牙周炎與非酒精性脂肪性肝病相關性的研究進展

岳軼云，丁小函，劉東寧，李 艷，夏博園 ，于維先

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)是一種常見的慢性肝病，在世界范圍內發病率約為20%～30%。盡管其具體的發病機制仍未明確，但越來越多的研究表明，系統性炎癥和腸道菌群失調參與了NAFLD的發生發展[1]。牙周炎作為口腔局部慢性炎癥性感染性疾病，能夠影響宿主的免疫系統[2]。流行病學研究表明牙周炎與NAFLD存在緊密聯系[3-5]，一方面可能與牙周致病菌產生的毒力因子及牙周炎癥反應產生的免疫調節因子進入血液循環系統有關[4]，另一方面可能與口腔細菌被吞咽后引起腸道微生物群的改變有關[6]。迄今為止，全世界對NAFLD并無有效的預防和治療措施，而牙周炎的發生發展則可通過系統的牙周治療等方式得到有效的控制。因此，通過對牙周炎的預防和控制可能作為預防和改善非酒精性脂肪性肝病的新靶點。

1 牙周炎及其發病機制

牙周炎是以牙周結締組織破壞和牙槽骨吸收為特點的一種慢性免疫炎癥性疾病，為成人失牙的主要原因[7]。牙周炎不僅影響牙齒功能，還可作為糖尿病、動脈粥樣硬化、肝臟疾病、不良妊娠、類風濕性關節炎和癌癥等疾病的危險因素[8-9]，嚴重危害患者全身健康。近年來，Hajishengallis等[10]提出牙周炎發病機制的關鍵致病菌(keystone-pathogen)學說引起學者們的廣泛關注，該學說認為牙周炎的主要致病菌牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivlis,P.gingivlis)可激活補體(complement)和Toll樣受體(toll-like receptor, TLR)，二者通過信號通路交叉對話(crosstalk)影響牙周組織的免疫防御功能，引起菌群失調，進而使大量炎癥細胞聚集并引發炎癥反應，導致牙周結締組織破壞和牙槽骨吸收；同時分解破壞的牙周組織還可為牙周致病菌提供必需的營養物質，形成一條正反饋通路，由此產生的免疫炎癥反應加劇了牙周組織破壞的進程。

巨噬細胞作為機體固有免疫系統的重要組成部分在牙周免疫微環境中對于抵抗病原微生物感染和在組織修復等過程中均發揮著重要作用[11]。巨噬細胞具有很強的可塑性，可以針對外界微環境的信號有效作出各種反應，并分泌不同的細胞因子發揮不同作用[12]。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是P.gingivlis外膜的主要抗原成分，在牙周炎病程進展中發揮關鍵作用。LPS作為病原相關分子模式(pathogen-associated molecular pattern，PAMP)，被宿主體內模式識別受體(pattern recognition receptor，PRR)如TLR2或TLR4識別后，激活宿主的固有免疫應答反應，誘導巨噬細胞、中性粒細胞等炎癥細胞浸潤牙周組織，并釋放白細胞介素1(interleukin-1, IL-1)、IL-6、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)等大量促炎因子(pro-inflammatory cytokines)，使牙周局部組織被破壞，進而促進牙周炎的發生發展[13-14]。

2 NAFLD及其發病機制

近年來NAFLD在全球范圍內發病率約為25%，在亞洲發病率約為27%[15]。以往NAFLD的病理生理學被認為是“二次打擊”的過程，“第一次打擊”是肝細胞中的脂肪積累和肝臟對游離脂肪酸(free fatty acid，FFA)的攝取增加所造成的肝組織脂肪變性，“第二次打擊”包括各種細胞應激(例如氧化應激)和腸源性刺激等[16]。然而這一理論不足以解釋NAFLD的復雜性，故現已被“多重平行打擊理論”所取代，即多種因素共同誘導NAFLD，包括胰島素抵抗、氧化應激、遺傳和表觀遺傳、環境因素、炎癥和腸道微生物群的刺激等[17]。腸道微生物群被認為在引發NAFLD這種多因素疾病中具有重要作用[18]。

肝臟和腸道通過門脈循環系統緊密相連，因此，腸道中的毒素物質可經此循環到達肝臟[19]。研究表明腸道微生物群對kupffer細胞(kupffer cells，KCs)的激活在NAFLD炎癥反應的產生中具有重要作用[20]。KCs被稱為肝源性巨噬細胞，占肝臟中所有非實質細胞的20%～35%，占機體組織中巨噬細胞的80%～90%[21]。KCs是先天性和適應性免疫系統的重要成員，它們駐留在肝竇中，作為抵抗來自胃腸道的細菌、微生物碎片和內毒素的第一道防線[22]。KCs通過表達模式識別受體(PRR)，例如Toll樣受體(TLRs)、甘露糖受體和NOD樣受體(nucleotide binding oligomerization domain-like receptors，NLRs)等，識別損傷相關分子模式(damage-associated molecular patterns，DAMPs)和病原相關分子模式(PAMPs)[23]。TLRs是可以感知細菌和病毒成分的模式識別受體(PRRs)，在肝臟中主要表達于KCs表面。健康的肝組織因其肝細胞表達TLRs的量很低，故其對TLRs的配體具有很高的耐受性，但在某些情況下，例如當腸道菌群的改變致腸黏膜通透性增加時，致病性微生物和細菌源性分子經血液循環到達肝臟，TLRs被激活，其下游分子表達升高。LPS可通過TLR4信號通路直接激活KCs。研究表明，TLR4突變小鼠對NAFLD有抗性，且其肝組織內促炎細胞因子的表達受到了抑制[19]，這支持了LPS-TLR4途徑在NAFLD發展中的作用。LPS作用于TLR4后，在細胞質的質膜表面誘導形成大量多蛋白復合物，包括髓系分化因子(myeloid differential protein-88，MyD88)、腫瘤壞死因子受體相關因子(tumour-necrosis factor receptor associated factors，TRAFs)、白細胞介素-1受體相關激酶(interleukin-1 receptor-associated kinases，IRAKs)和TGF-β活化激酶1(TGF-β activated kinase 1，TAK1)，使c-jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPKs)和核因子κB(nuclear factor kappa B，NF-κB)信號通路被激活，進一步導致 TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-12、IL-18、IL-10和干擾素γ(interferon-γ，IFN-γ)等炎癥因子水平升高[24-25]。而促炎因子TNF-α和IL-1β等能夠加速肝組織中的脂肪積聚，進而加快肝臟慢性疾病的進程[26]。

3 牙周炎與非酒精性脂肪性肝病的相關性

流行病學及動物實驗研究表明牙周炎與NAFLD具有高度相關性。有關牙周病學的臨床研究報道，NAFLD患者P.gingivlis的檢出率是非NAFLD對照組患者的3倍之多。對NAFLD患者進行3個月的非手術牙周治療可改善肝功能參數，如血清谷草轉氨酶(aspartate aminotransferase，AST)和谷丙轉氨酶(alanine aminotransferase，ALT)水平[4]。研究表明，高血清谷丙轉氨酶患者相比于低血清水平者患牙周炎的風險更高[5]。另一項臨床研究發現，牙周炎患者血清內ALT及谷氨酰轉肽酶(gamma-glutamyltransferase，GGT)水平相比于健康對照組更高。在接受直接注射P.gingivlis的高脂肪飲食誘導的脂肪變性小鼠中觀察到體重和肝臟重量增加，肝臟脂質積聚，ALT和甘油三酯(triglyceride，TG)水平升高[4]。動物實驗還表明，口腔內感染P.gingivlis可能會加劇NASH從單純脂肪性肝炎到纖維化脂肪性肝炎的病理進程[27]。最近，Fujita等[28]研究發現，放射性標記的P.gingivlis-LPS可經口腔轉移至肝臟，并在NASH的發生發展中起著重要的作用。此外，Vasconcelos等[29]研究發現，與對照組相比牙周炎患者肝臟脂肪變性增多，且出現雙核肝細胞和堿性磷酸酶陽性細胞。透射電子顯微鏡觀察顯示，牙周炎患者肝組織內脂滴大小、數量、粗面內質網池間距離、線粒體大小、泡沫細胞質、糖原積累均較對照組明顯增加。血漿中堿性磷酸酶(alkaline phosphatase，AlkP)、高密度脂蛋白(high-density lipoprotein，HDL)、甘油三酯和總膽固醇(total cholesterol，TC)水平也發生了變化。以上研究均表明牙周炎與NAFLD之間存在一定的相關性，其可能的機制有以下兩個方面。

3.1 牙周致病菌產生的毒力因子及局部炎癥產生的炎癥介質進入血液循環系統

牙周炎的大多數組織損害是由宿主對感染產生免疫應答所致，牙周致病菌產生的毒力因子及局部炎癥產生的炎癥介質可經破潰的牙周袋上皮侵入牙齦組織，然后擴散到體循環中。P.gingivlis-LPS被 TLR2或TLR4識別后，產生炎癥反應并釋放IL-1β、IL-6、TNF-α等大量促炎因子(pro-inflammatory cytokines)[30]，而這些炎癥因子不僅可在局部破壞牙周組織，還可經血液循環系統影響全身健康[31]。Genco等[32]發現，在一組患有嚴重牙周炎和牙齦上皮潰瘍性病變的患者中，局部產生的促炎細胞因子，如TNF-α、IL-1β和IL-6，可進入體循環并誘導肝臟產生急性反應(包括升高的C-反應蛋白、纖維蛋白原、血清淀粉樣蛋白A)，進而促進動脈粥樣硬化。研究發現P.gingivlis感染小鼠牙周組織可誘發年齡依賴性腦部炎癥，從而增加中年小鼠腦組織中TNF-α、IL-6和IL-1β的表達水平[33]。此外，P.gingivlis感染的中年小鼠還表現出認知功能的受損。這進一步證實了牙周炎與全身系統性炎癥的相關性。

3.2 牙周致病菌被吞咽后引起腸道菌群失調

在生理條件下，腸道中的細菌具有參與食物消化、增強免疫系統、防止外源性病原體侵入組織和器官等有益作用。然而，當腸道菌群失調使正常有益菌變成致病菌后，這些細菌產生的毒力因子等有害物質可損害腸上皮黏膜，進而通過破壞的上皮層進入體循環系統，導致各種組織和器官，如肝臟、心臟、腎臟、胰腺和血管受損[34]。

大量研究顯示，牙周致病菌被吞咽后可引起腸道菌群的改變。Arimatsu等[35]通過對口服P.gingivlis的小鼠腸道微生物群和組織炎癥水平的變化分析后發現，P.gingivlis組小鼠較健康對照組小鼠血液內毒素水平更高，而回腸中緊密連接蛋白的基因表達顯著降低，且其體內腸道菌群發生了改變。Nakajima等[36]研究發現，盡管小鼠只口服了一次P.gingivlis，其對腸道微生物群的組成及腸道屏障功能的通透性產生了顯著的影響，而腸道微生物群的改變與腸道屏障功能降低緊密相關，因此腸道中大量的毒素物質可經門脈循環到達肝臟，損害肝臟健康。這些研究均為牙周致病菌被吞咽后引起腸道菌群失調提供了證據。

綜上所述，牙周炎與NAFLD存在緊密聯系，一方面可能與牙周致病菌產生的毒力因子及牙周組織局部炎癥反應產生的免疫調節因子進入血液循環系統有關，另一方面可能與口腔細菌被吞咽后引起腸道微生物群的改變有關。但其具體機制仍不明確，牙周炎引起系統性炎癥和腸道菌群失調后，各種炎癥介質參與肝臟脂肪性和炎癥性改變的具體作用方式尚不清楚，因此，明確牙周炎與NAFLD的相關性，期待從口腔醫學視角為NAFLD的防治開辟新思路。