藥物性牙齦肥大發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展

李佩桐，王雙成，劉 楨，王 駿

藥物性牙齦肥大(drug-induced gingival overgrowth, DIGO)是指長(zhǎng)期服用某種藥物引起的牙齦增生，屬于藥物不良反應(yīng)。可能導(dǎo)致DIGO的藥物主要包括：抗癲癇藥物(如苯妥英鈉)、免疫抑制劑(如環(huán)孢素A)和鈣通道阻滯劑(如硝苯地平)。DIGO一般出現(xiàn)于服藥1～3個(gè)月后，主要表現(xiàn)為齦緣、齦乳頭增生，初期為小球狀增生，后來(lái)逐漸擴(kuò)大至覆蓋部分牙面[1]。DIGO可能會(huì)引起牙齦腫脹、出血，并影響咀嚼功能、發(fā)音以及面容美觀，從而嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量，給患者造成巨大心理負(fù)擔(dān)[2]。

關(guān)于DIGO的致病機(jī)制，目前在膠原合成與降解失衡、炎癥刺激、Wnt/β-catenin信號(hào)通路、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)、細(xì)胞增殖和凋亡、活性氧(reactive oxygen species, ROS)代謝等方面均有研究進(jìn)展，但目前仍未有定論。若能進(jìn)一步了解DIGO發(fā)病機(jī)制，臨床醫(yī)生將能夠更準(zhǔn)確地判斷病變組織中的特征性變化，從而更合理地進(jìn)行個(gè)性化治療，提高患者生活質(zhì)量。本綜述基于國(guó)內(nèi)外對(duì)DIGO機(jī)制的研究，從分子機(jī)制和藥物的具體機(jī)制兩方面入手，將目前已有的學(xué)說(shuō)嘗試總結(jié)如下。

1 DIGO發(fā)生的分子機(jī)制

1.1 膠原合成與降解失衡

Ⅰ型膠原增多是DIGO的組織學(xué)特征之一，其與膠原的合成降解失衡密切相關(guān)[3]。

1.1.1 膠原生成增多 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，3種常見(jiàn)藥物硝苯地平、苯妥英鈉、環(huán)孢素A(CsA)導(dǎo)致的DIGO與Ⅰ型膠原堆積過(guò)度有關(guān)[3]，與多種生長(zhǎng)因子表達(dá)有關(guān)。胰島素生長(zhǎng)因子結(jié)合蛋白-5(insulin-like growth factor-binding protein-5, IGFBP-5)能夠通過(guò)增加自身和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(connective tissue growth factor, CTGF)、基質(zhì)交聯(lián)酶賴氨酸氧化酶(LOX)的表達(dá)來(lái)促進(jìn)肺組織纖維化[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，DIGO患者的牙齦組織中IGFBP-5的表達(dá)水平升高，且與膠原蛋白增加、纖維化有關(guān)，因此推測(cè)IGFBP-5可能通過(guò)改變CTGF、LOX的表達(dá)參與牙齦纖維化過(guò)程[5]。除此之外，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)等都可能導(dǎo)致Ⅰ型膠原堆積[6]。

膠原的過(guò)度生成也與多種信號(hào)通路有關(guān)。TGF-β信號(hào)通路在多種組織纖維化中發(fā)揮關(guān)鍵作用[7]，而在DIGO發(fā)展過(guò)程中，可通過(guò)上調(diào)下游多肽CTGF的表達(dá)，促進(jìn)Ⅰ型膠原的產(chǎn)生，引起膠原的積累[8]。例如環(huán)孢霉素可通過(guò)增加半乳糖凝集素-8(galectin-8, Gal-8)激活TGF-β通路，促進(jìn)膠原積累，導(dǎo)致牙齦增生[9]。除此之外，一項(xiàng)研究表明，炎癥、藥物也能夠通過(guò)激活白細(xì)胞介素-6(interleukin-6, IL-6)/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子-3(singal transducers and activators of transcriprion-3, STAT3)信號(hào)通路促進(jìn)牙齦成纖維細(xì)胞產(chǎn)生大量膠原，從而參與牙齦纖維化過(guò)程[10]。

1.1.2 膠原降解減少 整合素α2β1位于成纖維細(xì)胞表面，是介導(dǎo)Ⅰ型膠原吞噬的重要受體[11]。一般情況下，α2β1與膠原結(jié)合，引起Ca2+內(nèi)流，刺激成纖維細(xì)胞吞噬膠原。因此，在α2整合素表達(dá)下降[12]、鈣離子濃度下降[13]等異常情況下，膠原降解功能降低。

膠原降解也可以通過(guò)細(xì)胞外途徑分泌膠原酶實(shí)現(xiàn)。唯一能降解膠原的酶是基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP)[14]，若MMP表達(dá)顯著下降，膠原降解被抑制、膠原沉積，進(jìn)而導(dǎo)致DIGO的發(fā)生，Lauritano等[15]即證明苯妥英鈉能夠通過(guò)降低MMP的表達(dá)導(dǎo)致牙齦增生。同時(shí)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示，免疫抑制劑也可以通過(guò)降低MMP表達(dá)誘發(fā)DIGO[16]。

膠原的合成與降解失衡是胞內(nèi)、胞外多種分子共同作用的結(jié)果，未來(lái)或許可以通過(guò)干擾這些信號(hào)分子的作用以減少纖維化，進(jìn)而達(dá)到預(yù)防或治療DIGO的目的。

1.2 炎癥

牙周炎癥被認(rèn)為是DIGO的危險(xiǎn)因素[1]。與DIGO相關(guān)的炎癥特征包括巨噬細(xì)胞修復(fù)/增殖表型增加，必要的生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子IL-1β和IL-6上調(diào)，以及淋巴細(xì)胞比例變化[17]。一些研究已經(jīng)描述了炎癥與DIGO的相關(guān)性[18-20]。在DIGO小鼠模型[18]中，當(dāng)誘導(dǎo)的炎癥較輕時(shí)，腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α、IL-1β和IL-6 mRNA表達(dá)均較弱，牙齦的過(guò)度生長(zhǎng)更不明顯。此外，應(yīng)用抗生素后炎癥細(xì)胞因子減少，牙齦增生減弱，均提示牙齦組織炎性在DIGO中起著重要作用[18]。臨床治療中，控制菌斑、緩解炎癥能明顯減輕DIGO癥狀，此事實(shí)也進(jìn)一步印證了這一觀點(diǎn)。

1.3 細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)大量沉積

Wnt/β-catenin信號(hào)通路可通過(guò)促進(jìn)ECM大量沉積，在多種組織器官纖維化中起作用[21-22]。在DIGO患者的牙齦組織中[23]，檢測(cè)Wnt/β-catenin信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)，發(fā)現(xiàn)與正常牙齦相比，DIGO患者牙齦中的Wnt1和β-catenin含量明顯增多。在環(huán)孢素A誘導(dǎo)的DIGO大鼠中也發(fā)現(xiàn)了類(lèi)似的結(jié)果[24]，因而推測(cè)Wnt/β-catenin信號(hào)通路可能通過(guò)促進(jìn)ECM沉積進(jìn)而在DIGO發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮作用，但想要針對(duì)此通路對(duì)DIGO進(jìn)行治療還需要進(jìn)一步研究明確其具體作用機(jī)制。

1.4 上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)

在一項(xiàng)研究中，受試者口服苯妥英鈉后出現(xiàn)了牙齦增生，同時(shí)在其牙齦組織中細(xì)胞黏附減少、基膜降解和組織纖維化，提示EMT在DIGO發(fā)生發(fā)展過(guò)程中有一定作用[25]。分子層面上，藥物可通過(guò)上調(diào)多種EMT相關(guān)因子，如TGF-β1、ZEB1、ZEB2[26]、Snail[27]、Slug[28](兩種EMT主要調(diào)節(jié)因子)、SPOCK1(可誘導(dǎo)EMT的蛋白聚糖)等的表達(dá)[29]，促進(jìn)EMT的發(fā)生，導(dǎo)致DIGO。EMT涉及的信號(hào)通路眾多，比如上文提及的TGF-β信號(hào)通路、Wnt/β-catenin通路，但在DIGO發(fā)展過(guò)程中不同通路與EMT的聯(lián)系還不是很明確，有待進(jìn)一步研究。

1.5 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期

多種DIGO相關(guān)危險(xiǎn)因素還可以通過(guò)影響細(xì)胞的增殖與凋亡來(lái)參與DIGO的發(fā)生與發(fā)展[30]。在DIGO發(fā)展過(guò)程中，細(xì)胞增殖被促進(jìn)而細(xì)胞凋亡受抑制[31]。例如CsA通過(guò)作用于miR-200/ZEB2軸，抑制miR-200a、上調(diào)ZEB2表達(dá)，從而促進(jìn)細(xì)胞增殖[32]，提示可以通過(guò)調(diào)節(jié)細(xì)胞周期來(lái)達(dá)到治療DIGO的目的。除此之外，過(guò)表達(dá)的miR-4651抑制細(xì)胞增殖并誘導(dǎo)細(xì)胞G0/G1期阻滯、miR-3940-5p抑制了細(xì)胞增殖并促進(jìn)了牙齦間充質(zhì)干細(xì)胞的骨/牙本質(zhì)分化，證明可通過(guò)miR-4651[33]、miR-3940-5p[34]等調(diào)節(jié)細(xì)胞周期，達(dá)到治療DIGO的目的。

1.6 活性氧(ROS)

分別用濃度為0.1、1.0、10.0 μg/mL的CsA處理口腔上皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)CsA濃度>0.1 μg/mL時(shí)，抗氧化酶活性升高，谷胱甘肽還原酶活性降低，ROS含量上升，提示氧化應(yīng)激可能與CsA誘導(dǎo)的DIGO有關(guān)；同時(shí)研究人員也發(fā)現(xiàn)整合素的含量下降，但這兩者之間是否存在關(guān)系還需要進(jìn)一步研究證明[12]。另一項(xiàng)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)也得出類(lèi)似的結(jié)論，并發(fā)現(xiàn)抗氧化劑治療對(duì)原藥物的治療作用影響不大，表明DIGO抗氧化治療具有良好的應(yīng)用前景[35]。

1.7 其他因素

遺傳因素[36]、年齡因素[37]、性別[38]等也會(huì)影響DIGO的發(fā)生發(fā)展。此外，一些蛋白質(zhì)也許與DIGO有潛在的關(guān)聯(lián)，或許有望成為日后治療的靶點(diǎn)。Nakayama等[39]的研究顯示，硝苯地平處理后，牙齦組織中濾泡樹(shù)突狀細(xì)胞分泌蛋白(follicular dendritic cell-secreted protein, FDC-SP)(一種連接上皮特異性蛋白)表達(dá)上升，但沒(méi)有證據(jù)表明FDC-SP與DIGO的發(fā)生有關(guān)，因此還需要進(jìn)一步研究。

2 DIGO發(fā)生的藥物具體機(jī)制

2.1 抗癲癇藥物

抗癲癇藥物主要通過(guò)調(diào)節(jié)鈉通道、γ-羥基丁酸、鈣通道等實(shí)現(xiàn)藥理作用，同時(shí)會(huì)通過(guò)影響牙齦組織中相關(guān)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，產(chǎn)生使細(xì)胞代謝異常的不良反應(yīng)。對(duì)抗癲癇藥物引起的DIGO 研究集中在苯妥英鈉，在接受苯妥英鈉治療的患者中，近70%出現(xiàn)不同程度的牙齦增生[40]，其原理尚未有定論。目前獲得較為廣泛認(rèn)同的有細(xì)胞外基質(zhì)觀點(diǎn)、膠原代謝觀點(diǎn)、上皮細(xì)胞增殖與凋亡觀點(diǎn)等。

2.1.1 促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積 根據(jù)組織切片的光鏡觀察，苯妥英鈉導(dǎo)致的DIGO組織中細(xì)胞外基質(zhì)增長(zhǎng)較為顯著。Lauritano等[15]對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)和黏附分子中57個(gè)基因的表達(dá)譜進(jìn)行了分析，被處理過(guò)的細(xì)胞外基質(zhì)沉積基因(extracellular matrix deposition genes)出現(xiàn)上調(diào)，證實(shí)了抗癲癇類(lèi)藥物導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)沉積的可能性。有學(xué)者認(rèn)為苯妥英鈉會(huì)改變細(xì)胞外基質(zhì)的穩(wěn)態(tài)，在不影響細(xì)胞增殖的情況下促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積，進(jìn)而導(dǎo)致DIGO[41]。與其他觀點(diǎn)不同，細(xì)胞外基質(zhì)被認(rèn)為是增生的主要物質(zhì)，為未來(lái)的研究與治療提供了新的方向。

2.1.2 上調(diào)膠原合成代謝水平 苯妥英鈉導(dǎo)致膠原合成代謝水平過(guò)高是其引發(fā)DIGO的常見(jiàn)因素。體外研究表明CTGF對(duì)Ⅰ型膠原(collagen type Ⅰ, Col Ⅰ)、纖維黏連蛋白和整合素的表達(dá)與結(jié)締組織細(xì)胞增殖有正性調(diào)控作用，如超出正常代謝水平，發(fā)生牙齦肥大的可能性將顯著增高[42]。Anand等[43]對(duì)多個(gè)臨床樣本的研究顯示，DIGO標(biāo)本中的CTGF表達(dá)普遍高于對(duì)照組，而在不同藥物中苯妥英鈉組的CTGF表達(dá)最高。另一方面，作為經(jīng)典的外基質(zhì)蛋白之一，骨膜蛋白(periostin)可與Col Ⅰ直接作用，在膠原代謝中發(fā)揮顯著作用，如缺乏將導(dǎo)致膠原纖維變薄，膠原結(jié)構(gòu)混亂[44]。Kim等[45]在體外用苯妥英鈉誘導(dǎo)牙齦成纖維細(xì)胞，與對(duì)照組相比，誘導(dǎo)組中骨膜蛋白升高，且表現(xiàn)出典型的牙齦肥大特征。

2.1.3 影響細(xì)胞增殖與凋亡 細(xì)胞增殖與凋亡的失衡也會(huì)導(dǎo)致DIGO的發(fā)生。在細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death, PCD)中發(fā)揮作用的包括叉頭框蛋白-O1(forkhead box protein-O1, FOX-O1)、bcl-2癌蛋白、腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體(TRAIL)等。其中FOX-O1是PCD相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子，Kantarci等[31]發(fā)現(xiàn)其在苯妥英鈉誘導(dǎo)的DIGO組織中表達(dá)下調(diào)，對(duì)PCD有抑制作用。bcl-2癌蛋白則可以抑制PCD復(fù)合體的形成，Saito等[46]對(duì)硝苯地平和苯妥英鈉誘導(dǎo)的增生牙齦組織進(jìn)行檢測(cè)，bcl-2癌蛋白基因在實(shí)驗(yàn)組中的表達(dá)明顯強(qiáng)于對(duì)照組，在基底層與基底外層的分布也更廣。此外，Moerke等[47]研究表明，當(dāng)TRAIL受體被定位于細(xì)胞膜脂筏時(shí)，TRAIL介導(dǎo)的PCD將增強(qiáng)，而苯妥英鈉則可以通過(guò)改變細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)阻斷上述過(guò)程，從而抑制PCD進(jìn)程，促進(jìn)DIGO的發(fā)生。

2.2 免疫抑制劑

抑制機(jī)體的免疫反應(yīng)是免疫抑制劑的主要功能，常用于器官移植。作為免疫抑制劑的代表藥物，環(huán)孢素 A導(dǎo)致牙齦增生的發(fā)生率為50%～80%[17]。與苯妥英鈉不同，環(huán)孢素A導(dǎo)致的牙齦增生表現(xiàn)為炎癥程度較高而纖維化程度較低[48]，以下就牙周炎癥觀點(diǎn)與膠原代謝觀點(diǎn)進(jìn)行論述。

2.2.1 促進(jìn)牙周炎癥 作為DIGO典型的病理學(xué)特征，上皮下炎癥浸潤(rùn)可廣泛見(jiàn)于牙齦增生處。牙菌斑是牙周炎癥的始動(dòng)因子，其中細(xì)菌與藥物的聯(lián)合反應(yīng)將導(dǎo)致牙齦環(huán)境的改變[49]；另一方面，牙菌斑也會(huì)通過(guò)引發(fā)炎癥上調(diào)某些細(xì)胞因子[50]。對(duì)環(huán)孢素A引起的DIGO患者治療前后的齦溝液進(jìn)行分析比較，發(fā)現(xiàn)IL-6和TNF-α在治療后下降至正常水平[51]，推測(cè)炎癥在DIGO早期有一定促進(jìn)作用。增殖細(xì)胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)是衡量細(xì)胞增殖情況的經(jīng)典指標(biāo)。Ricardo等[52]用大鼠構(gòu)建牙周炎模型，發(fā)現(xiàn)炎癥程度與PCNA水平呈正相關(guān)；在牙周炎模型中，預(yù)先使用環(huán)孢素A將導(dǎo)致更高的PCNA水平，表明環(huán)孢素可能通過(guò)促進(jìn)牙周炎癥引發(fā)牙齦增生。

2.2.2 促進(jìn)膠原積聚 血小板衍生生長(zhǎng)因子(platelet derived growth factor，PDGF)能顯著促進(jìn)成纖維細(xì)胞的趨化與增殖[53]。Almahrog等[54]用多種藥物構(gòu)建小鼠牙齦增生模型，其中環(huán)孢素A組與苯妥英鈉組的纖維組織均有較高程度的膠原化，而環(huán)孢素組的PDGF在上皮細(xì)胞和結(jié)締組織中的表達(dá)最強(qiáng)。另一方面， MMP在膠原的分解代謝中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。Lauritano等[15]用環(huán)孢素A刺激牙齦成纖維細(xì)胞后檢測(cè)相關(guān)基因的表達(dá)，其中編碼細(xì)胞黏附蛋白的基因CDH1表達(dá)上調(diào)，幾乎所有基質(zhì)金屬蛋白酶基因(MMP8、MMP11、MMP15、MMP16、MMP24、MMP26)呈下調(diào)趨勢(shì)，相關(guān)膜受體的表達(dá)也受到抑制，進(jìn)而對(duì)膠原分解產(chǎn)生抑制，膠原積聚引起牙齦組織增生。這表明膠原分解代謝水平過(guò)低導(dǎo)致的膠原積聚可能是環(huán)孢素A引發(fā)DIGO的重要原因。

2.3 鈣通道阻滯劑

鈣通道阻滯劑主要通過(guò)抑制細(xì)胞外鈣離子內(nèi)流發(fā)揮血管擴(kuò)張作用，應(yīng)用于高血壓、冠心病等。硝苯地平是臨床常用的藥物，由其引起牙齦增生的發(fā)生率為15%～85%[48,55]，具體機(jī)制尚未有定論，以下就鈣離子觀點(diǎn)與細(xì)胞外基質(zhì)沉積觀點(diǎn)進(jìn)行具體論述。

2.3.1 降低鈣離子濃度的影響 硝苯地平等藥物對(duì)鈣通道的抑制作用將使成纖維細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度異常。Gammons等[56]研究發(fā)現(xiàn)，凝膠蛋白(gelsolin)的活性受鈣離子濃度影響，能促進(jìn)肌動(dòng)蛋白絲的構(gòu)象變化。較低濃度的鈣離子將抑制成纖維細(xì)胞內(nèi)凝膠蛋白的活性，導(dǎo)致其吞噬功能降低，膠原分解代謝減弱。鈣通道阻滯劑影響鈣離子濃度，導(dǎo)致成纖維細(xì)胞的功能異常，進(jìn)而促使DIGO的發(fā)生。

2.3.2 促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)沉積 Wnt/β-catenin信號(hào)通路是胚胎發(fā)育和組織穩(wěn)態(tài)中直接決定細(xì)胞增殖的基本機(jī)制之一[57]。Wnt/β-catenin信號(hào)通路的激活與器官纖維化疾病的發(fā)生密切相關(guān)，能夠刺激成纖維細(xì)胞大量增殖，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)大量沉積[58-60]。基于牙齦增生與纖維化疾病的相似之處，有研究[23]對(duì)硝苯地平引起的牙齦增生組織進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)β-catenin mRNA含量相比正常牙齦組織顯著上升，推測(cè)細(xì)胞外基質(zhì)在硝苯地平激活Wnt/β-catenin信號(hào)通路后大量沉積，導(dǎo)致DIGO的發(fā)生。

綜上，在分子機(jī)制與藥物具體機(jī)制的研究中有許多觀點(diǎn)相互印證與補(bǔ)充，如表1所示。

表1 3種代表性藥物導(dǎo)致DIGO的主要機(jī)制

3 總結(jié)與展望

可能導(dǎo)致DIGO的藥物主要包括抗癲癇藥物、免疫抑制劑和鈣通道阻滯劑。DIGO的發(fā)生與膠原合成失衡、牙周炎癥、Wnt/β信號(hào)通路激活、EMT、細(xì)胞周期變化、ROS代謝、個(gè)體因素等有高度的相關(guān)性，與上述藥物作用的關(guān)系也較為密切。但由于口腔環(huán)境的特殊性與復(fù)雜性，DIGO的發(fā)病機(jī)制仍未完全闡明，例如EMT、ECM及某些蛋白質(zhì)與其發(fā)生發(fā)展相關(guān)的具體作用機(jī)制。DIGO發(fā)病機(jī)制的進(jìn)一步研究以及針對(duì)發(fā)病機(jī)制的治療方法，如調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、抗氧化治療等，在未來(lái)或許是牙周病學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。