特異性促炎癥消退介質在牙周炎中的研究進展

劉音辰

中南大學湘雅二醫院口腔醫學中心，長沙410011

牙周炎是以菌斑生物膜為始動因素的牙周組織炎癥性、破壞性疾病。牙周炎易感性，以及牙周持續的炎癥反應狀態與許多菌斑及宿主相關因素有關。目前認為，局部菌群失調是牙周炎的始動因素，宿主不當的免疫應答才是引起牙周組織破壞的原因[1]。

過去，炎癥的消退一度被認為是炎癥環境中趨化因子的稀釋減少了中性粒細胞（polymorphonuclear，PMN）趨化和募集，進而發生的“被動過程”。數十年來，不斷有學者發現炎癥消退過程涉及大量免疫細胞和相關介質的參與，是一個程序化的“主動過程”，任一環節缺失或不足都會造成炎癥狀態的遷延[2]。不完善的促炎或促炎癥消退機制，以及兩者之間的失衡狀態都可能造成牙周炎的病理進展[3]。

二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）屬于Ω-3多不飽和脂肪酸，為必需氨基酸。EPA和DHA 在人體有廣泛的生物活性，在牙周炎中的抗炎作用也獲得了大量研究[4]。近20 年來，學者在自限性急性炎癥的滲出液中發現了一系列EPA 或DHA 為底物合成的具有抗炎和促進炎癥消退作用的內源性脂質化學介質，稱為特異性促炎癥消退介質（specialized pro-resolving mediators，SPM），包括消退素（resolvins）、保護素（protectins）和噬消素（maresins）等。

SPM 局部用藥在多個動物疾病模型中都被證實能夠促進疾病恢復，改善炎癥結果。SPM 可以中止并逆轉慢性炎癥階段，促進炎癥快速消退，促進組織愈合，并進一步促進組織再生[5]。除了經典的炎癥消退作用外，具有保守結構的SPM 在宿主防御，疼痛，器官保護和組織再生的作用都有相關研究[6]。飲食調整和小分子模擬物替代的潛在可能性使這些食物來源的脂質介質吸引了許多研究者關注。本文就SPM 及其在牙周炎中作用的研究現狀作一綜述。

1 SPM概況

1.1 SPM的分類

消退素分為E 類（resolvins E，RvE）和D 類（resolvins E，RvD）。RvE（RvE1～RvE3）來源于EPA，EPA 經阿司匹林乙酰化的環氧化酶（cyclooxygenase，COX）2 或細胞色素P450 單加氧酶催化生成18-羥基二十碳五烯酸，由PMN通過5-脂氧合 酶（lipoxygenase，LOX） 通路合成RvE1 和RvE2[7]，由嗜酸性粒細胞通過小鼠12/15-LOX或人15-LOX通路合成RvE3[8]。

RvD 包括RvD1～RvD6[9-10]，由DHA 經15-LOX催化生成17-羥基二十二碳六烯酸，再由PMN 通過5-LOX 通路合成。保護素與RvD 有相同的中間體17-羥基二十二碳六烯酸，是其經環氧化后形成的帶有特殊共軛三烯雙鍵結構的物質，包括PD1和PDx，在神經系統中合成的PD1 被命名為神經保護素（neuroprotectin，NP）D1[11]。RvD 和PD 都有阿司匹林觸發的相應異構體，包括AT-RvD1～ATRvD4 和AT-PD1[12-13]，由阿司匹林乙酰化COX-2 催化合成。

噬消素的發現時間相對較晚[14]。在巨噬細胞中，12-LOX 催化DHA 在碳14 位上發生脂氧合作用生成14-羥基二十二碳六烯酸，由5-LOX 催化生成環氧化中間體經水解后生成MaR1[13-14]。此環氧化中間體經可溶性環氧化物水解酶催化生成MaR2[15]。

1.2 SPM的生物合成

炎癥理想的發生發展和消退包含多個關鍵檢查點和時空維度的種類轉換，最終恢復機體穩態。炎癥消退的相關通路若在轉換過程中受到影響，則會轉為慢性炎癥[6]。炎癥發展早期誘導產生的促炎介質，如前列腺素（prostaglandin，PG）E2、PGD2，在一定時間點可以通過上調PMN 的環磷酸腺苷，從而上調15-LOX 的轉錄表達，誘導免疫細胞合成SPM，該過程稱為炎癥介質的“種類轉換”[16-17]。低劑量阿司匹林可以直接促進含有COX-2 的細胞合成SPM 異構體參與炎癥消退過程[6]，這一點不同于其他非甾體類抗炎藥物[18]，且無須經歷種類轉換過程。

除此之外，凋亡PMN 經胞葬作用進入巨噬細胞，加上PMN 及血小板來源囊泡的胞間傳遞為不同極化狀態下的巨噬細胞提供多種前體并調節SPM 合成[17,19]。Dalli 等[20]發現，巨噬細胞與PMN來源囊泡共培養可以上調表達RvD5、MaR1、PD1、RvE2和RvE1等多種介質，這種作用依賴特定的G 蛋白偶聯受體（G-protein-coupled receptor，GPCR）[20]。

1.3 SPM在牙周組織中的含量

SPM 通過特異性GPCR 發揮作用，意味著SPM 的作用具有組織和細胞特異性[19]。Cianci等[21]對人牙周膜干細胞行液相色譜-三重四極桿質譜分析發現，其中可檢測到RvD1（每5×106個細胞里含量為45.5 pg），RvD2（每5×106個細胞里含量為60.5 pg），RvD5（每5×106個細胞里含量為19.7 pg），RvD6（每5×106個細胞里含量為88.7 pg），RvE2（每5×106個細胞里含量為69.2 pg），RvE3（每5×106個細胞里含量為215.9 pg），PD1（每5×106個細胞里含量為63.1 pg）和噬消素（每5×106個細胞里含量為11.3 pg）及多個生物活性中間產物。

2 SPM的功能

Headland 等[2]對前期相關工作總結提出，完善的炎癥消退過程應符合的基本標準包括：1）限制或終止PMN 浸潤；2）調節細胞因子和趨化因子；3）介導PMN 凋亡和隨后巨噬細胞的胞葬作用；4）使巨噬細胞由M1 型轉為M2 型；5）促使未凋亡細胞返回血液或淋巴系統內，巨噬細胞與樹狀突細胞離開炎癥作用部位；6）獲得性免疫的調節作用；7）介導組織修復。炎癥消退的最后階段即組織內重歸穩態，無纖維化或瘢痕組織形成。SPM 可參與以上所有階段的促炎癥消退功能。SPM 的核心功能在于對巨噬細胞的調控[18,22]。SPM可以促使巨噬細胞由M1 型轉為M2 型，增強巨噬細胞的胞葬作用，增加對PMN 和細菌的吞噬，促進抗炎因子釋放。

3 SPM在牙周炎中的作用

3.1 對牙周組織細胞的作用

Khaled 等[23]通過體外實驗證實，RvD1 可以逆轉牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis）培養上清液對牙齦成纖維細胞的毒性作用，抑制生長調節致癌基因和單核細胞趨化蛋白-1表達，上調TGF-β1表達。

白細胞介素（interleukin，IL）-1 和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 能夠刺激牙周膜細胞（periodontal ligament cell，PDLC）生成PGE2，加入RvD1 后，PGE2 的合成顯著性減少，并且當PDLC 與健康人來源單核細胞共同培養時，RvD1能夠顯著減少IL-1刺激下PGE2的合成[24]。

馬飛等[25-26]建立了大鼠牙周炎模型，在其尾靜脈行RvD1 給藥后，實驗組牙齦組織中IL-1β、IL-6 表達下降，齦溝液中IL-1β、TNF-α、IL-6水平下降。Du 等[27]從健康人群前磨牙分離PDLC，發現MaR1 可以促進脂多糖處理后PDLC 的存活，抑制凋亡，調節自噬，下調LPS 刺激下的促炎癥因子表達。

3.2 牙槽骨保護及組織再生功能

牙周炎患者PMN 激活產生PGE2 等炎癥介質介導牙槽骨喪失[6]。Hasturk 等[28]建立兔牙周炎模型，局部應用RvE1，發現軟組織和骨組織喪失減少，局部破骨細胞浸潤減少。RvE1 通過結合破骨細胞的BLT1 受體，減少PMN 數量，抑制破骨細胞增殖，并通過核因子κB 受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）通路抑制破骨細胞分化和骨吸收，但不引發破骨細胞凋亡或影響其存活[29]。ChemR32 也是RvE1 的特異性受體，在過表達ChemR32 的小鼠使用結扎絲誘導牙周炎形成，發現牙槽骨吸收程度較野生型明顯減輕[30]。Mizraji 等[31]建立P. gingivalis刺激性牙周炎模型，使用RvD2 處理小鼠6 周后，其牙齦組織相較于對照組CD4+T細胞更少，M2型巨噬細胞數增加，RANKL 表達下調，骨保護素表達增加，提示RvD2 對牙槽骨的保護作用。唐彩金等[32]對大鼠牙周炎模型尾靜脈注射RvD1，發現實驗組牙周袋深度、牙齦指數、松動度、牙槽骨喪失量均低于陰性對照組。

組織再生失敗往往源于炎癥控制不力，炎癥抑制劑如環氧化酶（cyclooxygenase，COX）抑制劑或TNF-α 受體拮抗劑，無法有效逆轉這一現象，而相關受體介導的炎癥消退機制可以取得較好的效果[5]。對兔牙周炎模型進行RvE1 局部注射能夠促進組織再生，增強病灶局部成骨活性，恢復95%以上喪失的骨組織，且垂直向和水平向上的骨喪失均有恢復[33]。一項體外實驗[24]中，低濃度RvD1 能夠促進PDLC 的增殖和遷移，促進堿性成纖維細胞生長因子合成，提示其在創口關閉和組織再生中的作用。

間充質干細胞和其分化的基質細胞都有炎癥消退介質相應的受體表達。SPM 能夠促進干細胞分化為成纖維細胞和成骨細胞，從而促進傷口愈合和骨再生。現有組織工程研究中普遍關注外源性細胞支架和細胞對組織再生的作用，然而若炎癥消退機制能夠充分發揮作用，外源性細胞和支架并不是必需的[5]。這一觀點為組織再生提供了新的視角和思路。

3.3 對牙周致病菌的作用

口腔菌群的活躍性和組成與局部環境密切相關，牙周組織PMN 的持續募集可能正是齦下菌斑難以控制的原因[3]。SPM 本身并沒有直接的抗菌作用，炎癥消退作用可以改變炎癥狀態造成的牙周菌群失調，其組成逐漸接近健康人群，牙周致病菌的毒力因子大大減少，使用抗炎癥藥物無法達到同樣效果[5]。

Hasturk 等[33]在兔口腔內引入外源性P.gingivalis后發現，牙菌斑細菌總量增加，厭氧菌比例增加；在未聯合使用機械或抗菌藥治療的前提下，局部應用RvE1 就會造成P.gingivalis的消失。隨后Lee 等[34]在大鼠口內單獨放置結扎絲以模擬炎癥狀態下自然發生的菌群失調，未人為引入其他牙周致病菌，對菌斑微生物進行α 和β 多樣性分析發現，菌斑微生物相對豐度更高，種類更為豐富；應用RvE1 后，菌斑微生物種類和豐度逐漸接近誘導前的基線狀態。

Wang 等[35]發現，局限性侵襲性牙周炎患者外周血的噬消素通路標記物14-羥基二十二碳六烯酸明顯降低，巨噬細胞的12-LOX 和MaR1 表達明顯降低，給予1 nmol·L-1的MaR1 就可增加胞內活性氧生成，恢復PMN 受損的吞噬作用和巨噬細胞對P.gingivalis和伴放線放線桿菌的清除。

4 應用前景與挑戰

現有的抗炎藥物最終都會引起免疫抑制現象，SPM 在分子和細胞水平發揮的作用與抗炎癥介質不同[16,36]，作為替代方案有望減少藥物治療不良反應。當前細菌耐藥問題日益嚴重，利用炎癥消退機制減少抗生素暴露，對于治療牙周炎十分重要[37]。小分子合成SPM 模擬物可以抵抗在體內環境中的失活，性質更加穩定，臨床實用性更好，是未來的研究方向之一。

盡管如此，SPM 在牙周炎領域的研究仍面臨許多挑戰：1）SPM 對牙周組織及牙周致病菌的作用機制仍不清楚；2）SPM 的生成分泌和作用具有組織特異性，需要篩選具有牙周組織效應的SPM種類；3）SPM 表達存在時空順序性，牙周炎不同分期及分級下SPM 表達譜尚不明確，對牙周炎治療和用藥缺乏指導性；4）盡管現有研究中SPM 的應用濃度普遍較低，對較大的動物獲得的實驗效果卻不如小型動物顯著[36]，因此對SPM 進行廣泛的臨床試驗前需確定合適的應用濃度。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。