠原,從而破壞牙周組織和骨基質(zhì)的完整性,參與骨基質(zhì)的吸收過程。劉麗等[22]的動物實驗結(jié)果表明,MMPs在種植術(shù)后植體周圍損傷骨組織的吸收、愈合和骨重建中起重要作用,MMP-2、MMP-9可降解損傷的骨基質(zhì),促進破骨細(xì)胞的募集和破骨細(xì)胞性骨吸收的進行。近來,CHE等[23]研究發(fā)現(xiàn)凝集素樣氧化型低密度脂蛋白受體1(lectin-type oxidized LDL receptor 1,LOX-1)可以調(diào)節(jié)P.g誘導(dǎo)的MMP-2和MMP-9的表達(dá),進而加速細(xì)胞外基質(zhì)的分解。這與ZHANG等[19]的實驗結(jié)果一致,研究表明MMP9參與了種植體周圍炎的進展過程,并受LOX-1和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2的調(diào)節(jié),LOX-1/MMP-9信號通路可能是種植周炎的潛在藥物靶點。在炎癥進程中,炎癥介質(zhì)刺激可增加MMPs基因編碼的mRNA及分泌的酶原,KURASHIKI等[24]研究表明,炎癥反應(yīng)可通過核因子κB和c-Jun氨基末端蛋白激酶通路刺激中性粒細(xì)胞及巨噬細(xì)胞對MMP-2、MMP-9的表達(dá)和激活,進而引起組織破壞。髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體(the triggering receptor expressed on myeloid cells,TREM)屬于模式識別受體細(xì)胞受體家族,其中可溶性TREM-1(The soluble form of TREM-1,sTREM-1)與炎癥性疾病關(guān)系最為密切,sTREM-1可與肽聚糖識別蛋白(peptidoglycan recognition protein 1,PGLYRP1)結(jié)合,在TEIXEIRA等[25]的實驗中,種植體周圍炎患者的sTREM-1/PGLYRP1/MMP-8軸表達(dá)水平較健康植體高,提示這些標(biāo)記物也參與種植體周圍的炎癥過程,臨床相關(guān)性sTREM-1/PGLYRP1/MMP-8軸可作為牙周和種植體周圍疾病的有效標(biāo)志物。

        2.4 MMPs在種植體周圍炎早期診斷中的作用 與牙周炎相比,種植體周圍病變更強烈的炎癥特征會增加快速進展的風(fēng)險,這突出了早期診斷的重要性。從口腔液體(唾液、齦溝液等)中獲得的宿主反應(yīng)和微生物生物標(biāo)志物的潛在作用已被用作牙周病的輔助診斷工具。與傳統(tǒng)臨床檢查方法相比,宿主反應(yīng)分子的濃度可能代表更準(zhǔn)確、實時的疾病進展情況,微生物特征和種植體周圍多種宿主反應(yīng)生物標(biāo)記物的組合可以更精確地評估疾病狀態(tài)模型。WANG等[26]發(fā)現(xiàn)在PICF水平齒密螺旋體與TIMP-2結(jié)合可增強對病變部位的診斷能力。在L?HTEENM?KI等[27]的研究中,aMMP-8 POCT正確診斷了所有26例種植體周圍炎和26例健康種植體患者,并發(fā)現(xiàn)aMMP-8 PoCT在診斷種植體周圍炎和健康種植體方面比牙周指標(biāo)和其他生物標(biāo)記物準(zhǔn)確得多。

        2.5 MMPs與種植體周圍炎治療的關(guān)系MMPs與種植體周圍炎治療的作用是相互的,一方面種植體周圍炎的治療會引起MMPs濃度與活性的變化,另一方面,MMPs也可以作為監(jiān)測種植體周圍炎治療效果的指標(biāo),甚至作為分子靶點,輔助提高治療效果。BHAVSAR等[28]比較了種植體周圍炎手術(shù)和抗菌治療前后MMP-8的變化情況,發(fā)現(xiàn)在治療后三個月PICF中MMP-8濃度顯著降低,并且降低趨勢也與臨床檢查相一致。GHIGHI等[7]比較了機械清創(chuàng)前后MMPs的變化,31例連續(xù)患者被分為三組(種植體周圍炎,n=11;牙周炎,n=10;健康,n=10),MMP-2、MMP-8、MMP-12和MMP-13在兩個病理組中均顯著高于健康組,然后在比較牙周炎組和種植周組時,沒有發(fā)現(xiàn)差異。關(guān)于TIMP分析,與健康組和牙周炎組相比,種植周組TIMP-2釋放顯著增加。通過免疫組化進一步分析了TIMP-2在植體周圍的表達(dá),證實與牙周炎相比,種植體周圍組織中TIMP-2的表達(dá)增加,這表明牙周炎組織對基礎(chǔ)治療有反應(yīng),而種植體周圍組織的反應(yīng)有限,這可能與種植體表面生物膜清創(chuàng)不足有關(guān)。吸煙者種植體周圍炎病變在光化學(xué)治療和局部抗生素治療后,兩組的MMP-1在9個月和12個月時較基線顯著降低,并與臨床檢查一致[29]。激光治療可以清除植體表面的菌斑生物膜,促進種植體-牙齦界面的生物學(xué)封閉,促進骨結(jié)合,近年來在臨床運用中取得了一定的療效[30]。研究表明,摻鉺鉻釔鈧鎵石榴石(Er,Cr:YSGG)激光治療可以顯著降低種植體周圍炎PICF中MMP-9、TIMP-1的表達(dá),提高機械清創(chuàng)的治療效果[31]。治療種植體周圍炎可以使MMPs的表達(dá)下調(diào),反過來MMPs也可作為監(jiān)測種植體周圍炎治療效果的指標(biāo)。其中aMMP-8是目前篩選和檢測與牙周炎和種植體周圍炎相關(guān)的牙周組織破壞并監(jiān)測其治療效果的最有效的生物標(biāo)志物之一[27]。有研究表明MMP-8響應(yīng)性水凝膠是按需口服局部給藥的一個有希望的候選者,其優(yōu)點是利用種植體周圍炎癥組織中MMP-8的高表達(dá),將攜帶藥物的水凝膠靶向作用于炎癥區(qū)域,但目前仍缺乏動物試驗結(jié)果的支持[32]。GOLUB等[6,33]研究發(fā)現(xiàn)基于MMPs的宿主調(diào)節(jié)藥物是治療慢性牙周炎安全有效的輔助藥物,其循證證據(jù)優(yōu)于局部緩釋抗菌劑及激光治療,其中多西環(huán)素被發(fā)現(xiàn)是最有效的MMPs抑制劑,其原理是全身應(yīng)用亞抗微生物劑量的多西環(huán)素,通過作用MMPs,達(dá)到緩解牙周炎癥過程和膠原分解反應(yīng)的效果。種植體周圍炎與牙周炎具有相似性,種植體周圍炎對全身疾病的影響和宿主調(diào)節(jié)療法對其的有效性仍需進一步研究。

        3 結(jié)語

        種植體周圍炎目前缺乏有效的預(yù)防和治療措施,相較于牙周炎,種植體周圍炎更難控制和治療,相關(guān)因素尚不清楚。aMMP-8 POCT因其快速、準(zhǔn)確的特點有望廣泛運用于臨床種植體周圍炎的社區(qū)篩查、早期診斷及疾病預(yù)后監(jiān)測,未來可結(jié)合微生物或其他生物標(biāo)志物提高其診斷能力。目前,國內(nèi)外關(guān)于MMPs對種植體周圍炎影響的文獻較少,作用機制仍不明確,但近年來隨著研究的深入,以MMPs為靶向的藥物治療有望成為機械清創(chuàng)、手術(shù)治療的輔助方式。

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