口腔炎性疾病在阿爾茨海默病發生發展中的作用路徑和作用機制及兩病同治研究進展

王娟 ，李文惠 ，孫安陽

1 上海理工大學醫療器械與食品學院，上海200093；2 上海健康醫學院腦退行性疾病重點實驗室

阿爾茨海默病（AD）是一種以記憶力進行性損害為特征的神經退行性疾病，目前尚無顯效的治療方法。AD 的神經病理特征包括β-淀粉樣蛋白（Aβ）沉積、Tau 蛋白過度磷酸化并形成神經纖維纏結（NFTs）以及神經元變性喪失，患者會逐漸出現認知功能下降、行為異常和社交障礙，最終發展成癡呆。以往對AD 發病機制的研究大多集中于腦部病變本身，而新近研究提示某些腦外病變會影響AD 的發生發展。牙周炎和齲病是細菌感染所致的一類外周炎性疾病，這些口腔疾病的致病菌、細菌細胞壁中脂多糖（LPS）等抗原成分、酶、毒素、代謝產物等可通過多種途徑進入機體并造成損害。細菌微生物還可引起機體的免疫應答反應，產生白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等多種促炎介質，激活中樞神經系統內的膠質細胞，加速神經元變性進程。在老年人群中，AD與口腔炎性疾病的發病率均較高，越來越多的學者注意到這兩者存在關聯。臨床研究也表明，與正常人相比，口腔炎性疾病患者罹患AD 的風險升高約1.7 倍。現將口腔炎性疾病在AD 發生發展中的作用路徑和作用機制及兩病同治研究進展綜述如下。

1 口腔炎性疾病在AD發生發展中的作用

口腔炎性疾病與AD 可能具有相關性的初始證據來自于流行病學研究。韓國的一項隊列研究［1］顯示，與正常人相比，慢性牙周炎患者癡呆風險更高，且在性別和年齡相同和控制其他因素一致的條件下，證實牙周炎與認知障礙有關［2］。瑞士的病例對照研究［3］發現，與正常人相比AD 患者的口腔健康狀況更差，牙槽骨丟失更多。意大利的病患照護研究［4］則顯示，牙周炎與缺牙嚴重降低AD 患者生活質量，牙周炎癥狀越嚴重的患者認知水平更低。日本的5年隊列研究［5］也說明，老年人患重度牙周炎與發生輕度認知障礙有關。印度的研究［6］顯示，AD 患者隨認知障礙病情加重，牙周狀況也進一步惡化。值得注意的是，牙菌斑中的細菌或其產物可進入腦組織，導致認知能力減退，進而誘發AD 等神經退行性疾病。2002年，RIVIERE等［7］從AD患者的腦組織標本分離出螺旋體類，和對照組相比，AD 患者的大腦標本中檢測出螺旋體種類更多。2013 年，POOLE等［8］在死亡 12 h 的 AD 患者腦組織中檢測到牙齦卟啉單胞菌（Pg）的LPS，而在對照組中則未發現。2019 年，STEPHEN 等［9］在死亡 AD 患者大腦中檢測到了Pg。以上諸多證據表明口腔炎性疾病是AD 發生發展的高風險因素之一。

1.1 口腔炎性疾病促進Aβ 沉積增加和Tau 蛋白過度磷酸化 ISHIDA 等［10］在過表達人類淀粉樣前體蛋白（APP）轉基因小鼠（J20）牙齦邊緣接種0.1 mL 109CFU/mL 的Pg，5 周后結果顯示實驗組小鼠大腦皮層和海馬中Aβ 沉積增加，Aβ40、Aβ42 的mRNA表達水平升高。ILIEVSK 等［11］利用8周齡C57BL/6J小鼠每周3 次灌胃0.1 mL 含109CFU/mL Pg 溶液，22 周后觀察到大腦皮層和海馬中出現Aβ 和神經纖維 纏 結 。 DING 等［12］對 C57BL/6J 小 鼠 隔 天 灌 胃0.1 mL 含 109CFU/mL Pg 溶液，6 周后結果顯示，實驗組小鼠大腦皮層和海馬中Aβ 增加且認知功能明顯受損。STEPHEN等［9］對11月齡BALB/c小鼠口腔上頜隔天涂布1010CFU/mL 的Pg，6 周后觀察到小鼠大腦中Aβ42 增加；此外，使用梯度濃度Pg 感染SHSY5Y 細胞系，觀察到Tau 蛋白磷酸化增加的現象。進一步的研究表明，Pg 中脂多糖成分能影響AD 病理。WU等［13］采用12月齡野生型小鼠每日腹腔注射牙齦卟啉單胞菌脂多糖（Pg-LPS，1 mg/kg）溶液，5周后觀察到小鼠腦中出現Aβ 沉積，這可能與Pg-LPS激活小膠質細胞導致神經元中APP 水平升高有關。LEIRA 等［14］在 SD 大鼠兩側第一和第二磨牙之間注射10 μL Pg-LPS（1 mg/mL）溶液，結果顯示小鼠腦內Aβ40、Aβ42水平均顯著升高。

1.2 口腔炎性疾病促進神經元退變 失牙是AD的危險因素之一，而牙周炎和齲齒均會引起失牙。GOTO 等［15］使用 4 月齡 3 個突變等位基因純合子小鼠（3×Tg-AD），拔除其左右兩側上頜磨牙，1 個月后觀察到小鼠中腦三叉神經神經元的神經元退變。SU 等［16］使用3～4月齡CD1小鼠，敲除其上下頜磨牙，4周后結果顯示實驗組小鼠齒狀回神經元生成能力受到抑制，且神經元的分布、結構均受到影響，這可能會造成學習和記憶功能減退。ILIEVSK等［11］利用8周齡C57BL/6J 小鼠每周 3 次灌胃 0.1 mL 含 109CFU/mL Pg的溶液，22周后觀察到實驗組小鼠海馬CA1區和DG區退變的神經元數量明顯多于對照組。

2 口腔炎性疾病影響AD發生發展的作用路徑

口腔炎性疾病可通過受損血腦屏障路徑、顱神經路徑、顱底骨路徑、微生物—腸—腦軸路徑等路徑促進AD的發生發展。

2.1 口腔炎性疾病通過受損血腦屏障路徑影響AD的發生發展 隨著年齡的增長，血腦屏障（BBB）通透性增加，病原體及其產物更容易進入大腦引發炎癥反應。POOLE等［8］利用Pg感染2月齡的載脂蛋白E基因敲除小鼠（ApoE-/-）誘導牙周炎，12周后在小鼠腦內觀察到Pg 的DNA 序列，認為Pg 能夠跨越BBB 進入腦中，激活了引起促進神經元損傷的補體系統。此外，促炎細胞因子引發的炎癥反應也能夠破壞BBB 完整性，導致病原體及其毒性產物通過損傷 的 BBB 進 入 大 腦 。 SINGHRAO 等［17］利 用5×109CFU/mL 的 Pg 感染 10 周齡 ApoE-/-小鼠誘導牙周炎，24 周后在小鼠海馬微血管中檢測到牙齦素，血腦屏障通透性增加，且與對照組相比，Pg 感染的小鼠腦內免疫球蛋白G（IgG）升高，認為炎癥介導BBB損傷后導致牙齦素進入腦內。

2.2 口腔炎性疾病通過顱神經路徑影響AD 的發生發展 早在1981 年，就有學者觀察到細菌可通過神經等途徑進入腦組織引發腦內病變。并有研究表明牙周病原體可以繞過BBB經嗅神經和三叉神經到達中樞神經系統。2002年，RIVIERE 等［7］從 AD 患者的腦組織標本成功分離出口腔密螺旋體，并在三叉神經發現口腔密螺旋體抗原，證實該細菌是通過三叉神經進入大腦的，進一步研究顯示血清中口腔密螺旋體抗體水平升高，提示螺旋體可能引起持續感染，并且促進炎癥進程，引發神經元損傷和認知功能障礙。

2.3 口腔炎性疾病通過顱底骨路徑影響AD 的發生發展 血腦屏障、腦膜等組織能夠防止外周物質入侵中樞神經系統，但是顱底是顱腔的基底，存在諸多骨性孔道或裂隙，使腦組織與外界相通并且缺乏硬腦膜以及血腦屏障等組織的防御，是顱內外血管和神經進出的通路。鼻腔是與顱腔相通的，目前很多顱底手術經鼻腔入路；口腔通過鼻咽管與鼻腔相通，有研究顯示，這兩者之間微生物異常交流會引起微生物群落紊亂。根據口腔、鼻腔和大腦之間的解剖結構關系，推測口腔微生物或致炎物質可能通過鼻腔進入顱底引發腦內病變。

2.4 口腔炎性疾病通過微生物-腸-腦軸路徑影響AD 的發生發展 腦-腸軸是聯系大腦和胃腸功能的雙向信息調節系統，腸道微生物會產生神經活性化合物，并能調節神經元的功能、可塑性和行為；大腦也可影響腸道微生物群落的變化，這種雙向調節的方法就是微生物-腸-腦軸。腸道菌群紊亂可能導致大腸桿菌內毒素脂多糖發生變化，引發中樞神經系統炎癥，導致Aβ 沉積和Tau 蛋白過度磷酸化。已有研究［18］顯示，口腔致病菌與腸道微生物紊亂存在關聯，其主要致病菌Pg 在口腔中定植可導致腸道菌群失調，影響腸道炎癥反應和內穩態。LI 等［19］使用12周齡C57BL/6J小鼠，對其左上頜第二磨牙結扎誘導慢性牙周炎，1 年后結果顯示小鼠大腦神經元、突觸損傷和膠質細胞激活，口腔和腸道微生物群的生態失調，腸道屏障和BBB 的破壞，血清促炎細胞因子含量和LPS 增加，大腦LPS 水平也增加。由此可見，口腔致病菌可進入胃腸道后通過微生物-腸-腦軸途徑影響AD病理。

3 口腔炎性疾病影響AD發生發展的作用機制

越來越多的研究揭示了口腔炎癥能促進AD 的發生發展，并初步鑒定出炎癥信號通路中某些關鍵分子可能在其作用機制中發揮重要作用。

3.1 組織蛋白酶B（Cat B）降解功能缺失 Cat B 是溶酶體系統中的一種蛋白質降解酶，自噬溶酶體系統能清除Aβ，其降解功能缺失會導致Aβ沉積增加。Cat B也是一種肽鏈內切酶，它能發揮類似β-分泌酶的作用，促進 Aβ 在 AD 大腦中生成。WU 等［13］通過野生型（WT）小鼠與Cat B 基因敲除小鼠（Cat B-/-）比較，證實Pg-LPS 給藥5 周會引起對照小鼠學習記憶功能障礙并伴隨神經元內Aβ 積聚，同時海馬神經元及小膠質細胞中Cat B 表達顯著增加，而CatB 基因敲除可以阻斷上述細胞反應與腦功能損害。體外實驗進一步證實，Cat B 抑制劑CA-074Me 會明顯下調IL-1βmRNA 的表達。另外，TARADA 等［20］等通過體外實驗展示，CA-074Me 可通過抑制caspase-1 的表達，導致IL-1β產生減少。

3.2 Toll樣受體（TLR）過度激活 TLR 的一些亞型在AD 炎癥病理過程中發揮作用也被研究者關注。在小膠質細胞中，TLR4 信號可觸發M1 小膠質細胞的激活，增加促炎細胞因子分泌；在星形膠質細胞中，TLR4的激活會刺激炎癥反應。在AD患者和AD轉基因小鼠中均發現，TLR4 的過度激活會導致IL-1β、TNF-α 等這些細胞因子增多，導致認知功能障礙。口腔炎癥發展過程中，牙周致病菌不僅直接釋放毒性因子，TLR4也可以介導機體內在免疫炎癥反應。有臨床研究［21］顯示，慢性牙周炎患者牙周組織的牙周韌帶細胞和纖維細胞中TLR4 水平高于牙周健康人群。TLR4 表達升高會減弱宿主對病原體的防御能力，從而引起細菌持續侵襲，加劇炎癥反應。TLR4還能與細菌的抗原物質結合，觸發細胞內免疫應答反應，釋放炎性介質。ZHANG 等［22］利用 8 周齡C57BL/6 小鼠進行腹腔注射Pg-LPS，并同時使用TLR4特異性抑制劑（TAK-242），結果發現，TAK-242有效阻止了TLR4/NF-κB 通路誘導神經炎癥，下調了腦內炎癥因子表達水平。LI 等［19］使用 12 周齡C57BL/6J小鼠，對其左上頜第二磨牙結扎誘導慢性牙周炎，1 年后與對照組相比小鼠大腦TLR4 表達增加，NF-κB核易位和促炎細胞因子mRNA水平升高。

3.3 NLRP3 炎性小體激活 NLRP3 炎性小體可以引發固有免疫反應，促進caspase-1 活化，增加IL-1β等炎癥因子產生，引起細胞焦亡。越來越多的研究顯示口腔炎癥性疾病增加了NLRP3 炎性小體激活數目。在AD 疾病進展中，NLRP3 炎性小體能夠促進腦內Aβ 斑塊積累和Tau 蛋白過度磷酸化。YIN等［23］人使用CRND8APP 轉基因小鼠（TgCRND8）與同窩WT 小鼠對照相比，觀察到NLRP3 炎性小體的激活數量增多；連續4 周腹腔注射NLRP3 炎癥小體抑制劑后，結果顯示TgCRND8 小鼠腦內Aβ 斑塊減少，可溶性和不溶性Aβ1-42 水平降低，并且APPβ-切割酶數量減少，激活的小膠質細胞數目減少。ISING 等［24］使用敲除了 NLRP3 基因的 Tau22 轉基因小鼠（Tau22-Nlrp3?/?），檢測到 NLRP3 炎癥小體缺陷小鼠中caspase-1 和IL-1 水平降低，磷酸化的tau 蛋白減少。因此，口腔炎性疾病可能增加NLRP3 炎性小體活化，引發神經炎癥，加速AD病理進展。

4 口腔炎性疾病與AD的兩病同治

4.1 口腔炎性疾病的早防早治 牙菌斑主要由革蘭氏陰性厭氧菌組成，這些細菌的LPS成分可引起機體免疫應答反應和腦內炎癥。因此，定期護理牙齒以及清除牙菌斑能夠緩解口腔炎性疾病。此外，還可借助含氟化物的牙膏和氯己定葡萄糖酸鹽漱口水進行輔助治療。有研究［25］表明，這些措施可以顯著降低促炎細胞因子如IL-1β的水平。因此，保持口腔健康在未來可以預防口腔炎性疾病和認知能力下降。

4.2 非甾體抗炎藥物治療口腔炎性疾病與AD 流行病學和觀察性研究報告表明，在臨床前暴露于非甾體抗炎藥的受試者，患AD 的風險降低，這支持了通過控制炎癥以治療AD 的可能性。也有學者［26］揭示了抗炎藥能改善神經炎癥和Aβ 沉積，使用非甾體類抗炎劑治療的小鼠，IL-1β等炎癥因子水平顯著降低，減少 Aβ 沉積。另外，BARGER 等［27］發現脂毒素等二十烷類化合物的內源性化學介質具有抗炎癥和促溶解作用，可以清除在炎癥分解過程中產生的壞死組織碎片，增強防御細菌的功能，控制牙周致病菌經血腦屏障進入大腦組織。但抗炎癥藥物對IL-1β等炎癥因子的抑制作用只在AD 早期的無癥狀階段發揮作用，需要學者們進一步驗證。

4.3 依那西普治療口腔炎性疾病與AD 細胞因子在口腔炎性疾病和AD 發生發展過程中發揮了重要重用。TNF-α 會導致IL-1的表達增加并引起神經炎癥，造成神經元損傷，影響突觸功能。因此，抑制TNF-α可以防止細胞因子介導的神經炎癥和突觸功能障礙。依那西普是人工合成的可溶性TNF-α受體融合蛋白，1998 年獲得美國食品藥品監督管理局（FDA）批準的抗腫瘤壞死因子藥物。它能競爭性地阻斷TNF-α 與細胞表面的TNF 受體結合，從而抑制由TNF 受體介導的異常免疫反應及炎癥過程。DE?TRAIT 等［28］在急性 AD 小鼠模型中皮下注射依那西普（30 mg/kg）改善了認知功能，降低了海馬組織中TNF-α水平。最新研究也顯示在類風濕性關節炎和牛皮癬患者中，腫瘤壞死因子阻斷劑可降低患AD的風險，表明這類藥物可能成為治療AD 的一個新方向，還需要學者們進一步研究。

綜上所述，口腔炎性疾病致病菌及其產物或炎癥介質可通過血液和神經等途徑進入大腦，促進膠質細胞激活并釋放更多的炎性因子，引起神經元損傷和認知功能障礙。