牙齦卟啉單胞菌與病毒的交互作用

孟田甜　李新

遼寧醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)科，錦州 121000

·綜述·

牙齦卟啉單胞菌與病毒的交互作用

孟田甜李新

遼寧醫(yī)學(xué)院附屬口腔醫(yī)院口腔修復(fù)科，錦州 121000

慢性牙周炎是人類(lèi)最常見(jiàn)的口腔疾病之一，目前其公認(rèn)的主要致病菌為牙齦卟啉單胞菌。在牙周病位點(diǎn)中可檢測(cè)到多種病毒株，病毒和細(xì)菌病原體聯(lián)合作用的感染機(jī)制復(fù)雜，牙齦卟啉單胞菌與多種病毒有交互作用的特性，牙周病的遷延不愈以及與多種系統(tǒng)性疾病相關(guān)的特性可能與此相關(guān)。本研究就牙齦卟啉單胞菌對(duì)病毒相關(guān)性疾病的促進(jìn)作用作一綜述，以期為牙周病連同病毒性疾病感染患者的治療提供新思路。

牙齦卟啉單胞菌；人類(lèi)免疫缺陷病毒；EB病毒

慢性牙周病是人類(lèi)最常見(jiàn)的口腔疾病之一，為多因素的慢性感染性疾病，其發(fā)生發(fā)展過(guò)程復(fù)雜，致病微生物多達(dá)幾十種［1-2］。近年來(lái)，臨床及基礎(chǔ)研究［3-4］表明，多種病毒株存在于牙周病環(huán)境。牙周病的病毒源性，為解釋牙周疾病作為其他系統(tǒng)性疾病的危險(xiǎn)因素提供了強(qiáng)有力的證據(jù)。已有報(bào)道表明，牙周病患者牙周位點(diǎn)可以檢測(cè)到大量的病毒基因組的復(fù)制，其中包括皰疹病毒［3］、人類(lèi)免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）［5］、肝炎病毒［6］、流感病毒［7］等。病毒和細(xì)菌病原體聯(lián)合作用的感染機(jī)制復(fù)雜，從而導(dǎo)致疾病的病因和癥狀都很復(fù)雜。在病毒性疾病中，這種相互作用基于細(xì)菌生長(zhǎng)于上皮細(xì)胞的病理調(diào)節(jié)機(jī)制和免疫反應(yīng)過(guò)程，最終導(dǎo)致病毒復(fù)制增強(qiáng)，細(xì)菌毒力因子提高。牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis，P. gingivalis）是牙周致病菌，為革蘭陰性桿菌，其對(duì)病毒性疾病中的病毒活化、復(fù)制及活性有不同程度的促進(jìn)作用。

1　牙齦卟啉單胞菌與HIV

在感染HIV-1以及患有獲得性免疫缺陷綜合征（acquired immunodeficiency syndrome，AIDS）的條件下［5，8-9］，宿主免疫功能低下，相關(guān)的病原微生物，包括細(xì)菌、病毒、真菌可引發(fā)各種各樣的感染性疾病。因此，HIV-1介導(dǎo)的宿主免疫缺陷為這些微生物的大量繁殖和侵襲機(jī)體創(chuàng)造條件。這些機(jī)會(huì)性感染被認(rèn)為是免疫缺陷導(dǎo)致的結(jié)果，但與此同時(shí)這些微生物也可以通過(guò)提高病毒復(fù)制或調(diào)節(jié)宿主的免疫反應(yīng)，促進(jìn)HIV-1感染的疾病進(jìn)展。

口腔作為一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境，有大量的微生物定植其中，包括病毒、細(xì)菌和真菌。在口腔內(nèi)的牙齦組織、齦溝液、唾液、唾液腺中，可觀察到HIV感染的淋巴細(xì)胞和單核細(xì)胞［10-11］。而且眾所周知，感染HIV-1的口腔表征，如嚴(yán)重的牙周疾病、口腔白色假絲酵母菌病、口腔毛狀白斑、口腔卡波西氏肉瘤，可作為鑒別診斷早期AIDS的重要指標(biāo)。此外，臨床研究［12］表明，牙周病患者齦溝液和唾液中HIV前病毒DNA和RNA的載量與臨床牙周病的進(jìn)展階段分別顯著相關(guān)。檢測(cè)對(duì)比HIV-1陽(yáng)性者與健康對(duì)照組中牙齦卟啉單胞菌，發(fā)現(xiàn)前者牙齦卟啉單胞菌的活動(dòng)更為活躍［13］。以上結(jié)果表明，牙周疾病可以作為激活HIV-1感染的一個(gè)危險(xiǎn)因素，并可能促進(jìn)HIV-1在全身范圍內(nèi)的傳播，最終在臨床上發(fā)展成AIDS。牙齦卟啉單胞菌可以影響感染后的潛伏期HIV-1的活化和AIDS的進(jìn)展。

有學(xué)者［9］發(fā)現(xiàn)牙齦卟啉單胞菌能通過(guò)染色質(zhì)修飾誘導(dǎo)潛伏感染在宿主細(xì)胞內(nèi)的HIV-1激活，而關(guān)鍵的誘導(dǎo)物質(zhì)是牙齦卟啉單胞菌的細(xì)菌代謝產(chǎn)物，一種短鏈脂肪酸—丁酸。牙周疾病患者的牙周袋內(nèi)有高濃度的丁酸存在［14］，丁酸作為組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）的酶活性的負(fù)性調(diào)節(jié)物質(zhì)，在轉(zhuǎn)錄水平上對(duì)HIV-1原病毒進(jìn)行轉(zhuǎn)錄活性的乙酰化或去乙酰化作用的生化修飾［15-16］。另外，宿主細(xì)胞感染牙齦卟啉單胞菌后，其上清液能夠激活HIV-1的復(fù)制，推斷牙齦卟啉單胞菌感染和潛伏的HIV-1的轉(zhuǎn)錄誘導(dǎo)之間存在因果關(guān)系［17］。事實(shí)上，處于潛伏期的HIV-1感染者的單核細(xì)胞中，丁酸可顯著增強(qiáng)HIV-1復(fù)制、活動(dòng)和AIDS進(jìn)展，牙周疾病可與AIDS等系統(tǒng)性疾病協(xié)同進(jìn)展。

2　牙齦卟啉單胞菌與皰疹病毒

一項(xiàng)有關(guān)牙周炎和慢性牙周炎患者的齦下菌斑中皰疹病毒檢出率的研究［18-19］顯示，EB病毒（epsteinbarr virus，EBV）和人巨細(xì)胞病毒（human cytomegalovirus，HCMV）在侵襲性牙周炎患者和慢性牙周炎患者中的檢出率都較高，表明皰疹病毒在重度牙周炎中具有重要作用。

此外，在成人牙周炎、青少年牙周炎、急性壞死性潰瘍性齦炎和HIV相關(guān)的牙周炎中，EBV以及HCMV也被頻繁檢測(cè)到［20-22］。牙周病患者的齦溝液和唾液中EBV的DNA檢出率明顯高于健康對(duì)照組，其中在侵襲性牙周炎病變部位EBV的DNA檢出率達(dá)60%～80%，而牙齦病變或正常牙周位點(diǎn)檢出率為15%～20%［22］。事實(shí)上，若侵襲性牙周炎的致病因素只是細(xì)菌，并不能解釋疾病左右對(duì)稱(chēng)發(fā)展的格局，以及疾病進(jìn)展中垂直骨吸收的現(xiàn)象，而皰疹病毒與牙周致病菌的共同感染能更好地解釋侵襲性牙周炎的發(fā)生和發(fā)展。此外，在較深牙周袋中細(xì)菌和病毒協(xié)同感染的報(bào)道也較多。研究［22-23］表明，感染HCMV 和EBV與感染牙齦卟啉單胞菌的數(shù)目之間顯示出強(qiáng)相關(guān)性。

EBV在人與人之間通過(guò)唾液傳播，于口咽上皮細(xì)胞侵襲B淋巴細(xì)胞，并在此建立終身潛伏感染。EBV可以在人類(lèi)宿主建立持續(xù)感染，其生命周期有溶解期（活動(dòng)期）和潛伏期階段。另外，有研究［24］已經(jīng)表明，皰疹病毒感染的裂解期和潛伏期轉(zhuǎn)換的開(kāi)關(guān)是由病毒性染色質(zhì)的狀態(tài)決定的。有學(xué)者［25］闡述了微生物之間的相互作用和傳染病病因的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)牙齦卟啉單胞菌可通過(guò)表觀遺傳調(diào)控誘導(dǎo)EBV活化。EBV基因中啟動(dòng)子BZLF1編碼的ZEBRA蛋白，是EBV由潛伏期向裂解復(fù)制期過(guò)渡的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子［24］。在潛伏感染階段，ZEBRA蛋白是不可檢測(cè)的，并只有有限的病毒基因組表達(dá)［24］。牙齦卟啉單胞菌產(chǎn)生的丁酸可以通過(guò)刺激組蛋白乙酰化和去乙酰化，引起潛伏感染的細(xì)胞中EBV的ZEBRA表達(dá)［26］。牙齦卟啉單胞菌可通過(guò)其代謝產(chǎn)物丁酸使?jié)摲诘腅BV活化并促進(jìn)其復(fù)制。

有研究［25］顯示，同時(shí)感染鼠巨細(xì)胞病毒（murine cytomegalovirus，MCMV）和牙齦卟啉單胞菌的小鼠，其死亡率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于單獨(dú)感染MCMV及牙齦卟啉單胞菌的小鼠。細(xì)菌酶或白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎癥因子可能會(huì)激活牙周組織的皰疹病毒。牙齦卟啉單胞菌抑制干擾素γ的抗病毒的宿主反應(yīng)可能會(huì)增強(qiáng)巨細(xì)胞病毒的致病性。說(shuō)明在牙周炎的發(fā)病中，某些皰疹病毒與牙齦卟啉單胞菌之間可能存在著協(xié)同作用，且在發(fā)病機(jī)理中可能起著重要作用。

3　牙齦卟啉單胞菌與流感病毒

細(xì)菌與病毒之間有著密切的關(guān)系，比較來(lái)自于住院兒童呼吸道疾病的細(xì)菌源性與病毒源性的數(shù)據(jù)，病毒和細(xì)菌的二重感染占有高百分比，甚至高于一些嚴(yán)重的疾病［27］。

臨床研究［28］表明，口腔衛(wèi)生與流感和流感樣疾病的患病率之間有相關(guān)性，較差的口腔狀況與流感病毒及其他呼吸道病毒相關(guān)的呼吸系統(tǒng)疾病具有直接聯(lián)系。此外，牙齦卟啉單胞菌等厭氧牙周致病菌與肺炎和肺膿腫形成有關(guān)［29］。且認(rèn)為其中一個(gè)直接相關(guān)因素為牙周問(wèn)題患者唾液中的蛋白酶活性［30-31］，牙周病患者的唾液中牙齦卟啉單胞菌和胰蛋白酶樣蛋白酶水平的提高可能有助于加重病毒性呼吸道疾病程度，可以推斷細(xì)菌的胞外物質(zhì)和細(xì)菌來(lái)源的酶進(jìn)入感染了牙齦卟啉單胞菌的牙周袋內(nèi)，在齦溝液及唾液中，降低病毒的最小感染劑量和增加病毒繁殖效率。

牙齦素（gingipains）是牙齦卟啉單胞菌在細(xì)胞內(nèi)合成并分泌到細(xì)胞外的一種蛋白酶，根據(jù)作用底物的不同，分為賴(lài)氨酸牙齦素和精氨酸牙齦素。牙齦素被認(rèn)為是牙齦卟啉單胞菌所產(chǎn)生的毒力因子的重要組成部分，在其致病過(guò)程中起著重要作用［32］。

人類(lèi)偏肺病毒（human metapneumovirus，HMPV）屬C型流感病毒，首次發(fā)現(xiàn)于2001年的荷蘭［33］。臨床數(shù)據(jù)表明，至少在最近50年中，世界范圍內(nèi)呼吸系統(tǒng)感染的患者中可分離出此種病毒［33-34］。成功感染HMPV主要取決于兩個(gè)決定因素:由F蛋白指導(dǎo)執(zhí)行的受體識(shí)別，細(xì)胞與病毒外膜融合。F蛋白在宿主細(xì)胞中表達(dá)為非活性F0的形式，隨后通過(guò)蛋白水解切割活化，使病毒進(jìn)入新的靶細(xì)胞，并啟動(dòng)一個(gè)新的復(fù)制周期［35］。在牙齦素存在條件下培養(yǎng)的HMPV，可觀察到F蛋白水解后表現(xiàn)出不同形式，這表明，除了典型的切割位點(diǎn)，牙齦素能夠誘導(dǎo)產(chǎn)生變異的F1 和F2形式［7］。

體外研究［7］報(bào)道觀察到HMPV復(fù)制的增強(qiáng)依賴(lài)于牙齦素蛋白水解活性。觀察到精氨酸牙齦素可顯著增強(qiáng)HMPV的復(fù)制，提示HMPV中F蛋白可由這些酶直接處理。而且，病毒復(fù)制不受人中性粒細(xì)胞彈性蛋白酶或金黃色葡萄球菌影響。在體外和體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，此兩種蛋白酶可通過(guò)血凝素（haemagglutinin，HA）蛋白的蛋白水解加工，以提高流感病毒感染效率。精氨酸牙齦素可有效地促進(jìn)HMPV復(fù)制和增強(qiáng)病毒感染，且將牙齦素蛋白水解活性進(jìn)行選擇性抑制后則可完全消除其對(duì)HMPV復(fù)制的促進(jìn)作用。

4　展望

牙齦卟啉單胞菌作為慢性牙周炎的主要致病菌，可通過(guò)產(chǎn)生牙齦素、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、短鏈脂肪酸（如丁酸）等來(lái)促進(jìn)病毒的復(fù)制，促進(jìn)相關(guān)病毒性疾病的發(fā)展，同時(shí)也可以借助病毒的繁殖來(lái)促進(jìn)自身的增殖，進(jìn)而導(dǎo)致疾病的遷延不愈。在相關(guān)疾病的診療過(guò)程中，充分考慮到牙齦卟啉單胞菌與病毒的交互作用，進(jìn)行細(xì)菌性及病毒性感染的聯(lián)合治療，將是慢性牙周病治療的又一新思路。

［1］ Edlund A， Santiago-Rodriguez TM， Boehm TK， et al. Bacteriophage and their potential roles in the human oral cavity ［J］. J Oral Microbiol， 2015， 7:27423.

［2］ Park SN， Lim YK， Kook JK. Development of quantitative real-time PCR primers for detecting 42 oral bacterial species ［J］. Arch Microbiol， 2013， 195（7）:473-482.

［3］ Jankovic S， Aleksic Z， Dimitrijevic B， et al. Prevalence of human cytomegalovirus and Epstein-Barr virus in subgingival plaque at peri-implantitis， mucositis and healthy sites. A pilot study［J］. Int J Oral Maxillofac Surg， 2011， 40（3）: 271-276.

［4］ Mahanonda R， Sa-Ard-Iam N， Rerkyen P， et al. Innate antiviral immunity of periodontal tissue［J］. Periodontol 2000，2011， 56（1）:143-153.

［5］ Grande SR， Imbronito AV， Okuda OS， et al. Relationship between herpesviruses and periodontopathogens in patients with HIV and periodontitis［J］. J Periodontol， 2011， 82（10）: 1442-1452.

［6］ Zeremski M， Makeyeva J， Arasteh K， et al. Hepatitis C virusspecific immune responses in noninjecting drug users［J］. J Viral Hepat， 2012， 19（8）:554-559.

［7］ Pyrc K， Strzyz P， Milewska A， et al. Porphyromonas gingivalis enzymes enhance infection with human metapneumovirus in vitro［J］. J Gen Virol， 2011， 92（Pt 10）:2324-2332.

［8］ Thayil SM， Ho YC， Bollinger RC， et al. Mycobacterium tuberculosis complex enhances susceptibility of CD4 T cells to HIV through a TLR2-mediated pathway［J］. PLoS ONE，2012， 7（7）:e41093.

［9］ Imai K， Yamada K， Tamura M， et al. Reactivation of latent HIV-1 by a wide variety of butyric acid-producing bacteria ［J］. Cell Mol Life Sci， 2012， 69（15）:2583-2592.

［10］ Ryder MI， Nittayananta W， Coogan M， et al. Periodontal disease in HIV/AIDS［J］. Periodontol 2000， 2012， 60（1）: 78-97.

［11］ Kumar RB， Maher DM， Herzberg MC， et al. Expression of HIV receptors， alternate receptors and co-receptors on tonsillar epithelium: implications for HIV binding and primary oral infection［J］. Virol J， 2006， 3:25.

［12］ Shugars DC， Slade GD， Patton LL， et al. Oral and systemic factors associated with increased levels of human immunodeficiency virus type 1 RNA in saliva［J］. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod， 2000， 89（4）:432-440.

［13］ Slots J. Human viruses in periodontitis［J］. Periodontol 2000，2010， 53（1）:89-110.

［14］ Vinolo MA， Rodrigues HG， Hatanaka E， et al. Short-chain fatty acids stimulate the migration of neutrophils to inflammatory sites［J］. Clin Sci， 2009， 117（9）:331-338.

［15］ Giacaman RA， Asrani AC， Gebhard KH， et al. Porphyromonas gingivalis induces CCR5-dependent transfer of infectious HIV-1 from oral keratinocytes to permissive cells［J］. Retrovirology，2008， 5:29.

［16］ Kantor B， Ma H， Webster-Cyriaque J， et al. Epigenetic activation of unintegrated HIV-1 genomes by gut-associated short chain fatty acids and its implications for HIV infection［J］. Proc Natl Acad Sci USA， 2009， 106（44）:18786-18791.

［17］ Imai K， Victoriano AF， Ochiai K， et al. Microbial interaction of periodontopathic bacterium Porphyromonas gingivalis and HIV-possible causal link of periodontal diseases to AIDS progression［J］. Curr HIV Res， 2012， 10（3）:238-244.

［18］ 李瀟， 孫欽峰， 孫允東， 等. 侵襲性牙周炎與慢性牙周炎病變位點(diǎn)中人巨細(xì)胞病毒的定量檢測(cè)［J］. 華西口腔醫(yī)學(xué)雜志， 2011， 29（3）:242-245. Li X， Sun QF， Sun YD， et al. Quantitativedetectionofhuman cytomegalovirusin aggressive and chronic periodontitis［J］. West Chin J Stomatol， 2011， 29（3）:242-245.

［19］ Contreras A， Botero JE， Slots J. Biology and pathogenesis of cytomegalovirus in periodontal disease［J］. Periodontol 2000，2014， 64（1）:40-56.

［20］ Verdugo F， Castillo A， Simonian K， et al. Periodontopathogen and Epstein-Barr virus contamination affects transplanted bone volume in sinus augmentation［J］. J Periodontol， 2012，83（2）:162-173.

［21］ 繆羽， 張曉敏， 李利. 慢性牙周炎與愛(ài)潑斯坦-巴爾病毒和人皰疹病毒6型的相關(guān)性［J］. 國(guó)際口腔醫(yī)學(xué)雜志， 2012， 39 （1）:117-119. Miao Y， Zhang XM， Li L. Relationship of Epstein-Barr virus and human herpes virus-6 to chronic periodontitis［J］. Int J Stomatol， 2012， 39（1）:117-119.

［22］ Liu S， Borras AM， Liu P， et al. Binding of the ubiquitous cellular transcription factors Sp1 and Sp3 to the ZI domains in the Epstein-Barr virus lytic switch BZLF1 gene promoter ［J］. Virology， 1997， 228（1）:11-18.

［23］ Kato A， Imai K， Ochiai K， et al. Prevalence and quantitative analysis of Epstein-Barr virus DNA and Porphyromonas gingivalis associated with Japanese chronic periodontitis patients ［J］. Clin Oral Investig， 2015， 19（7）:1605-1610.

［24］ Faggioni A， Zompetta C， Grimaldi S， et al. Calcium modulation activates Epstein-Barr virus genome in latently infected cells［J］. Science， 1986， 232（4757）:1554-1556.

［25］ Stern J， Shai E， Zaks B， et al. Reduced expression of gamma interferon in serum and marked lymphoid depletion induced by Porphyromonas gingivalis increase murine morbidity and mortality due to cytomegalovirus infection［J］. Infect Immun，2004， 72（10）:5791-5798.

［26］ Daigle D， Gradoville L， Tuck D， et al. Valproic acid antagonizes the capacity of other histone deacetylase inhibitors to activate the Epstein-barr virus lytic cycle［J］. J Virol， 2011，85（11）:5628-5643.

［27］ Reed C， Chaves SS， Perez A， et al. Complications among adults hospitalized with influenza: a comparison of seasonal influenza and the 2009 H1N1 pandemic［J］. Clin Infect Dis，2014， 59（2）:166-174.

［28］ Russell CD， Schwarze J. The role of pro-resolution lipid mediators in infectious disease［J］. Immunology， 2014， 141（2）: 166-173.

［29］ van der Maarel-Wierink CD， Vanobbergen JN， Bronkhorst EM， et al. Oral health care and aspiration pneumonia in frail older people: a systematic literature review［J］. Gerodontology， 2013， 30（1）:3-9.

［30］ Abe S， Ishihara K， Adachi M， et al. Professional oral care reduces influenza infection in elderly［J］. Arch Gerontol Geriatr， 2006， 43（2）:157-164.

［31］ Felton D， Cooper L， Duqum I， et al. Evidence-based guidelines for the care and maintenance of complete dentures: a publication of the American College of Prosthodontists［J］. J Prosthodont， 2011， 20（Suppl 1）:S1-S12.

［32］ Veillard F， Potempa B， Poreba M， et al. Gingipain aminopeptidase activities in Porphyromonas gingivalis［J］. Biol Chem， 2012， 393（12）:1471-1476.

［33］ van den Hoogen BG， de Jong JC， Groen J， et al. A newly discovered human pneumovirus isolated from young children with respiratory tract disease［J］. Nat Med， 2001， 7（6）:719-724.

［34］ Spaeder MC， Custer JW， Bembea MM， et al. A multicenter outcomes analysis of children with severe viral respiratory infection due to human metapneumovirus［J］. Pediatr Crit Care Med， 2013， 14（3）:268-272.

［35］ Smith EC， Popa A， Chang A， et al. Viral entry mechanisms: the increasing diversity of paramyxovirus entry［J］. FEBS J，2009， 276（24）:7217-7227.

（本文編輯杜冰）

Promotion of Porphyromonas gingivalis to viral disease

Meng Tiantian， Li Xin. （Dept. of Prosthodontics， School of Stomatology， Liaoning Medical University， Jinzhou 121000， China）
Supported by: Natural Science Foundation of Liaoning Province（2013022029）； President Fund of Liaoning Medical University（QM2014017）. Correspondence: Li Xin， E-mail: httplixin@163.com.

Chronic periodontitis is one of the most common oral diseases in humans， the main recognized pathogenic bacterium of which is the Porphyromonas gingivalis. Various types of viruses have been detected in periodontal disease in situ，and the joint action of viral and bacterial pathogens infection mechanism are complicated. Porphyromonas gingivalis has the characteristics resulting from the interaction with a variety of bacterium viruses， which may be the reason for chronic periodontitis being a protracted disease associated with a variety of systemic diseases. In this paper， we reviewed the relationship between Porphyromonas gingivalis and viral diseases to provide a new idea for the treatment of patients with periodontal disease and viral infections.

Porphyromonas gingivalis；human immunodeficiency virus；epstein-barr virus

R 780.2

A

10.7518/hxkq.2016.04.021

2015-08-31；

2016-05-10

遼寧省自然科學(xué)基金（2013022029）；遼寧醫(yī)學(xué)院校長(zhǎng)基金（QM2014017）

孟田甜，碩士，E-mail:13504163605@163.com

李新，主任醫(yī)師，碩士，E-mail:httplixin@163.com