謝雨桐 ，胡穎哲，高鵬玉，徐全臣

近年來，隨著“口腔-腸軸”機(jī)制的提出，牙周炎和腸道菌群之間的密切聯(lián)系越來越受到關(guān)注[1]。牙周炎作為一種由菌斑生物膜引發(fā)、多種影響因素參與、可引起宿主免疫炎性反應(yīng)的疾病不僅會(huì)導(dǎo)致牙周支持組織的破壞，甚至?xí)：θ斫】礫2]。牙周炎時(shí)的口腔細(xì)菌被吞咽至胃腸道，通過改變腸道原本的微生物群，從而導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，在腸道疾病患者的腸腔內(nèi)容物和腸道黏膜組織中可發(fā)現(xiàn)大量口腔細(xì)菌聚集[3]，并且腸道菌群失調(diào)所導(dǎo)致的全身性疾病。例如，炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)的患者被發(fā)現(xiàn)可同時(shí)患有牙周炎[4]。IBD是一種非特異性的慢性腸道疾病，它同時(shí)受到遺傳、感染、環(huán)境、免疫反應(yīng)等多種因素影響[5]。雖然IBD主要影響腸道，但該疾病的腸外表現(xiàn)往往很明顯，其中口腔就是主要受累的部位之一，口腔受累的病例可高達(dá)50%，對(duì)于兒童IBD而言可高達(dá)80%[6]。IBD患者往往具有口腔潰瘍、牙齦炎、牙周炎等非特異性炎癥表現(xiàn)[7]。人類的腸道包含一個(gè)復(fù)雜的基因庫(kù)，該基因庫(kù)源自人類腸道中1×1010個(gè)微生物群[8]，微生物群大致分為5個(gè)主要門，即厚壁菌門、擬桿菌門、放線菌門、變形菌門、疣狀菌門。這些分類群的改變與腸黏膜免疫損傷有關(guān)，而口腔細(xì)菌則是導(dǎo)致腸道菌群改變的重要誘因之一[9]。

1 腸道菌群失調(diào)對(duì)牙周炎的影響

口腔病變?cè)贗BD患者中很常見，因?yàn)閮烧叨寂c宿主免疫反應(yīng)和局部菌群失調(diào)所介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)息息相關(guān)[6]。學(xué)者們發(fā)現(xiàn)IBD患者牙周炎的患病率較高，IBD患者中有更多位點(diǎn)的臨床附著喪失≥ 4 mm[7]。在口腔衛(wèi)生的情況相似的條件下，IBD和牙周病之間的聯(lián)系也在兒童發(fā)病的IBD中被發(fā)現(xiàn)[10]。有證據(jù)顯示在IBD患者的結(jié)腸活檢中牙周致病菌具核梭桿菌(Fusobacteriumnucrelatum，F(xiàn)n)的檢出率升高，炎癥組織活檢中鑒定的Fn菌株比從對(duì)照患者健康組織中分離的Fn菌株更具侵襲性[11]。雖然IBD患者的口腔菌群組成與健康對(duì)照組之間存在差異，但這種差異在口腔生態(tài)系統(tǒng)中的原因尚不清楚，有待進(jìn)一步的研究。另一方面，F(xiàn)igueredo等[12]檢測(cè)了IBD患者和對(duì)照受試者的血清、牙齦后發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照受試者相比IBD患者齦溝液中的IL-4水平偏低，而血清中IL-18水平偏高。IBD重癥患者往往伴隨較為嚴(yán)重的牙槽骨吸收，這可能是由于齦溝液中低水平的IL-4對(duì)破骨細(xì)胞活性抑制作用受限[13]。同樣，IL-18作為炎癥因子之一，能夠激活NF-κB信號(hào)通路促進(jìn)成纖維細(xì)胞及中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞等炎性細(xì)胞分泌基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinses，MMPs)，從而造成牙周組織的破壞[14-15]。由此，可以推斷IBD可通過腸道菌群失調(diào)產(chǎn)生的細(xì)胞因子與慢性牙周炎相聯(lián)系。

2 牙周炎對(duì)腸道菌群的影響

研究表明，口腔細(xì)菌能夠擴(kuò)散到結(jié)腸，這在牙周炎等情況下最為明顯，其中特定的細(xì)菌，即具核素梭菌和牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis，Pg)占主體。在結(jié)腸中，這些細(xì)菌可以改變腸道的微生物群的組成，導(dǎo)致腸道生態(tài)失調(diào)[16]。

在一項(xiàng)平行觀察病例對(duì)照研究中，研究人員利用16S rRNA基因的高通量測(cè)序，確定并比較牙周炎患者與牙周健康對(duì)照者的腸道微生物組的組成，結(jié)果顯示牙周炎患者腸道菌群的多樣性降低并且種類發(fā)生了改變，其顯著特征是厚壁菌/擬桿菌比率增加，以及細(xì)菌門、疣狀菌和變形菌的富集[17]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也有相似的結(jié)論：在給小鼠灌胃牙齦卟啉單胞菌10個(gè)周期后，對(duì)小鼠回腸內(nèi)容物測(cè)序，顯示Pg給藥小鼠腸道菌群中厚壁菌占比55.4%、擬桿菌占比38.7%，對(duì)照組小鼠腸道菌群中厚壁菌占比72.8%、擬桿菌占比17.0%，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[18]。在同一作者之前的一項(xiàng)研究中[19]，Pg給藥小鼠的腸道菌群中厚壁菌門減少，擬桿菌門升高。在屬水平上，未分類的S24-7和普雷沃菌增加，梭狀芽孢菌減少。上述動(dòng)物實(shí)驗(yàn)都說明了口腔細(xì)菌腸道易位定植是引起腸道生態(tài)失調(diào)的病因之一。牙周炎患者無論牙周狀況如何，均能在個(gè)體的腸道微生物群中都檢測(cè)到大量與牙周破壞和炎癥相關(guān)的口腔菌群[20]。

牙周炎經(jīng)治療炎癥得到控制后腸道菌群也發(fā)生改變。在一項(xiàng)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，研究者們使用牙周基礎(chǔ)治療的方法治療經(jīng)結(jié)扎誘導(dǎo)牙周炎的小鼠，牙周炎小鼠經(jīng)過基礎(chǔ)治療后，顯示出腸屏障恢復(fù)的趨勢(shì)，研究人員又進(jìn)一步分析了牙周基礎(chǔ)治療后小鼠腸道微生物群的變化：異桿菌、巴氏桿菌、孢子桿菌的數(shù)量明顯減少，而生殖菌和雙歧桿菌的相對(duì)豐度增加[21]。此外，一項(xiàng)益生菌調(diào)節(jié)腸道菌群改善牙槽骨丟失的實(shí)驗(yàn)表明：在卵巢切除(OVX)大鼠中，益生菌可顯著防止炎癥性牙槽骨吸收，益生菌通過豐富的丁酸產(chǎn)生菌提高腸道丁酸的生成，改善了OVX大鼠的腸道屏障受損程度，降低了腸道通透性，并且由于OVX大鼠被摘除了卵巢，益生菌能夠抑制大鼠體內(nèi)因雌激素分泌受限所導(dǎo)致的以IL-17A和TNF-α等炎性細(xì)胞因子升高為特征的炎性反應(yīng)，盡管具體機(jī)制尚不清楚，但在動(dòng)物模型中口服某些益生菌菌株已顯示出抑制牙槽骨丟失的有效性[22-24]。

3 牙周炎影響腸道菌群的可能途徑

3.1 腸內(nèi)途徑

牙周病原微生物的毒力因子及其引起的腸道炎癥可能導(dǎo)致腸道通透性增強(qiáng)[25]。腸道屏障雖然具有多層防御，包括黏液層、緊密連接蛋白、腸道完整性和腸道免疫，但腸道防御機(jī)制受多種因素的影響，如分泌性IgA減少和免疫力普遍降低可能進(jìn)一步削弱腸道屏障增加腸道通透性，導(dǎo)致內(nèi)毒素、肽聚糖和微生物DNA等細(xì)菌產(chǎn)物進(jìn)入腸道免疫系統(tǒng)[26]。上述細(xì)菌產(chǎn)物與腸細(xì)胞表面的TLR和細(xì)胞內(nèi)NLR相互作用，從而觸發(fā)IL-1、IL-6、IL-8等細(xì)胞因子生成，進(jìn)一步加重腸道炎性反應(yīng)[27]。

此外，在生理?xiàng)l件下，由于受到胃酸和堿性膽汁的保護(hù)，口腔菌群很少進(jìn)入腸道[28]。在健康個(gè)體中，頂葉細(xì)胞通過H+/K+ATP酶分泌H+進(jìn)入胃腔，然后將主細(xì)胞分泌的胃蛋白酶原轉(zhuǎn)化為胃蛋白酶，防止口腔細(xì)菌在腸道內(nèi)傳播[29]。然而，牙周炎患者的口腔菌群明顯不同于口腔健康人群，例如，Pg在牙齦炎和牙周炎患者中顯著升高，由于Pg具有耐酸性，部分Pg可通過胃進(jìn)入腸道，破壞腸道內(nèi)穩(wěn)態(tài)[30-31]。已有研究證實(shí)在患有與胃酸缺乏相關(guān)的胃功能障礙患者以及IBD患者中，口腔細(xì)菌在腸道定植概率顯著增加[3，32]。雖然部分口腔細(xì)菌具有耐酸性但目前還不清楚進(jìn)入胃腸道的牙周病原體如何在胃酸和堿性膽汁中存活。

3.2 血液途徑

在牙周炎發(fā)生發(fā)展過程中，牙周局部炎癥一般能通過被破壞的袋上皮及附近結(jié)締組織中的膠原纖維和基質(zhì)進(jìn)入全身血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致菌血癥或內(nèi)毒素血癥，從而擴(kuò)散至全身[33]。近年來提出的“口腔-腸道-肝軸”機(jī)制[34]認(rèn)為肝臟和口腔之間的聯(lián)系可能是通過受損的腸道屏障實(shí)現(xiàn)的，腸道屏障通透性增加能使口腔細(xì)菌及其產(chǎn)物和從口腔直接轉(zhuǎn)移到體循環(huán)，相反，牙周炎患者血液中的口腔致病菌也能透過受損的腸道屏障在腸道定植。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)性牙周炎模型的血液、心臟、肺臟、肝臟等全身器官中均檢測(cè)到了具核梭桿菌基因組DNA，這提示牙周炎時(shí)口腔細(xì)菌能通過血液進(jìn)行全身的系統(tǒng)性傳播[35-37]。有研究人員在部分慢性牙周炎患者血液中發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌血清型k菌株TW295能夠刺激肝細(xì)胞產(chǎn)生γ干擾素(interferon gamma，IFN-γ)，加速腸道的炎性反應(yīng)，但是口服相同菌株并沒有產(chǎn)生相似的效果，進(jìn)一步佐證口腔致病菌可通過血液循環(huán)到達(dá)腸道引發(fā)或加重腸道炎癥[38]。

3.3 IL-17/Th17免疫途徑

人體的免疫反應(yīng)可以分為先天性免疫和適應(yīng)性免疫，兩種免疫反應(yīng)共同維持著組織穩(wěn)態(tài)，如果二者之間相互作用的平衡被打破則可能導(dǎo)致慢性炎癥和自身免疫，這被認(rèn)為是免疫介導(dǎo)炎癥性疾病(immune mediated inflammatory diseases，IMIDs)發(fā)生和進(jìn)展的主要潛在原因，其中Th17細(xì)胞及其關(guān)鍵細(xì)胞因子IL-17在適應(yīng)性免疫反應(yīng)中發(fā)揮了關(guān)鍵作用[39]。白細(xì)胞介素17(interleukin-17，IL-17)是一種高度通用的促炎性細(xì)胞因子，對(duì)宿主防御、組織修復(fù)、炎癥疾病發(fā)病機(jī)制等多種過程至關(guān)重要[40]。有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)通過酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)分析了來自小鼠腸系膜淋巴結(jié)、腹股溝淋巴結(jié)和脾臟的PMA/離子霉素刺激的淋巴細(xì)胞培養(yǎng)上清液中IL-17的水平，與對(duì)照組小鼠相比，Pg給藥小鼠產(chǎn)生的IL-17數(shù)量顯著增加，由此證實(shí)Pg可升高小鼠全身炎癥細(xì)胞因子水平，并在腸系膜淋巴結(jié)中誘導(dǎo)Th17反應(yīng)[27]。其次，菌群失調(diào)被認(rèn)為是誘導(dǎo)屏障組織產(chǎn)生保護(hù)性免疫反應(yīng)的主要因素，牙周炎癥產(chǎn)生的大量口腔細(xì)菌在腸道中富集，并且其毒性產(chǎn)物和局部組織產(chǎn)生的促炎因子，如TNF-α、IL-1β等能刺激腸道屏障產(chǎn)生免疫反應(yīng)，其中以IL-17影響最為顯著[41]。但與此同時(shí)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)雖然在動(dòng)物模型中，IL-17與牙周感染關(guān)系密切，但Th17細(xì)胞在人類中的生理作用并不明顯[42]。動(dòng)物模型和人體生理之間的差異可能與實(shí)驗(yàn)小鼠自身微生物的可控性以及所處實(shí)驗(yàn)環(huán)境的清潔程度有關(guān)，在實(shí)驗(yàn)室中抗原暴露的程度較低，但是人體是持續(xù)處在復(fù)雜的微觀環(huán)境中的，所以兩者實(shí)驗(yàn)結(jié)果會(huì)存在差異[43-44]，即便如此，多組牙周炎患者的齦溝液中也記錄到IL-17升高[44]。這些結(jié)果表明，腸道菌群失調(diào)和由此產(chǎn)生的內(nèi)毒素血癥和以Th17主導(dǎo)的腸道免疫反應(yīng)可能是慢性牙周炎和全身系統(tǒng)性疾病之間關(guān)聯(lián)的機(jī)制。

4 腸道菌群失調(diào)影響牙周炎的可能途徑

4.1 微生物途徑

IBD引起的全身炎癥是否會(huì)導(dǎo)致口腔菌群的改變，從而導(dǎo)致生態(tài)失調(diào)，加劇口腔炎癥，目前并沒有確切的報(bào)道，但是已有研究證實(shí)一些慢性炎癥性疾病如糖尿病、系統(tǒng)性紅斑狼瘡或類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎均能響口腔菌群的組成[45-47]。此外，有學(xué)者構(gòu)建了兩種結(jié)腸炎小鼠模型[48]，一種是用葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)小鼠結(jié)腸炎癥，另一種則是用檸檬酸桿菌使小鼠發(fā)生結(jié)腸炎。研究人員們?cè)趦山M模型中均發(fā)現(xiàn)小鼠的唾液和口腔黏膜的微生物群落產(chǎn)生了改變，其中主要產(chǎn)生變化的是螺旋體、雙變形菌和乳酸菌；它們?cè)谏囿w上減少，在唾液中反而增加。有研究分析了未患有IBD的牙周炎患者和患牙周炎的IBD患者牙周袋內(nèi)的微生物群，結(jié)果顯示IBD患者牙周袋內(nèi)細(xì)粒彎曲桿菌和齒垢密螺旋體的水平更高，而且牙周破壞程度更嚴(yán)重[49]。

4.2 免疫途徑

IBD是一種由局部微生物失調(diào)及免疫穩(wěn)態(tài)失衡共同引起的腸道慢性炎癥，雖然IBD是一種系統(tǒng)性疾病，主要影響腸道，但并不局限于腸道。該疾病通常伴隨著大量腸外表現(xiàn)(extraintestinal manifesta-tions，EIM)，例如，關(guān)節(jié)炎、葡萄膜炎、牙齦炎、牙周炎、口炎等[50]。EIM的發(fā)病機(jī)制并不明確，但據(jù)目前的研究可知EIM的發(fā)生與腸道疾病發(fā)病過程中交叉反應(yīng)有關(guān)[51]。抗原的交叉反應(yīng)性是指當(dāng)外源抗原與自身抗原結(jié)構(gòu)相似時(shí)，就會(huì)觸發(fā)自身免疫反應(yīng)[52]。當(dāng)腸道處于炎癥狀態(tài)時(shí)，腸道中的Th1/Th17淋巴細(xì)胞被激活，然后進(jìn)入滑膜組織中觸發(fā)炎癥反應(yīng)[50]。EIM也可能是簡(jiǎn)單地從促炎狀態(tài)發(fā)展而來的，它會(huì)導(dǎo)致特定的細(xì)胞和趨化因子的上調(diào)，從而導(dǎo)致宿主免疫失調(diào)[4，12]。在IBD中，抗原提呈細(xì)胞與T輔助細(xì)胞的相互作用導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的激活，活化的巨噬細(xì)胞產(chǎn)生廣泛活躍的炎癥細(xì)胞因子，包括腫瘤壞死因子[53]。TNF還可以通過NF-κB通路進(jìn)一步增強(qiáng)炎癥反應(yīng)，從而導(dǎo)致各種白細(xì)胞介素、細(xì)胞和趨化因子的上調(diào)[54]。

5 小 結(jié)

綜上所述，將牙周炎與腸道狀況聯(lián)系起來的機(jī)制包括共同的風(fēng)險(xiǎn)因素、口腔細(xì)菌的直接作用以及炎癥介質(zhì)的影響。根據(jù)目前的研究我們了解到口腔微生物群可能對(duì)胃腸系統(tǒng)的健康有很大影響。事實(shí)上，無論牙周狀態(tài)如何，口腔細(xì)菌都可以通過吞咽進(jìn)入腸道微生物群，但在宿主患有牙周炎癥時(shí)大量的口腔細(xì)菌會(huì)在腸道中定植。我們推測(cè)口腔細(xì)菌是通過腸內(nèi)途徑、血液途徑、IL-17/Th17免疫途徑在腸道中聚集，而疾病的嚴(yán)重程度和宿主的遺傳易感性也會(huì)促進(jìn)口腔細(xì)菌的異位定植。然而，這方面的研究仍處于起步階段，需要進(jìn)一步研究才能得出確切的結(jié)論。不僅如此，進(jìn)入胃腸道的Pg如何在胃酸和堿性膽汁中存活、調(diào)節(jié)口腔和結(jié)腸黏膜間免疫細(xì)胞遷移的機(jī)制也有待進(jìn)一步闡明。不過，良好的口腔衛(wèi)生、牙周治療、益生元和益生菌可能有助于改善口腔致病菌引起的胃腸道疾病，這為牙周炎和腸道菌群失調(diào)引起的腸道疾病或全身性疾病的預(yù)防和治療提供了新的研究方向。