慢性牙周炎中免疫细胞作用的研究进展

赵思淇，林江,2

(1.哈尔滨医科大学附属第四医院口腔科，哈尔滨150001； 2.首都医科大学附属北京同仁医院口腔科，北京100005)

慢性牙周炎是影响现今社会成年人生活质量的重要疾病之一，发病率超过90%。其中牙周附着丧失、牙槽骨吸收甚至牙齿脱落等均是牙周炎的特征性表现。慢性牙周炎的主要致病菌为牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.g)，P.g的主要致病因子是脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，LPS引发宿主的免疫反应，进而致使局部炎症浸润和破骨细胞生成，最终导致牙周组织严重破坏。牙周病原体能够通过各种机制抑制口腔上皮先天免疫反应，并逃避宿主免疫反应，使牙周炎症持续存在[1]。有研究表明，慢性牙周炎的发生机制包括：①多形核中性粒细胞(polymorphonuclear neutrophils，PMNs)的迁移、功能缺陷致使其无法有效杀灭细菌；②抗原呈递不足；③促炎细胞因子的过度产生[2]。宿主对细菌的免疫反应在慢性牙周炎中的作用机制已经得到广泛研究[3-5]。包括单核巨噬细胞、PMNs、淋巴细胞、树突状细胞、肥大细胞等在内的多种免疫细胞均参与了宿主免疫反应。慢性牙周炎也与全身疾病相关，可以加重或引发其他全身性疾病，与一些全身性疾病互为促进因素，包括类风湿关节炎[6]、糖尿病[7]等。而目前治疗慢性牙周炎的主要方法是通过机械清除菌斑和牙周致病菌来减少对宿主的刺激和破坏，忽略了宿主过度免疫反应对牙周组织的破坏作用，对于各种免疫细胞在慢性牙周炎中的作用尚未深入研究。现对不同免疫细胞在慢性牙周炎中的作用进行综述，以期为免疫疗法应用于临床慢性牙周炎治疗提供理论基础。

1 PMNs与慢性牙周炎

PMNs是人体中丰富的循环白细胞，在牙周炎中既作为防线杀灭细菌、防止感染扩散，同时又积极参与炎症反应加速了牙周组织破坏。PMNs能够迅速迁移到组织中，有效吞噬和杀灭病原微生物及其产物，对控制感染和消除炎症反应至关重要[8-9]。PMNs主要通过直接吞噬病原体杀灭细菌，而针对病原体产生的中性粒细胞胞外诱捕网也是PMNs杀灭细菌的重要武器[10]。在一些中性粒细胞紊乱的相关疾病中，如惰性白细胞综合征、白细胞黏附缺陷综合征等，患者可能在较小年龄即发生严重的牙周疾病，证实PMNs参与了慢性牙周炎的发生发展[11]。此外，内皮细胞发育调节基因是PMNs沉积的一种内源性抑制剂，该基因缺陷小鼠在年龄较小时即患有牙周炎，其病理特征为PMNs大量浸润[12]。另有研究表明，牙周炎的发生和发展源于PMNs对龈下菌斑生物膜内的特定细菌物种反应失调[10]。

PMNs在慢性牙周炎中对炎症具有双向作用。①抑制炎症反应：PMNs的杀菌作用可以控制感染，通过降低病原微生物水平而抑制炎症反应。另一方面，研究还表明PMNs可以分泌白细胞介素(interleukin，IL)-10或与被LPS刺激的调节性T细胞(regulatory T cell,Treg细胞)相互作用产生IL-10，参与抑制炎症反应[13]。②促进炎症反应：在细菌及其产物入侵宿主时，PMNs被激活并募集至感染部位，除清除微生物外，其最主要的作用是其代谢产物导致了牙周稳态的失衡，致使牙周支持组织破坏，同时其产生的活性氧类导致了细菌和宿主介导的牙周组织损伤。研究发现在牙周炎患者中，活性氧类的产生表现出活动过度和高反应性[10]。另有研究证实PMNs可以通过上调促炎因子的产生或激活破骨细胞活化因子核因子κB受体活化因子配体(receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL)的表达来促进牙槽骨吸收[14]。也有研究证明PMNs可以直接作用于破骨细胞以促进骨质流失[15]。而在应用P.g感染建立的小鼠皮下感染模型中发现，PMNs无法有效清除P.g造成的感染，从而推测PMNs可能有助于特定的细菌存活[16]。通过透射电子显微镜可见慢性牙周炎患者血液和唾液中的幼稚PMNs，其在进入牙龈组织后部分或全部激活，表现为促炎状态[17]。对慢性牙周炎患者的全血样品检测发现，PMNs对LPS的促炎反应过度[18]。与健康人相比，牙周炎患者口腔中PMNs含量较高，且IL-17的水平也升高[19]。

2 单核巨噬细胞与慢性牙周炎

单核巨噬细胞系统包括血液中的单核细胞和组织中的巨噬细胞。在体内稳态或炎症期间，单核细胞离开血流并迁移到组织中转变为巨噬细胞，参与免疫应答。机体发生炎症时，单核细胞及其衍生细胞也可进入引流淋巴结并促进适应性免疫应答。研究表明，单核细胞、巨噬细胞对细菌LPS的敏感反应需要膜结合CD14[20]。膜结合CD14是LPS受体之一，其作用为通过宿主细胞识别LPS。单核巨噬细胞可以在病原微生物入侵宿主时进行识别后将其吞噬，从而作为机体防御感染的一道防线。单核巨噬细胞在牙周炎症进程中的促炎症作用不可忽视。在慢性牙周炎中，单核细胞对LPS的促炎反应过度[18]。巨噬细胞在牙周病原体外膜囊泡的作用下产生肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)；外膜囊泡还可以引发并激活巨噬细胞炎症小体，使80%的巨噬细胞表现为炎症小体复合物[21]。另有研究发现，牙周炎患者的唾液可诱导巨噬细胞分化、激活巨噬细胞吞噬细胞微生物并分泌破骨细胞成熟介体[22]。有研究表明小鼠严重牙周炎引起的全身性炎症可能与其巨噬细胞活化有关[23]。巨噬细胞耗竭也可以使P.g感染水平显著降低，骨吸收显著减少[24]。此外，单核巨噬细胞也是IL-10的免疫抑制靶点，在单核巨噬细胞中IL-10可以减少炎症介质的产生并抑制抗原呈递[25-26]。同时，随着炎症反应继续，单核巨噬细胞进一步增殖，产生过度免疫反应，导致牙周组织破坏。以上研究均说明单核巨噬细胞参与了宿主免疫反应，且起重要作用。

除以上作用外，巨噬细胞会根据感染部位的细胞因子情况以不同的方式引发对感染的反应。幼稚巨噬细胞可以被极化获得特殊的表型，如促炎抗菌性M1型和抗炎组织修复性M2型[27]。牙周病变中可能同时存在M1型和M2型巨噬细胞，而P.g感染浸润的主要巨噬细胞表型为M1型而不是M2型，其牙周组织炎症程度与巨噬细胞表型的M1/M2比例增加有关，M2型转化为M1型巨噬细胞会介导牙槽骨的丢失[26,28]。LPS可以在M1型巨噬细胞中诱导高水平的TNF-α和IL-12，但是在M2型巨噬细胞中LPS则不能诱导这两种炎症因子的表达[27]。M1型巨噬细胞还可以通过下调成骨标志物Runt相关转录因子2和骨钙素的表达，从而抑制成骨细胞的分化，表现为M1型巨噬细胞浸润增加，与牙周炎的牙槽骨破坏有关[29]。LPS可以在巨噬细胞中诱导IL-10分泌和内源性激活，而IL-10介导对TNF-α的抑制作用，M2型巨噬细胞对这种抑制作用表现敏感，而M1型巨噬细胞不敏感[30]。

3 CD4+T淋巴细胞与慢性牙周炎

T细胞依据表面标记的不同，分为CD4+T细胞和CD8+T细胞。CD8+T是细胞毒性T细胞，主要作用为杀伤靶细胞。而CD4+T细胞是辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)，其参与的免疫反应在慢性牙周炎中作用更为显著。经过LPS预免疫的大鼠，T细胞可调节牙周破坏，而在非免疫状态下，T细胞只是促进牙周破坏[31]。活化的T细胞除可以表达RANKL外，还可以表达促进破骨细胞生成的相关细胞因子。在P.g诱导的牙周炎小鼠的牙龈组织中，CD4+T细胞中RANKL的表达增加，说明P.g诱导的炎症反应可以引发CD4+T细胞分化成RANKL+CD4+T细胞，这种RANKL+CD4+T细胞可能有助于破骨细胞分化[32]。根据分泌的细胞因子不同CD4+T细胞又分为Th1、Th2、Th17和Treg细胞。不同表型的T细胞在牙周炎中的作用也不同。

Th1是促炎Th细胞亚群，有研究表明牙龈炎发展为牙周炎与活化的Th1细胞的积累以及IL-17的增加有关[33]。Th1细胞分泌的主要细胞因子为IL-2、γ干扰素、TNF-α。Th1细胞还与RANKL/骨保护素比值呈正相关[34]，可以激活破骨细胞[35]。促炎细胞因子的产生，加速了破骨细胞的活化，进一步导致牙槽骨吸收。Th17是唯一的破骨细胞生成Th细胞亚群，IL-17是Th17细胞产生的T细胞诱导炎症反应的早期启动因子。LPS在体外促进Th17细胞分化，可能有Toll样受体2信号的参与，致病性P.g菌株的LPS能更有效地上调Th17细胞分化[36]。慢性牙周炎患者的牙龈和龈沟液中IL-17水平升高，IL-4和IL-10水平降低，Th1和Th17细胞的表达水平也较高[34]。此外，Tsukasaki等[37]发现Th17细胞除可以诱导骨质丧失外，还可以清除口腔细菌，在宿主防御口腔细菌入侵中起关键作用。Th2是调节免疫反应的重要Th细胞亚群，主要产生细胞因子IL-4、IL-10等，能够抑制炎症反应，抗炎作用显著。与牙周炎患者相比，健康人牙龈组织中Th2细胞的表达水平更高，且Th2细胞与RANKL/骨保护素比值呈负相关[34]。在牙周炎晚期病损中缺乏产生抗炎细胞因子的Th2细胞，使牙周组织破坏进一步加重[35]。因此，牙周组织中Th2细胞含量的增加可以使牙周组织的破坏得到缓解。Treg细胞是参与免疫抑制的重要细胞。核转录因子叉头框蛋白3是Treg细胞的主要调控因子。通过对人牙龈组织的检测发现，慢性牙周炎患者的Treg细胞水平较健康人显著升高，说明Treg细胞在牙周炎的疾病进展中起重要作用[38]，且与健康人相比，慢性牙周炎患者外周血中Treg细胞的水平也更高[39]。通过对牙周炎患者牙龈组织的检测发现，Treg细胞的表达水平较Th17细胞高，说明Treg细胞在牙周疾病的发病机制中可能比Th17细胞更重要[40]。有研究证实在牙周炎症晚期，Treg细胞中IL-10等细胞因子的水平升高，而TNF-α等水平降低，说明Treg细胞可以减轻实验性牙周炎的严重程度，而不会影响感染的控制[41]。

4 B淋巴细胞与慢性牙周炎

B淋巴细胞是直接参与特异性免疫反应的重要细胞，通过产生抗体和向T细胞呈递抗原来促进免疫应答。B淋巴细胞的宿主防御机制包括在抗原刺激下转化为浆细胞、产生鉴定和结合抗原的免疫球蛋白。B淋巴细胞在慢性牙周炎中也具有双重作用，既可以加速牙周组织破坏，也可以抑制牙周炎症。

B淋巴细胞是RANKL介导的破骨细胞骨吸收的关键参与者，破骨细胞的生成增加导致了牙周炎症中的牙槽骨吸收[42]。有研究发现了一种分泌破骨细胞因子的活化T细胞，以独立分泌RANKL的方式诱导破骨细胞进行骨吸收，且在炎症状态下B淋巴细胞也是这种分泌破骨细胞因子的活化T细胞的主要来源[43]。与健康对照组相比，牙周炎组的记忆B淋巴细胞表达更多的RANKL，且记忆B淋巴细胞可以RANKL依赖性方式在体外支持破骨细胞分化，增加牙槽骨的吸收和破骨细胞的形成[44]。另有研究表明，抗B淋巴细胞治疗有助于改善牙周炎[45]。除以上的促炎作用外，B淋巴细胞还可以在牙周炎时发挥保护作用，促进细菌清除，并有助于阻止疾病进展。Lykken等[46]发现B淋巴细胞中存在可以分泌IL-10的亚群[B10细胞(IL-10-producing B cell)]，并阐述了B10细胞的功能。B10细胞可以减轻小鼠实验性牙周炎的牙周炎症，从而减少骨丧失。有研究已经证明，将B10细胞应用于全身治疗小鼠实验性牙周炎时，可以减少小鼠牙龈组织中RANKL/骨保护素、TNF-α和IL-1β的表达，促进IL-10的产生[47]。B10细胞应用于局部治疗小鼠牙周炎时，还可以减少牙槽骨的吸收，抑制CD4+T细胞的浸润，这种机制可能由于B10细胞上调了牙周组织中IL-10的表达[48]。对人类牙龈组织进行检测发现，牙周炎患者牙龈组织中IL-10的信使RNA和蛋白水平均显著增高，且B10细胞在牙龈组织中的含量较高，这也进一步印证了B10细胞积极参与了牙周炎的发生与发展过程[49]。此外，B10细胞还可以通过减少IL-17和RANKL的表达，减少Th17细胞增殖，从而调节宿主的免疫反应[50]。

5 其他免疫细胞和慢性牙周炎

除上述细胞外，肥大细胞和树突状细胞等其他细胞也参与慢性牙周炎的免疫进程。肥大细胞参与了牙周疾病的发病机制，分析其原因可能与牙周病早期阶段牙周组织中胶原的成熟有关[51]。慢性牙周炎患者牙龈中的肥大细胞计数增多，也进一步说明肥大细胞参与了牙周炎症反应[52]。在P.g的刺激下，肥大细胞还可以产生IL-31，并引起牙龈上皮屏障功能障碍[53]。树突状细胞也参与了慢性牙周炎的炎症反应，树突状细胞的免疫调节能力取决于其是否成熟。在慢性牙周炎中，成熟的树突状细胞含量较未成熟的树突状细胞含量高[54]。对于这两种参与免疫反应的细胞，尚没有更详细和广泛的研究，但这两种细胞在慢性牙周炎中的作用不可忽视。

6 小 结

以上免疫细胞均参与了慢性牙周炎的炎症反应，其中，中性粒细胞与单核巨噬细胞在牙周炎症发生和发展过程中具有双向作用，既可以通过产生IL-10等多种途径来抑制炎症反应保护机体组织，又可以通过其他方式促进炎症反应加速组织破坏。不同类型的淋巴细胞在牙周炎症中的作用也不同，具有促炎作用的Th1、Th17、记忆B淋巴细胞和具有抑制炎症反应的Treg、B10细胞等均参与了慢性牙周炎免疫进程。此外，树突状细胞、肥大细胞也参与了慢性牙周炎的进程，但对其作用机制尚未广泛研究。深入探讨各种免疫细胞在牙周炎症不同阶段的不同作用，对未来临床应用免疫疗法治疗牙周炎具有重要意义。