牙周病促進炎癥性腸病機制的研究進展*

林 安,張嘉欣,彭佳涵 綜述，黃睿潔 審校

(口腔疾病研究國家重點實驗室/國家口腔疾病臨床醫學研究中心/四川大學華西口腔醫院兒童口腔科,成都 610041)

牙周病是由細菌感染和宿主防御功能之間相互作用引起的牙周支持組織破壞和喪失的慢性感染性疾病，包括牙齦炎與牙周炎。牙周病作為一種多因素影響的口腔常見疾病，當某些局部促進因素或全身因素改變牙周組織的防御機制時，可以加重牙周組織的炎癥[1]。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)包括克羅恩病(Crohn’s disease)和潰瘍性結腸炎(ulcerative colitis，UC)，是一類涉及遺傳、環境、微生物及免疫反應之間復雜相互作用的慢性復發性腸道炎性疾病，現有流行病學數據表明我國IBD臨床病例數、發病率和患病率呈上升趨勢[2]。近年來的研究認為牙周病與多種全身性疾病相關，多項研究證實牙周病與IBD具有相互促進關系[3-5]。牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis)是牙周病的重要致病菌之一，參與牙周病的發生發展，同時，P.gingivalis還被證實與IBD相關[6]。本文就牙周病與IBD之間的相互促進關系及P.gingivalis作為IBD與牙周病關聯核心的相關研究進展做一綜述。

1 牙周病與IBD相互促進關系

1.1 IBD患者檢出牙周病的概率更高

因牙周病與微生物感染相關，SOMINENI等[7]采集IBD患者口腔菌斑進行基因測序分析后發現，IBD患者口腔內具有更高水平的與機會性感染有關的細菌。在7萬多名女性中進行的一項觀察性隊列研究結果顯示，IBD患者其口腔健康狀況較差的可能性更高[8]。ZHANG等[3]的一項橫斷面研究發現，與對照組相比，在IBD患者中觀察到牙周袋深度≥5 mm和臨床附著喪失≥4 mm的比例明顯增加，因此其是牙周炎的危險指標。IMAI等[4]的一項臨床隨機對照實驗亦發現早期牙周炎的發生可能與克羅恩病臨床癥狀加重有關。

1.2 牙周病患者發生IBD的概率更高

與健康人群相比，牙周病患者發生IBD的概率更高。LIN等[5]進行的一項隊列研究顯示，調整混雜因素后，牙周炎患者患UC的風險明顯增高(校正后危險比為1.56)。KANG等[9]進行了包括9 950 548人在內的隊列研究，發現牙周炎患者患UC的風險高于無牙周炎人群(調整后的危險比為1.091，95%CI:1.008～1.182)，且≥65歲的吸煙牙周炎患者患UC的風險是不吸煙無牙周炎人群的1.9倍。

1.3 IBD與牙周病的meta分析數據

ZHANG等[10]為探究牙周病與IBD之間的相關性，共納入6項研究進行meta分析，結果表明IBD患者患牙周炎的總風險明顯高于對照組。呂宗凱等[11]共納入9篇研究進行meta分析，其中7篇為病例對照研究，2篇為橫斷面研究，結果顯示IBD與牙周炎具有較為明顯的相關性，7項研究數據合并顯示克羅恩病患者患牙周炎風險升高，6項研究顯示UC患者牙周炎患病率增加。LORENZO-POUSO等[12]共納入包括33 216人在內的9項研究進行meta分析，結果顯示牙周病與克羅恩病、UC均密切相關。

2 IBD與牙周病的關聯核心P.gingivalis

牙周病主要的微生物因素中，根據微生物群的定植、分布及與牙周狀況的關系，可分為6個不同的牙周微生物復合體，與牙周炎關系最為緊密的為紅色復合體，其中就包括P.gingivalis。P.gingivalis是牙周炎的常見致病菌，在牙周病進展過程中起到關鍵作用。通過基因組學分析發現，口腔和腸道存在微生物群的重疊[13]。同時有研究表明在IBD患者的腸道微生物區系中發現了口腔微生物[14]。通過將P.gingivalis口服或灌胃處理后，IBD小鼠的疾病活動指數評分、炎性浸潤等都得到了加強[6]，表明P.gingivalis可以促進IBD的發展。

然而，小鼠反復口服P.gingivalis后糞便和盲腸微生物群中并沒有P.gingivalis定植[15]。因此P.gingivalis促進IBD發展可能并不是由于其在腸道環境內生長引起的。研究發現，雖然P.gingivalis未在腸道中定植，但可以從口腔中遷移到腸道并改變腸道微生物區系組成，導致菌群失調。微生物穩態本身在維護腸道健康方面起到關鍵作用，可有效限制致病菌，起到天然免疫的作用。而腸道發生菌群失調后，與疾病相關的條件致病菌就可在腸道中存活并引起免疫級聯反應[15-17]，進而加重炎性反應。

因此，牙周致病菌P.gingivalis與IBD的發展密切相關，可加重IBD的炎性反應，導致疾病的加劇。

3 P.gingivalis促進IBD的作用機制

3.1 P.gingivalis的黏附與定植、傳播

黏附并侵入宿主細胞是細菌發揮毒力作用的重要環節。P.gingivalis的表面有一種重要的菌毛蛋白(Fimbrillin)，它能夠促進P.gingivalis對目標部位的黏附和侵襲，是介導其與宿主相互作用的關鍵因素[18]。此外，該結構還能促進與其他細菌的共聚集，從而介導生物膜的形成，使其能夠逃避正常的宿主免疫反應。

有研究表明，健康小鼠口服P.gingivalis后，P.gingivalis可在腸道內出現但在數小時內消失，而不會定植在胃腸道上，這可能是因為胃腸道的黏液層可以防止外來細菌到達并附著在腸上皮細胞上[19]。但是在硫酸葡聚糖(dextran sulfate sodium salt，DSS)誘導的結腸炎小鼠模型中，黏液層會快速耗竭，此時口腔飼喂的P.gingivalis可以與腸上皮細胞直接接觸，進而促進IBD的發生和發展[6]。此外，P.gingivalis可以分泌一種能分解MUC2黏蛋白的蛋白酶，破壞黏液層并可能引發結腸炎[20]。

有學者發現，腸道炎癥會破壞正常腸道菌群的穩態，使口腔細菌擊敗并取代腸道內的細菌，而牙周炎等口腔炎癥會增加口腔病原體的數量，當達到一定閾值后，將增加這些口腔病原體到達腸道的概率，這兩種條件的協同作用可以促進口腔細菌在腸道的異位定植[21]。

3.2 P.gingivalis對炎癥通路的調控作用

Th17/Treg的失衡被證實是牙周炎和許多自身免疫性疾病發病機制的重要原因之一。腸道細菌反應性CD4+T細胞被認為在IBD的發展中發揮重要作用[22]。有學者發現P.gingivalis可以誘導CD4+T細胞凋亡，上調Th17相關轉錄因子RoRγt的表達及促炎細胞因子白細胞介素-17(IL-17)、白細胞介素-6(IL-6)的表達，并通過TLR4通路下調Treg相關轉錄因子Foxp3的表達和抗炎因子轉化生長因子-β(TGF-β)和白細胞介素-10(IL-10)的表達，增加結腸和固有層淋巴細胞中Th17/Treg的比例，進而加重DSS誘導的結腸炎[23]。在某些情況下，腸道中的Th17細胞可以發生致病性轉化，產生γ-干擾素(IFN-γ)進而引起腸道炎癥，這些細胞還能通過增強細胞的滲透性和促進炎癥細胞的招募和激活，從而促進UC的發展[24]。P.gingivalis的PPAD基因表達的P.gingivalis肽酰精氨酸脫亞氨酶可介導蛋白質的瓜氨酸化，而蛋白質瓜氨酸化可以抑制Th2細胞因子的表達，增加Th17細胞因子的產生，導致Th17/Treg的失衡，從而調節細胞因子的轉錄和促炎細胞因子的產生，進一步誘發腸道組織的異常免疫應答反應[25]。

與未接種P.gingivalis的實驗性關節炎小鼠相比，接種了P.gingivalis的實驗性關節炎小鼠的血清、關節和腸道組織中IL-6和環瓜氨酸的水平增加[17]。有學者還發現，在實驗性關節炎小鼠體內接種P.gingivalis會加重腸道RvD5n-3DPA-IL-10軸的破壞，進而削弱腸道屏障，有助于P.gingivalis發揮其致病作用[26]。

3.3 P.gingivalis對腸道細菌多樣性的影響

有實驗表明，攝入P.gingivalis導致腸道細菌多樣性減少[27]，而腸道細菌多樣性的減少與各種胃腸道疾病如IBD和結直腸癌相關[28]。此外，有研究顯示，口服P.gingivalis會改變腸道微生物群，使得擬桿菌門菌增多，厚壁菌門菌減少，并通過下調Tjp1和 Ocln基因表達來破壞腸道屏障功能，引起炎癥并改變宿主代謝[19,28]。通過對口服P.gingivalis后小鼠小腸基因的表達進行分析，有學者還發現了腸道屏障中緊密連接蛋白ZO-1的mRNA表達下調[17]。這些結果表明，口服P.gingivalis改變腸道微生物群，破壞腸上皮細胞屏障功能。之后，首次有研究揭示其背后可能的機制，該研究通過對從小腸分離的固有層淋巴細胞進行流式細胞術分析，發現P.gingivalis可介導腸IL-9+CD4+T細胞百分比增加，而這類細胞亞群會破壞腸道屏障，導致微生物及其代謝產物的改變，從而導致腸道炎癥[29]。

3.4 P.gingivalis對免疫功能的影響

固有免疫系統是宿主抵御病原體的第一道防線。病原體相關分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)被Toll樣受體(toll-like receptors，TLRs)識別，通過TLR信號通路誘導細胞或組織特異性炎性反應。P.gingivalis細胞表面的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)可誘導PAMP信號的產生，引發固有免疫反應和炎癥轉錄因子如NF-κB的表達，而NF-κB活化在IBD發展中的關鍵作用已被充分證明[30]。

腸道的樹突狀細胞(DC)存在于派爾集合淋巴結(Peyer patch)內，并分布于整個固有層，人源性DC可被黏膜病原體的LPS極化，進而將信息傳遞給T細胞，快速引發病原體特異性免疫反應[31]。有研究表明，P.gingivalis可在DC中存活和復制，在進入DC和誘導Th1型炎性反應方面，表達主菌毛成分的P.gingivalis比缺少菌毛成分的P.gingivalis更有效，P.gingivalis通過菌毛蛋白與DC特異性細胞間黏附分子-3-結合非整合素因子(dendritic cell-specific ICAM-3 grabbing nonintegrin，DC-SIGN)結合，被內化并大量進入DC的胞內囊泡[32]。

4 總 結

牙周病和IBD之間有很高的共發風險，并且有潛在的相關性。其中P.gingivalis作為牙周炎的重要致病菌，可能是兩種疾病之間的關聯核心。P.gingivalis可通過消化道進入腸道發揮作用，但目前認為其發揮作用并不是以黏附與定植的方式。同時P.gingivalis可影響炎癥通路的相關表達，引起Th17/Treg的失衡及相關炎性因子的表達。腸道菌群失調是IBD的重要發病因素，但是有關P.gingivalis引起菌群失調的具體機制，以及菌群失調是以何種方式破壞腸道黏膜屏障進而促進IBD的發生、發展，有待更多學者的進一步探究。

目前，越來越多研究表明，牙周炎還與類風濕性關節炎、阿爾茲海默癥及動脈粥樣硬化等多種全身疾病相互關聯[33]。更值得注意的是，已有多項研究表明，腸道菌群失調可能是牙周炎與其中某些全身疾病相關聯的關鍵環節，并由此衍生出了口-腸軸[34]、腸-關節軸[35]、腦-腸軸[36]等假說，而理解P.gingivalis對IBD的影響機制將推動口腔疾病與全身疾病相互關聯的相關機制探索。