買熱拍提·買明，熱孜萬姑麗·亞森 綜述，郭治辰，龔忠誠△ 審校

(1.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔頜面腫瘤外科，烏魯木齊 830054；2.新疆維吾爾自治區(qū)口腔醫(yī)學(xué)研究所，烏魯木齊 830054；3.西安交通大學(xué)口腔醫(yī)院，西安 710004)

牙齦卟啉單胞菌(P.gingivalis)口外感染方面的相關(guān)研究最早可追溯至19世紀(jì)80年代，其證實(shí)了P.gingivalis涉及多種系統(tǒng)性疾病，如心血管疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病、自身免疫性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、代謝性疾病、不良妊娠等?，F(xiàn)將P.gingivalis與常見非腫瘤性疾病的研究進(jìn)展綜述如下。

1 P.gingivalis的主要特征

P.gingivalis是一種革蘭氏陰性專性厭氧菌，最初作為噬纖維菌-黃桿菌-擬桿菌(CFB)群的模式生物引起了學(xué)者興趣，后來作為口腔病原體漸漸露出水面，隨著P.gingivalis參與阿爾茨海默病(AD)的證據(jù)被發(fā)現(xiàn)，臨床對其關(guān)注度達(dá)到高峰。慢性牙周炎(PD)是指牙周圍組織因細(xì)菌積聚(牙菌斑形成)而發(fā)生的炎癥，可使牙齒與牙槽骨的膠原附著逐漸喪失，如不加以控制，可能導(dǎo)致牙齒松動、脫落[1]。P.gingivalis是公認(rèn)的口腔疾病牙周炎主要病原體，其致病因素多樣，包括自身結(jié)構(gòu)成分[如脂多糖(LPS)]、菌毛、熱休克蛋白(HSP)和分泌成分(如牙齦素和外膜囊泡)[2]。這些因子刺激相鄰上皮細(xì)胞產(chǎn)生各種細(xì)胞因子，包括白細(xì)胞介素(IL)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)[3]。P.gingivalis同時(shí)是一種兼性胞內(nèi)細(xì)菌，能入侵多種宿主細(xì)胞，包括牙齦上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)、樹突狀細(xì)胞(DC)和神經(jīng)元[4]。有關(guān)P.gingivalis口外感染方面的研究最早源于19世紀(jì)80年代，已證實(shí)P.gingivalis涉及多種系統(tǒng)性疾病。P.gingivalis產(chǎn)生的牙齦素會導(dǎo)致局部組織破壞，擾亂宿主的抗菌防御，導(dǎo)致口腔和腸道內(nèi)共生細(xì)菌的過度生長及播散。這會使有毒代謝物過度產(chǎn)生，促進(jìn)心血管疾病和自身免疫相關(guān)代謝紊亂。大腦中產(chǎn)生的牙齦素則對AD的發(fā)生、發(fā)展有重要意義。P.gingivalis產(chǎn)生的肽基精氨酸脫亞胺酶(PAD)亦是其重要致病因素[5]，其可打破瓜氨酸蛋白的免疫耐受，加重易患類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎(RA)個(gè)體的癥狀[5]。

囊泡是細(xì)胞膜的一部分，大小為50～300 nm，形成于A-LPS和具有C-末端結(jié)構(gòu)域(CTD)的蛋白質(zhì)[如牙齦素、PAD或血紅素結(jié)合蛋白35(HBP35)]組成的雙層膜結(jié)構(gòu)[2]。菌毛促使細(xì)菌黏附宿主細(xì)胞、與外基質(zhì)分子、細(xì)胞因子和纖維蛋白原、CD14、β2整合素、toll樣受體(TLR)2、TLR4結(jié)合[6-7]。這些相互作用促使單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)、TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8等促炎因子合成，并誘導(dǎo)多細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)、血管細(xì)胞黏附分子-1(VCAM-1)[6]、P-選擇素、E-選擇素、CD40、CD80和CD86的表達(dá)[6-7]。其中，IL-8能夠誘導(dǎo)可結(jié)合血紅蛋白的受體(HbR)，以捕獲卟啉環(huán)和血紅素，從而得到P.gingivalis生長所需的鐵[8]。LPS結(jié)合高度敏感的模式識別受體(PRR)后通過核因子-κB(NF-κB)依賴性產(chǎn)生TNF-α，激發(fā)涉及胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)的炎癥，激活p38和c-Jun氨基末端激酶(JNK)，上調(diào)纖溶酶原激活物抑制劑(PAI)-1的表達(dá)[9]，因此，LPS對細(xì)胞串?dāng)_作用、P.gingivalis的毒力至關(guān)重要。P.gingivalis與牙周來源致病菌能夠在到達(dá)血液之前遷移并侵入上皮、結(jié)締組織[4]，其內(nèi)毒素和外毒素也能到達(dá)血液，從而擴(kuò)散到遠(yuǎn)處發(fā)揮毒性。上述某些促炎分子，如IL-1β、IL-6或TNF-α?xí)M(jìn)入體循環(huán)，觸發(fā)肝臟等其他組織的反應(yīng)[10]。

2 P.gingivalis與動脈粥樣硬化(AS)

AS是一種常見于大中型動脈的慢性疾病，被認(rèn)為是大多數(shù)心血管疾病的發(fā)病基礎(chǔ)[10-12]。在過去數(shù)十年中，相關(guān)證據(jù)越來越傾向于AS是一種慢性炎癥疾病。動脈斑塊形成是AS的病理基礎(chǔ)，其由脂質(zhì)、鈣、巨噬細(xì)胞等成分在動脈壁堆積而成。患者因外科手術(shù)、牙齦炎、口腔潰瘍、口腔黏膜病變和創(chuàng)傷等使血管破裂，引起口腔中的病原體隨血液循環(huán)遷移，特別是P.gingivalis[10]。2012年，美國心臟協(xié)會發(fā)表了聲明[11]，支持PD與動脈粥樣硬化性血管疾病(ASVD)之間的聯(lián)系，該聯(lián)系獨(dú)立于已知的混雜因素。

圖1 P.gingivalis與全身多種疾病的相關(guān)性

P.gingivalis可通過連接、進(jìn)入/內(nèi)化、傳輸、持久化和退出等過程入侵心血管細(xì)胞和組織[13]，其在AS中的作用機(jī)制可歸納為以下多個(gè)方面。(1)P.gingivalis可導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙。內(nèi)皮氧化應(yīng)激促進(jìn)單核細(xì)胞黏附和促炎細(xì)胞因子釋放，導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙，這是AS的前兆[14]。P.gingivalis能夠誘導(dǎo)嚴(yán)重的內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激[15]，這一過程主要由TLR-NF-κB信號軸促進(jìn)。P.gingivalis表面LPS被TLR介導(dǎo)識別后，激活下游信號通路NF-κB及其活性亞基p65，從而觸發(fā)氧化應(yīng)激[9,16]。氧化應(yīng)激后，P.gingivalis會觸發(fā)脈管系統(tǒng)的炎癥反應(yīng)，內(nèi)皮細(xì)胞中的促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α和γ-干擾素(IFN-γ)分泌增加[17]，同時(shí)IL-1β、IL-8和MCP-1等細(xì)胞因子促進(jìn)人主動脈內(nèi)皮細(xì)胞(HAEC)中產(chǎn)生趨化因子[18]。P.gingivalis上調(diào)的IL-8可通過激活NF-κB通路直接增加內(nèi)皮通透性[19]；IL-1β通過NOD樣受體熱蛋白結(jié)構(gòu)域相關(guān)蛋白3(NLRP3)炎癥小體激活釋放，并促進(jìn)動脈粥樣硬化斑塊的破裂。NLRP3為核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體家族含pyrin域3的炎癥小體，在AS的病理生理學(xué)中起重要作用，P.gingivalis可通過炎性環(huán)境中的巨噬細(xì)胞激活NLRP3炎性小體，推進(jìn)內(nèi)皮中的炎癥過程和氧化應(yīng)激[20]。P.gingivalis還能夠下調(diào)生物種基因BMAL1的表達(dá)，促進(jìn)氧化應(yīng)激，加重動脈粥樣硬化[16]。研究報(bào)道，不同P.gingivalis菌株引起不同程度的內(nèi)皮功能障礙[13,18],如P.gingivalis381(菌毛Ⅰ型)誘導(dǎo)菌毛依賴性現(xiàn)象，如人冠狀動脈內(nèi)皮細(xì)胞中GroA、GroE、IL-6、IL-8基因的表達(dá)、TLR介導(dǎo)VCAM-1和內(nèi)皮白細(xì)胞黏附分子-1(ELAM-1)的分離。W83有包膜但沒有菌毛，可適度激活TLR2并減弱炎癥反應(yīng)[13]。此外，P.gingivalis能夠誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和內(nèi)皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EndMT)，并抑制其增殖，從而減少內(nèi)皮細(xì)胞的數(shù)量，導(dǎo)致血管內(nèi)皮屏障的損傷[21]。此時(shí)，循環(huán)中的白細(xì)胞和低密度脂蛋白(LDL)在受損的內(nèi)皮下積聚，導(dǎo)致AS的發(fā)生[22]，此過程與巨噬細(xì)胞通過CD36攝取和積累脂蛋白相關(guān)[20]。(2)P.gingivalis及其毒力成分(如LPS、菌毛)參與AS形成過程中單核細(xì)胞活動的各個(gè)階段，支持單核細(xì)胞向內(nèi)皮表面遷移、內(nèi)膜浸潤，并分化為M1型巨噬細(xì)胞，最終形成泡沫細(xì)胞，而泡沫細(xì)胞對AS的發(fā)展至關(guān)重要[21]。P.gingivalis通過巨噬細(xì)胞的內(nèi)化實(shí)現(xiàn)免疫逃避，繼而保持毒力和持續(xù)性感染[21]。巨噬細(xì)胞對P.gingivalis的攝取取決于3型補(bǔ)體受體[CR3(CD11b/CD18)]和TLR2[23]。(3)VSMCs對動脈損傷和脂質(zhì)浸潤的反應(yīng)。LPS可刺激VSMCs增殖和鈣化，導(dǎo)致血管鈣化[24-25]。牙齦素對血漿的胰蛋白酶樣作用有助于VSMCs增殖，這一過程可能主要由轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)/Notch途徑調(diào)節(jié)[25]。(4)P.gingivalis影響粥樣斑塊中的免疫細(xì)胞。P.gingivalis及其LPS和牙齦素可以激活單核細(xì)胞，促進(jìn)Th17/IL-17反應(yīng)，使TNF-α、IL-1β、IL-6和IL-17增加，經(jīng)TLR2/TLR4信號介導(dǎo)，促進(jìn)炎癥反應(yīng)，誘導(dǎo)動脈粥樣硬化斑塊形成[26]。

P.gingivalis感染損傷內(nèi)皮細(xì)胞，導(dǎo)致泡沫細(xì)胞的形成及平滑肌細(xì)胞的鈣化，隨Th/Tregs失衡、內(nèi)皮細(xì)胞活化、斑塊形成，對AS的進(jìn)展起促進(jìn)作用。

3 P.gingivalis與類風(fēng)濕

研究表明[27]，PD患者RA患病率遠(yuǎn)高于非PD患者，且關(guān)節(jié)炎和牙周炎的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。RA的病因非常復(fù)雜,大多數(shù)病例是由瓜氨酸化蛋白的自身免疫反應(yīng)引發(fā)，蛋白質(zhì)的瓜氨酸化通過PAD進(jìn)行。雖是生理?xiàng)l件下產(chǎn)生，因遺傳易感體的免疫耐受性喪失，導(dǎo)致滑膜中產(chǎn)生抗瓜氨酸合成蛋白的自身抗體(ACPA)，由此發(fā)展為RA[20,28]。P.gingivalis能夠打破機(jī)體對瓜氨酸化蛋白的免疫耐受[29]。

此外，P.gingivalis使腸道生態(tài)失調(diào)，上調(diào)IL-17水平，從而促進(jìn)RA的進(jìn)展[5]。Th17/Treg的失調(diào)也起重要作用，P.gingivalis通過誘導(dǎo)TLR2和IL-1驅(qū)動的Th17細(xì)胞反應(yīng)激活免疫系統(tǒng)[29]。在抗原誘導(dǎo)的C57BL/6小鼠關(guān)節(jié)炎模型中，Th17/IL-17A信號通路參與了P.gingivalis誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性關(guān)節(jié)炎，導(dǎo)致關(guān)節(jié)中性粒細(xì)胞浸潤增加[30]。P.gingivalis感染的抑制膠原性關(guān)節(jié)炎模型(CIA)小鼠中，產(chǎn)生IL-10的調(diào)節(jié)性B細(xì)胞(B10)被下調(diào)，P.gingivalis直接促進(jìn)Th17、Treg和骨髓源性抑制細(xì)胞(MDSCs)的分化，但抑制B細(xì)胞向B10細(xì)胞分化，提示B10細(xì)胞的下調(diào)可能是PD促進(jìn)RA的關(guān)鍵機(jī)制，其他主要免疫抑制細(xì)胞如Treg和MDSCs等均被下調(diào)[28]。同時(shí)，P.gingivalis感染促進(jìn)破骨細(xì)胞分化，加入補(bǔ)體C5a中和抗體則抑制其分化；與P.gingivalis抗體陰性的RA患者比較，陽性的RA患者血清C5a水平升高，表明P.gingivalis感染通過C5a促進(jìn)RA的進(jìn)展[31]。PAD誘導(dǎo)蛋白質(zhì)的瓜氨酸化，一直處于RA和PD相關(guān)致病假說的中心。P.gingivalis毒力因子(如LPS、菌毛等)可被宿主口腔內(nèi)的上皮細(xì)胞、DC、中性粒細(xì)胞的TLR、蛋白酶激活受體(PARS)和/或NOD2受體識別，釋放炎性細(xì)胞因子和趨化因子，激活補(bǔ)體系統(tǒng)、RANKL信號通路和T細(xì)胞的分化[32]，最終促進(jìn)破骨細(xì)胞的產(chǎn)生。RA的慢性骨侵蝕和PD的慢性牙槽骨破壞的炎癥細(xì)胞和促炎細(xì)胞因子相似，PD可能是RA中發(fā)生的自身免疫炎癥反應(yīng)啟動和維持的一個(gè)因素[33]。

4 P.gingivalis與AD

AD是一種神經(jīng)退行性疾病，其特征是進(jìn)行性認(rèn)知下降和記憶喪失，最終導(dǎo)致智力完全喪失甚至死亡[33]。AD的病理學(xué)主要有兩個(gè)特征：由神經(jīng)原纖維纏結(jié)組成的高磷酸化tau蛋白沉積和淀粉樣蛋白β(Aβ)沉積[34]。一項(xiàng)隊(duì)列研究發(fā)現(xiàn)，PD患者患AD的風(fēng)險(xiǎn)升高[34]。動物實(shí)驗(yàn)表明，靜脈感染P.gingivalis在SD大鼠中誘導(dǎo)tau過度磷酸化[35]。此外，連續(xù)5周系統(tǒng)地暴露于P.gingivalis-LPS會導(dǎo)致12月齡野生型小鼠腦中Aβ蛋白的聚集，出現(xiàn)學(xué)習(xí)和記憶障礙，此過程可能通過TLR4/NF-κB信號通路來實(shí)現(xiàn)。糖原合酶激酶3β(GSK3β)作為tau蛋白的激酶[36]，參與P.gingivalis-LPS促進(jìn)的神經(jīng)炎癥和tau過度磷酸化[36-37]，而P.gingivalis產(chǎn)生的牙齦素協(xié)同促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞向感染部位遷移，激活PI3K/Akt和MEK/ERK通路，從而加速AD進(jìn)展[38]。P.gingivalis在局部誘導(dǎo)產(chǎn)生的促炎介質(zhì)如TNF-α、IL-6和IL-1β可通過血腦屏障或通過調(diào)節(jié)血腦屏障通透性到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)[25,33]。此外，研究證實(shí)P.gingivalis會影響Aβ蛋白的清除，并誘導(dǎo)免疫抑制[38]。P.gingivalis會進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，逃避宿主的免疫監(jiān)視并持續(xù)釋放炎性介質(zhì)。其毒力因素抑制宿主整體的免疫反應(yīng)，使宿主細(xì)胞釋放大量促炎細(xì)胞因子，導(dǎo)致機(jī)體長期處于炎癥狀態(tài)，影響tau蛋白的合成與代謝，使Aβ淀粉樣蛋白在腦組織沉積，引起認(rèn)知障礙和記憶力減退。

5 P.gingivalis與不良妊娠結(jié)局

不良妊娠結(jié)局是一個(gè)寬泛術(shù)語，主要包括先兆子癇(妊娠20周后伴有蛋白尿或肺水腫、少尿或驚厥的妊娠高血壓)、宮內(nèi)感染(由生殖道或非生殖道來源的微生物引起)、早產(chǎn)(妊娠第37周前的任何活產(chǎn))、低出生體重(新生兒體重<2 500 g)、自然流產(chǎn)(妊娠20周前流產(chǎn))和/或死產(chǎn)(新生兒出生時(shí)無生命跡象)等[39]。有學(xué)者于1996年報(bào)道，母親患有牙周炎可能是不良妊娠結(jié)局的潛在危險(xiǎn)因素[40]。

相對于牙周組織健康的孕婦，患有牙周炎的孕婦的胎盤可能攜帶各種牙周病原體[41]。P.gingivalis的LPS在合胞滋養(yǎng)層、滋養(yǎng)層細(xì)胞、蛻膜細(xì)胞、臍帶、羊膜上皮和羊水、胎盤內(nèi)皮細(xì)胞、胎兒毛細(xì)血管和新生兒鼻胃液中均可被檢測到[42]。臨床研究表明，在不良妊娠的女性中，齦溝液中的炎癥細(xì)胞因子水平升高，這可能會加速分娩[43]。動物模型研究提示，口腔內(nèi)持續(xù)感染P.gingivalis后，母體血清中TNF-α、IFN-γ增加2.5倍，IL-17、IL-6、IL-1β增加2倍，且胎盤組織中TLR2和Fas/Fas配體途徑被上調(diào)，導(dǎo)致早產(chǎn)和低體重出生兒[39]。研究表明，P.gingivalis通過JNK和p53/p38通路，導(dǎo)致人滋養(yǎng)層細(xì)胞損傷，這是擾亂細(xì)胞周期和促進(jìn)凋亡的重要因素，會對正常妊娠產(chǎn)生負(fù)面影響[42]。此外，LPS-TLR4相互作用增加了子宮肌層中Rho相關(guān)蛋白激酶的活性，使子宮肌細(xì)胞中鈣的內(nèi)流，從而促進(jìn)肌層收縮，增加了復(fù)發(fā)性流產(chǎn)的風(fēng)險(xiǎn)[42]。P.gingivalis上調(diào)了與白細(xì)胞上補(bǔ)體受體結(jié)合的C5a水平，并損傷白細(xì)胞殺傷能力[31]。P.gingivalis可持續(xù)感染和長期存活在胎兒和母體組織中，逃避機(jī)體的免疫監(jiān)視，引起微生物菌群失調(diào)；其獨(dú)特的毒力因子、表面黏附能力、產(chǎn)生的相關(guān)酶能直接損傷胎兒和母體組織的形態(tài)；其所產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子、自由基和相關(guān)酶蛋白增加，Th17/Tregs失衡，從而增加子宮肌層收縮和早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)。此外，P.gingivalis增加胎兒腎上腺皮質(zhì)醇的生成[42]。在此基礎(chǔ)上，必要時(shí)可行進(jìn)一步研究，評估P.gingivalis感染是否是妊娠和胎兒并發(fā)癥的絕對/相對危險(xiǎn)因素。

6 P.gingivalis與肥胖癥

口腔和腸道微生物群中的厭氧菌在調(diào)節(jié)宿主代謝平衡和內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中發(fā)揮了重要作用，也通過宿主免疫參與代謝紊亂的控制或發(fā)展，與全身慢性炎癥相關(guān)[44]。肥胖個(gè)體PD的發(fā)展和嚴(yán)重程度的增加導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，這與P.gingivalis等機(jī)會致病菌的全身播散密切相關(guān)。腸道微生物群可以消化某些人類因缺乏酶而無法消化的膳食多糖，如β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、內(nèi)切葡聚糖酶等[45]，此過程產(chǎn)生短鏈脂肪酸(SCFA)。SCFA容易被吸收，促進(jìn)脂肪生成相關(guān)分子途徑，抑制脂蛋白脂肪酶(LPL)的活性，但這會導(dǎo)致甘油三酯在宿主脂肪細(xì)胞中的積累[46]。動物實(shí)驗(yàn)表明，給小鼠喂食高脂飲食后，持續(xù)性口服P.gingivalis會導(dǎo)致小鼠肥胖、糖耐量受損和加重肝臟脂肪變性[47]。P.gingivalis還能改變棕色脂肪組織(BAT)的內(nèi)分泌功能，P.gingivalis注射可能導(dǎo)致BAT的葡萄糖穩(wěn)態(tài)和胰島素敏感度下降[48]。該過程與脂聯(lián)素相關(guān)，又稱脂肪連接蛋白，是一種脂肪細(xì)胞產(chǎn)生的激素，可改善血脂異常和胰島素抵抗。研究顯示，在使用P.gingivalis-LPS處理的脂肪細(xì)胞中，脂聯(lián)素的水平明顯下調(diào)[49]。此外，盡管P.gingivalis感染對雌性小鼠的血漿甘油三酯水平?jīng)]有明顯改變，但小鼠肝臟甘油三酯合成的基因表達(dá)下降，此結(jié)果可能會影響胎兒的生長發(fā)育。P.gingivalis感染導(dǎo)致母鼠妊娠期體重增加，胎兒體重降低[39,50]。P.gingivalis及其獨(dú)毒力因子主要通過引起腸道菌群失調(diào)及改變脂肪細(xì)胞內(nèi)分泌功能來促進(jìn)個(gè)體肥胖。盡管營養(yǎng)不均衡和腸道微生物群失調(diào)本身會誘發(fā)肥胖癥，伴隨的PD會增強(qiáng)胰島素抵抗，P.gingivalis的LPS則是PD的輔助劑。此外，與肥胖相關(guān)的某些代謝性疾病如“代謝綜合征”則可能進(jìn)一步加劇PD。

7 小結(jié)與展望

本文總結(jié)了P.gingivalis對多種疾病中的作用，更具體的致病機(jī)制仍需深刻探討。P.gingivalis不僅是牙周炎的主要病原體，還能隨著血液播散到全身其他臟器，直接或間接引起各種損傷。不良的口腔衛(wèi)生會導(dǎo)致PD，并可能間接增加患AD的風(fēng)險(xiǎn)；如果AD患者在保持適當(dāng)口腔衛(wèi)生方面存在障礙，則會增加患PD的風(fēng)險(xiǎn)，提示保持良好的口腔健康可能成為預(yù)防AD的一種措施。對于不良妊娠結(jié)局，目前缺乏證據(jù)表明產(chǎn)前口腔保健可以改善其影響。值得注意的是，世界衛(wèi)生組織于2007年提出應(yīng)促進(jìn)口腔健康，將其作為健康生活方式中不可或缺的一部分。通過改善口腔衛(wèi)生及牙周狀況，有望降低P.gingivalis的負(fù)荷，在一定程度上減少這些疾病對全身狀況產(chǎn)生的不良影響。