MicroRNAs與牙周炎研究進展

馮澤華 徐艷

牙周炎（periodontitis）是指由菌斑生物膜引起的感染性牙周疾病，導致牙周支持組織（牙齦、牙周膜、牙槽骨、牙骨質）破壞，表現為牙周袋形成、附著喪失和牙槽骨吸收，嚴重時甚至出現牙齒松動脫位［1］。它是危害人類口腔健康的常見病，也是導致老年人牙齒缺失的主要原因。據第四次全國口腔健康流行病學調查報告［2］，我國65～74歲人群中牙周袋檢出率高達64.6%，但牙周炎的發病機制目前尚未明了，其早期診斷及治療手段也有待進一步研究與探討。近年來，微小RNA（micro-RNA，miRNA）與牙周炎之間的關系成為研究熱點。

最新研究表明，miRNAs與牙周炎關系密切。miRNAs是長度為19～24個核苷酸的非編碼RNA，參與機體生長發育、多種疾病的發生、免疫調節以及細胞分化等過程。miRNAs主要通過與靶基因mRNA 3'-非翻譯區（3'-Untranslated Region，3'-UTR）內的序列特異性位點結合，抑制靶基因的轉錄與蛋白質翻譯。研究表明，miRNAs對成骨、破骨活動有著顯著影響，在牙周炎中可能發揮著重要作用。

1 miRNAs參與牙周炎的發生與發展

牙周炎是宿主免疫反應與細菌炎性反應共同作用的結果，其中免疫細胞、炎性細胞因子如IL家族、TNF-α和NF-κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）等均已被證實在牙周炎形成、組織炎癥的促進、牙齦組織以及牙槽骨的破壞等方面起著重要的作用［1］。

miR-146a的動態平衡在調節牙周組織的炎癥反應中起關鍵作用。研究發現，在培養的人牙周膜成纖維細胞（human periodontal ligament fibroblasts，HPDLFs）中，牙齦卟啉單胞菌（P.gingvalis，P.g）及脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）都能明顯上調 HPDLFs中miR-146a 的表達［3］；miR-146a 過表達能抑制 IL-1β、IL-6、IL-8等促炎性細胞因子分泌、TNF受體相關因子6（TNF receptor associated factor 6，TRAF6）表達及 p38磷酸化；抑制TRAF6及p38可明顯降低miR-146a的表達，提示miR-146a可能通過TRAF6/p38 MAPK途徑對由P.g誘導的HPDLFs促炎性因子釋放起調節作用。但是，在B細胞介導的牙周炎癥反應中，miR-146a通過直接與IL-1受體相關激酶1（interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK-1）結合而抑制LPS刺激的 B 細胞炎癥因子的釋放［4］。Ghotloo 等［5］發現，miR-146a在廣泛侵襲性牙周炎的牙齦組織中明顯上調，且與疾病嚴重程度（牙周指數）呈正相關。高穎等［6］也發現，miR-146a在唾液中的濃度與牙周指數、基質金屬蛋白酶 8（matrix metalloproteinase 8，MMP8）、基質金屬蛋白酶抑制劑-1（matrix metalloproteinase inhibitor-1，TIMP-1）呈正相關。Fordham 等［7］對破骨細胞的研究發現，miR-142-3p過表達可下調蛋白激酶Cα（protein kinase Cα，PKCα）的表達，抑制破骨細胞活力，且能阻止單核細胞、巨噬細胞以及樹突狀細胞轉化為破骨細胞。Naqvi等［8］在對巨噬細胞的分化及吞噬作用研究中發現，miR-142-3p過表達可抑制M1型巨噬細胞的吞噬作用，同時顯著降低TNF-α及IL-12p40水平。此外，臨床研究發現，肥胖的牙周炎病人組與正常體質量牙周炎組相比，miR-142-3p明顯上調，推測miR-142-3p可能參與免疫調節、糖類及脂質代謝的過程［9］。在牙周炎的體外研究中發現，miR-144-5p過表達可降低巨噬細胞的生存能力，可能機制是通過抑制TLR2及NF-κB信號通路，減少 TNF-α、IL-6 和 IL-8 等炎性因子的表達［10］。miR-144-5p還可通過影響環氧合酶2和IL-17F的表達，參與自噬對炎癥反應的調控［11］。

牙周炎性組織中miR-204下調可促進MMP9的表達［12］，后者能夠破壞包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型膠原蛋白在內的細胞外基質，促進炎癥反應［13］。在牙周炎模型大鼠中的研究發現，牙周炎性組織中miR-335-5p［14］和miR-218［12］表達下調；miR-335-5p 過表達，可通過激活 Wnt信號通路，降低Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）表達，減少炎性因子TNF-α等分泌，減輕骨破壞［14］；miR-218 過表達可通過抑制 NF-κB 通路，減少IL-1、IL-6、TNF-α 的分泌［12］。此外，miR-218 還可通過抑制MMP-9，阻止破骨細胞的分化與成熟，抑制炎性細胞因子分泌與膠原蛋白分解，減輕骨吸收［15］。

總之，miRNAs在牙周炎的發生與發展中發揮了重要的作用。相關研究表明，牙周炎性組織中miR-146a、miR-142-3p、miR-144-5p表達上調，可能具有抑制炎癥的作用；而miR-204、miR-218、miR-335-5p表達下調，可能具有促進炎癥的作用［16-18］。

2 miRNAs參與牙周穩態的調節

miRNAs除在牙周炎的發生與發展中發揮重要作用外，還參與牙周穩態的調節。正常牙周組織中成骨與破骨活動處于相對平衡狀態，稱為牙周穩態［19］。牙周炎性組織中破骨活動占主導，從而導致牙槽骨吸收、牙齒松動甚至脫落。

在人牙周膜細胞（human periodontal ligament cells，hPDLCs）的成骨分化研究中，miR-21和miR-101的過表達可通過下調牙周膜相關蛋白1，減少骨鈣素分泌與鈣化結節，降低PDLCs的成骨特性［20］。暴露于尼古丁的人牙周膜干細胞（humanperiodontalligamentstemcells，hPDLSCs）中miR-1305表達上調，通過下調Runt相關轉錄因子 2（Runt-related transcription factor 2，RunX2），抑制hPDLSCs的增殖、遷移和成骨分化；而miR-1305表達下調可顯著減輕尼古丁對hPDLSCs的成骨抑制作用［21］。牙周炎性組織的hPDLSCs及齦溝液中miR-23a明顯增多，接受系統牙周治療后，miR-23a可顯著減少；但過表達miR-23a的hPDLSCs成骨分化明顯受到抑制，可能是通過抑制骨形態發生蛋白受體1B而發揮作用［22］。hPDLSCs成骨分化時，miR-132［23］與 miR-21［24］的表達下調；過表達miR-132可能是通過抑制生長分化因子5表達和激活NF-κB軸，降低成骨活性，從而抑制hPDLSCs的成骨作用［23］。miR-21表達下調能夠抑制細胞信號轉導分子Smad5蛋白表達，導致RunX2下調，抑制 hPDLSCs的成骨作用［24］。研究表明，并非所有miRNAs都具有抑制成骨的作用。miR-26-5p在炎癥微環境中可通過抑制Wnt5a，激活Wnt/Ca2+通路，促進hPDLSCs成骨分化［25］；miR-543可通過抑制ERBB2傳感器 TOB2 促進 hPDLSCs成骨分化［26］。

總之，miRNAs在牙周穩態的調節中也是不可或缺的一環，其中 miR-21、miR-101、miR-1305、miR-23a、miR-132、miR-21等有抑制成骨形成的作用，而miR-26-5p和 miR-543 等可促進成骨［12］。

3 miRNAs在牙周炎的診斷與治療中的作用

傳統牙周炎的診斷主要基于癥狀、體征、牙槽骨吸收及其形式、年齡、病程等［1］，但傳統的診斷方法不能完全反映出牙周炎的內在變化。如何尋找牙周炎的生物靶標進行早期診斷及嚴重程度評估仍然是該領域的一個研究重點和難點。近年來，miRNAs在牙周炎診治中的作用日益引起重視。miRNAs用于牙周炎診斷時主要取材于唾液、齦溝液以及血清，因其樣本取材來源不同而有相對不同的miRNA標記物。臨床研究發現，牙周炎病人唾液中 miR-143-3p含量最高［27］；唾液中miR-381-3p表達上調對牙周炎也具有診斷意義，且miR-381-3p與牙周袋深度呈正相關［28］。慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）時，齦溝液中 miR-1226 顯著降低［29］；CP伴糖尿病的病人齦溝液中miR-146a和miR-155表達水平也上調，而非手術治療6周后可降低至正常水平［30］。此外，牙周炎病人血清中miR-664a-3p，miR-501-5p及miR-21-3p也明顯上調［31］。上述miRNAs的顯著升高可能有助于牙周炎的診斷。

目前miRNAs在牙周炎治療中的應用尚處于起步階段。該方法是使用載體將miRNAs模擬物或miRNAs抑制劑轉入細胞內，通過抑制或增強相關靶基因的表達來發揮治療作用。在牙周炎小鼠模型中，Liu等［32］通過相關載體控釋miR-10a，成功地實現了局部T細胞募集，刺激它們分化為調節性T細胞，減輕了牙周炎癥反應，減少了骨吸收。

4 問題與展望

相關研究表明，miRNAs在牙周炎的發生、發展與牙周穩態調節中發揮了重要作用。miRNAs可通過調節靶基因表達，影響RANKL、Wnt等多種信號通路傳導，參與調節免疫與炎癥反應及成骨、破骨活動。但該領域尚存在許多亟待解決的問題：miRNAs參與介導牙周炎癥反應的確切機制尚有待進一步闡明；診斷方面，如何界定不同年齡組、不同病情嚴重程度的牙周炎病人miRNAs檢測閾值？如何尋找高敏感性、高特異性的牙周炎miRNAs標記物？治療方面，如何根據病人不同身體狀態與基礎疾病個體化選擇相對特異性miRNAs？如何確定適合的miRNAs治療濃度、適宜載體與給藥途徑？如何提高轉入效率、減少可能的不良反應？這些都有待今后進一步研究與探討。隨著該領域研究的不斷深入，miRNAs在牙周炎中的作用機制以及在診斷與治療中的作用必將得到進一步闡明，從而推動牙周炎的相關基礎研究與臨床應用。