MFG-E8介導的骨免疫在牙周炎中的作用研究進展

向群，古麗努爾·阿吾提，李澤慧

新疆醫科大學第一附屬醫院附屬口腔醫院牙周黏膜科/新疆維吾爾自治區口腔醫學研究所，烏魯木齊 830000

牙周炎(periodontitis，PD)在中國≥55歲人群中的患病率為69.3%，是該年齡段患病率最高的口腔疾病，也是牙齒脫落的最主要病因[1-2]。在未經治療的牙周炎易感者中，宿主的免疫功能失調促進了牙槽骨的吸收，最終導致牙齒松動、脫落，進而又加劇了口腔內的免疫失調[3-4]。研究發現，乳脂肪球表皮生長因子8(milk fat globule epidermal growth factor 8，MFG-E8)可增強巨噬細胞對凋亡細胞的吞噬作用，同時在維持表皮組織和血液系統動態平衡方面也扮演了重要角色[5-6]。此外，還有研究發現MFG-E8參與了PD等骨代謝疾病的免疫反應，可直接作用于骨骼系統的細胞或通過免疫系統間接參與骨炎癥性疾病及骨改建[7]。本文綜述了MFG-E8介導的骨免疫在PD中的研究進展，以期為MFG-E8輔助PD的診斷和治療提供新的理論依據。

1 MFG-E8

1.1 MFG-E8的結構 MFG-E8又稱乳黏附素，最初研究發現其在泌乳期的乳腺中大量表達，并與脂肪球一起分泌[8]。MFG-E8分子由兩個重復的表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)樣結構域、一個黏蛋白樣結構域和兩個重復的盤狀蛋白樣結構域(C結構域)共同組成，它的兩個重復結構域中各含有一個精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(arginine-glycineaspartic acid sequence，RGD)序列，可與αvβ3或αvβ5整合素以異源二聚體的形式結合，促進細胞黏附并誘導整合素介導的信號轉導，可被吞噬細胞識別。此外，又因其在乳脂球中含量豐富，氨基酸序列與EGF、凝血因子Ⅷ的盤狀結構域相似，因此被命名為乳脂肪球表皮生長因子8[9]。Aziz等[10]發現人類和小鼠MFG-E8蛋白的肽鏈長度不同，因此將其分為不同的亞型。人類MFG-E8的全長型含有387個氨基酸，可產生一個約43 ku的蛋白質，而另一種亞型(約37 ku的蛋白質)則缺少氨基酸291-342片段。由于糖基化、唾液酸化等翻譯后修飾，MFG-E8的大小在不同的研究中也有所不同。在小鼠中，MFG-E8全長型含有463個氨基酸(51 ku蛋白質)，而較短的亞型缺少氨基酸110-147片段，產生47 ku的蛋白質。盡管人類和小鼠中較短的MFG-E8亞型缺少原始轉錄本的外顯子，但均保留了相同的結合域，因此具有相似的功能[11]。

1.2 MFG-E8的表達 MFG-E8作為一種外周分泌型糖蛋白可介導巨噬細胞的吞噬作用。它是由包括骨髓來源的未成熟樹突細胞、生發中心的濾泡樹突細胞和皮膚中的朗格漢斯細胞分泌產生的；也可由骨髓來源的巨噬細胞及激活后的腹腔巨噬細胞表達和分泌[12]。免疫組化染色顯示MFG-E8在不同類型的組織中均有表達和定位[13]。

人和動物模型中MFG-E8的表達量在不同情況下會發生改變，到目前為止，已有大量的體內外研究揭示了調節MFG-E8表達的潛在信號通路。在骨髓中粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(granulocytemacrophage colony stimulating factor，GM-CSF)的刺激下，未成熟樹突細胞分泌的MFG-E8較巨噬細胞多30倍[14]，同時巨噬細胞中被趨化因子CX3CL1刺激的GM-CSF也可促進MFG-E8的分泌[14-15]。Aziz等[16]的體外研究表明，催乳素可上調乳腺上皮細胞和巨噬細胞MFG-E8的表達。過氧化物酶體增殖物激活受體δ(peroxisome proliferators-activated receptors-delta，PPAR-δ)基因缺陷小鼠由于凋亡細胞在體內的積聚而發生自身免疫性疾病，PPAR-δ可誘導調理素基因及MFG-E8的表達，以清除凋亡細胞并維持巨噬細胞的自我耐受狀態[17]。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是革蘭陰性菌細胞壁的一種成分，可誘導巨噬細胞等產生炎癥反應。研究發現，注射LPS的小鼠血清、脾和其他器官中MFG-E8的表達水平明顯降低[18]。此外，LPS可通過Toll樣受體4(Toll-like receptors-4，TLR4)/CD14信號通路使小鼠腹腔巨噬細胞樣細胞系Raw264.7細胞中的MFG-E8表達下調[19-20]。縫隙連接蛋白43(connexin 43，Cx43)是MFG-E8表達的負調控因子，可通過降低MFG-E8的表達來抑制膠質瘤細胞的生長[21]。有研究證實，MFG-E8在肺纖維化[22]、黑色素瘤[23-24]、乳腺癌[25-26]、系統性紅斑狼瘡[27-28]等疾病中表達上調，在PD[29]、風濕性關節炎[30]、膿毒血癥[31]、急性結腸炎[32]、動脈粥樣硬化[33]、缺血再灌注損傷[34-35]等炎癥性疾病中表達下降。MFG-E8在不同疾病中的表達變化可能作為這些疾病的診斷標志物，從而輔助對疾病的診斷和治療。

2 MFG-E8與骨免疫

2.1 骨免疫 骨髓是造血的主要場所，含有造血干細胞、髓系和淋巴系祖細胞，以及成熟的免疫細胞(B細胞、中性粒細胞、巨噬細胞和T細胞)。骨細胞和免疫細胞具有相同的微環境，并相互作用，共同完成“骨免疫系統”的功能，因此骨免疫學領域的發展是為了研究與炎癥性疾病相關的骨破壞的分子機制[36]。1972年，Horton等[37]報道了PD中免疫細胞與骨細胞之間的相互作用，指出在PD的發病過程中，細菌抗原刺激的免疫細胞會產生破骨細胞激活因子。2000年Arron與Choi[38]提出了“骨免疫學”一詞，以強調T細胞介導破骨細胞產生的調節作用。

2.2 M F G-E 8 介導的骨免疫 早在2 0 0 2 年，MFG-E8已在人成骨細胞中被檢測出來[39]。隨后的研究發現，人單核細胞來源的破骨細胞也可表達MFG-E8[40]，由破骨細胞表達的MFG-E8可負向調節破骨細胞的形成，提示MFG-E8缺乏與PD中牙槽骨的吸收有關。結扎絲誘導的PD小鼠模型中MFG-E8的表達減少，從術后24 h到結扎完成后的第8天，MFG-E8水平逐漸升高，與導致PD相關性骨丟失的破骨細胞數量呈負相關，同一模型中MFG-E8基因缺陷小鼠在體外表現出核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)誘導的破骨細胞生成增加，而在注射重組MFG-E8(recombinant protein MFG-E8，rMFG-E8)后，破骨細胞的活性被抑制[41]。近期研究進一步證實，與野生型小鼠相比，MFG-E8基因缺陷小鼠出現骨形成障礙、礦化程度低、破骨細胞數量增多及骨吸收活性增強等現象，去除卵巢后MFG-E8基因缺陷小鼠破骨細胞生成進一步增加[7]。因此，與MFG-E8缺乏相關的骨丟失不僅限于炎癥條件下，在健康小鼠去除卵巢的骨質疏松癥模型中骨丟失同樣與MFG-E8缺乏密切相關。Albus等[30]、Yoshimi等[42]發現，在MFG-E8基因缺陷小鼠的爪部組織中RANKL表達增加，成骨細胞數量減少，同時檢測到MFG-E8在小鼠存在炎癥的爪部組織中低表達，且在關節炎模型小鼠及RA患者的血清中也同樣存在MFG-E8表達，經地塞米松治療的關節炎小鼠，炎癥緩解后其血清MFG-E8水平可逆轉并恢復至健康水平。此外，MFG-E8不僅可直接影響破骨細胞的分化，還間接地通過成骨細胞和骨細胞中RANKL的產生來影響破骨細胞的分化。近期Chen等[43]在臨床研究中發現膝骨關節炎患者血漿中的MFG-E8水平明顯低于健康者，膝關節滑液中MFG-E8水平明顯低于血漿，且滑液和血漿中的MFG-E8水平與膝骨關節炎的放射學嚴重程度呈負相關。還有研究發現，糖尿病患者骨質疏松程度與MFG-E8水平呈負相關[44]，再次證明MFG-E8在骨免疫中起重要作用，對其進行監測可能具有預測或診斷價值。

2.3 MFG-E8骨免疫在PD中的研究

2.3.1 MFG-E8在PD中的作用機制 PD作為人類最常見的感染性疾病之一，是典型的骨免疫疾病。口腔微生物菌群失調可使牙周組織發生慢性炎癥，繼而導致牙槽骨破壞[36]。輔助性T17(T helper 17，Th17)細胞由CD4+T細胞前體發育而來，巨噬細胞通過GM-CSF誘導抗原呈遞細胞上的MFG-E8表達，吞噬凋亡細胞并抑制IL-23、IL-6的分泌，從而導致自身反應性Th17細胞受到抑制[45]。但在牙周炎癥狀態下，口腔細菌及其組分(如LPS)可刺激巨噬細胞、樹突細胞和牙周膜細胞等抑制MFG-E8的表達[18]，使IL-23、IL-6表達增加，刺激Th17細胞在口腔黏膜中聚集并產生IL-17，而IL-17可誘導成骨細胞和牙周膜細胞中RANKL的表達，刺激破骨細胞而發生骨吸收。骨保護素(osteoprotegerin，OPG)主要由骨髓基質細胞表達，RANKL/OPG比值是決定骨量的主要因素，上調RANKL或降低OPG的誘導率，可使RANKL/OPG比值發生變化，從而有利于破骨細胞生成[46]。

2.3.2 MFG-E8在PD中的功能 Yavuz等[47]證實MFG-E8在人類齦溝液(gingival crevicular fluid，GCF)中表達，且健康人及牙齦炎患者GCF中的MFG-E8水平明顯高于PD患者，并與牙周袋深度呈負相關。在接受牙周非手術與手術治療的重度PD患者復診期間，GCF的MFG-E8水平逐漸升高，而促炎因子IL-6、IL-17及RANKL則與MFG-E8相反，其表達水平呈進行性下降，但OPG未見明顯降低。MFG-E8可降低RANKL的表達但又不影響OPG的產生，表明MFG-E8可能是炎癥消退的評估指標。

研究發現，小鼠牙齦內微量注射rMFG-E8可抑制PD引起的骨丟失，并可減少TNF、IL-1等炎性介質的表達[30]。Abe等[48]將野生型小鼠牙周組織中分離出的細菌進行培養，發現rMFG-E8治療組細菌含量較空白組明顯降低。Kajikawa等[29]構建了獼猴PD模型，一側用MFG-E8與IgG Fc受體合成的融合蛋白(MFG-E8-Fc-fusion protein，MFG-E8-Fc)治療，另一側用單純IgG Fc受體治療(對照組)。結果發現，MFG-E8-Fc治療位點的骨丟失明顯少于對照組，提示牙周組織分泌的MFG-E8不僅與牙周情況密切相關，且有助于維護牙周健康。因此，MFG-E8可作為一種新的宿主調節療法應用于PD的治療，也可作為PD的潛在診斷指標。

MFG-E8由先天性免疫細胞和上皮細胞產生，可參與骨免疫反應，且具有抗炎和促胞葬作用[49]，可在牙周組織與其他屏障部位的動態平衡中發揮重要作用[50]。與其他黏膜部位(如胃腸道、呼吸道)相比，牙周組織的獨特之處在于它是由黏膜和骨組織共同組成的，MFG-E8調節免疫和骨細胞功能的能力表明其可能是PD宿主調控的一個潛在的重要靶點。MFG-E8是一種內源性分子，在PD時其表達下降，治療時應使該因子恢復至正常水平，從而抑制炎癥并恢復組織穩態。近年來，應用內源性活性物質治療疾病的研究逐漸增多，與生物制劑或小分子藥物相比，蛋白質替代療法獲得監管批準的可能性更高[51]。研究顯示，內源性分子替代療法如消化酶替代療法或α1-抗胰蛋白酶缺乏癥患者的α1-抗胰蛋白酶替代療法等的耐受性良好[52]。

PD發病率極高，幾乎影響到50%的成年人口腔健康[53]，又因其與患者全身健康密切相關[54]，且牙周治療費用較為昂貴[55]，尤其是患者對傳統牙周治療反應不佳[56]等，探索新的牙周輔助治療方法具有重要意義。因此，作為調節上游炎癥反應和下游骨代謝過程的多功能分子，MFG-E8可能是PD的潛在替代療法。除PD外，MFG-E8還可用于治療其他骨炎癥性疾病，如類風濕關節炎[30]等，但目前多為體外及動物實驗研究，未來仍需大量臨床試驗來驗證MFG-E8的治療作用。

3 總結與展望

MFG-E8在骨免疫中的作用及其機制仍在深入探討中，這對于完全闡明其在PD發生發展中的作用，牙周疾病的輔助診斷、預后判斷以及制定合理治療方案等均具有十分重要的意義。未來應進一步研究MFG-E8調控骨免疫的機制，確定其作為PD生物標志物或治療劑的實用性，為PD的早期診斷、治療提供可靠的依據，這也可能成為未來研究和關注的熱點。