透明质酸及其在口腔颌面外科领域的研究应用

张 震，王晓飞

透明质酸(hyaluronic acid,HA)，又名糖醛酸，是糖胺聚糖家族中的高分子量非硫酸多糖成分[1]，存在于各种体液中，如滑膜液，血清，唾液和龈沟液，它也是矿化和非矿化组织细胞外基质的主要成分。口腔组织中，HA在牙龈和牙周韧带中的含量高于硬组织(牙槽骨和牙骨质)[2]。HA带负电荷，具有独特的结构，可与大量水结合形成高粘度凝胶[3]，具有抑菌、抗炎、抗血清、骨诱导、促血管生成，从而促进伤口愈合等作用。目前，HA已被应用于整形外科，眼科，皮肤科以及口腔科中。近年来，HA在口腔外科领域的研究越来越受关注。

1 结构

HA是由重复的β-1，4葡萄糖醛酸和β-1，3-N-乙酰-D-葡糖胺组成的二糖单元。它属于糖胺聚糖家族中的粘多糖，但是唯一一种非硫酸化的糖胺聚糖。HA的分子量为1×103u到1×106u不等，其中寡聚HA<10 ku，低分子量HA为10～250 ku，中分子量250～1 000 ku，高分子量HA>1 000 ku[4]。HA分子量不同，生理功能不同。高分子量的HA具有较好的黏弹性、保湿性、抑制炎性反应、润滑、药物缓释等功能，在骨关节炎的治疗、眼科手术黏弹剂和滴眼液等领域的广泛应用。低分子量HA和寡聚HA有抗肿瘤、促进伤口愈合、促进血管生成、免疫调节等作用[5]。

2 合成与代谢

透明质酸是粘多糖中唯一一种不在高尔基体中合成的粘多糖。有3种HA合成酶(HAS1,HAS2,HAS3)负责其形成。其中，HAS1产生分子量为200～2 000 ku的HA，HAS2仅负责产生分子量>2 000 ku的HA，HAS3产生分子量范围为100～1 000 ku的HA[6]。透明质酸降解通过两种基本机制实现：①由透明质酸酶进行的酶促降解；②非特异性机制，由活性氧物质的作用引起的氧化还原降解反应[7]。HA合成和降解的变化一定程度上介导了在疾病进展期间发生的反应性的生化改变。

3 医用HA的获得

医用HA的生产方式有两种：①从动物组织(鸡冠和鲨鱼皮等)中提取[8-10]；②通过细菌发酵生产[11]。这两种方式因其含有杂质(核酸、HA结合蛋白、毒素)，可能引起免疫反应，且生产的HA分子量较为离散。当前，体外无细胞生产系统生产成为研究热点。该技术可以实现较集中的高分子量HA生产[12]。但工业生产的HA稳定性差、对透明质酸酶及自由基敏感、在体内保留时间短、在水体系中缺乏力学强度等缺点，需要对其进行改性或交联处理。刘威等采用腙交联法合成的透明质酸-己二酸二酰肼/精氨酸、甘氨酸和天门冬氨酸寡肽功能化果胶二醛(HA-ADH/PAD-RGD)水凝胶，有适宜的力学强度，良好的组织相容性和细胞相容性，能增强软骨细胞增殖，维持软骨细胞表型[13]。

4 在口腔外科领域的应用

4.1 HA与口腔颌面部肿瘤

HA介导的运动受体(RhaMM)是一种位于细胞骨架和中心体的HA结合蛋白。CD44受体是一种细胞粘附分子和HA受体。口腔颌面部肿瘤与CD44、RhaMM有密切关系。其中，RhaMM功能多样，如生长因子受体的调节，细胞信号传导途径的调节和有丝分裂纺锤体组装等。此外，其增加的表达在肿瘤发生中具有主要作用，并且可以诱导基因组不稳定性和癌症进展。CD44可通过与RhaMM形成复合物来调节细胞内信号传导，从而促进癌细胞的侵袭和转移[14]。Shigeishi等通过采用实时逆转录-聚合酶链反应方法检测43例口腔鳞状细胞癌和7例正常牙龈组织中RhaMM mRNA的表达，免疫组化证实RhaMM蛋白在口腔鳞癌中的表达水平较高，高表达RhaMM的口腔鳞癌患者的生存率较低表达者低[15]。

HA受体主要分为两类：一类是在细胞表面特异性与HA结合的蛋白质，称为HA粘附分子，上述提到的CD44受体、RhaMM即属于该类型受体；另一类是在细胞外基质或血浆中的蛋白质。HA的特定结构域与这类蛋白特异性结合可形成蛋白多糖复合物，使其拥有靶向性。所以，HA可作为药物载体和靶向因子用于肿瘤治疗[16]。Yang等研制了一种pH触发型HA纳米凝胶系统(HA-NGs)，用于肿瘤靶向给药。研究发现其对于靶向癌症治疗非常理想，可以显著地减少pH为中性情况下药物过早释放的量，并且还提供足够量的药物以有效地杀死由邻位体降解引起的癌细胞[17]。

4.2 HA与颞下颌关节疾病

颞下颌关节紊乱病(temporomandibular disorders，TMD)是由颞下颌关节的囊外和/或囊内紊乱引起的临床症状，大约80%的症状性TMD患者存在TMJ囊内紊乱。囊内TMD通常利用保守疗法来缓解症状，如果保守治疗后症状和功能没有改善，在采取外科手术治疗之前，单独或与关节腔灌洗联合在关节内注射药物来进行囊内TMD的治疗。其中，囊内注射透明质酸钠(sodium hyaluronate，SH)可以改善TMD症状[18]。正常的滑膜关节液中存在较高浓度的SH，其由滑膜B细胞分泌，分布到软骨和韧带表面，可渗透到软骨层，主要起到营养软骨、润滑关节以及保持滑液和软骨的黏弹性的作用。在关节病患者中，内源性HA的浓度降低，关节内注射外源性SH可以快速补充内源性SH的不足，改善关节液内环境稳态，同时HA可降低IL-1β刺激后髁突软骨细胞中高迁移率族蛋白B1(high mobility group box chromosomal protein 1，HMGB-1)的表达[19]，从而起到治疗或缓解TMD症状。HMGB-1是一种广泛存在于哺乳动物细胞核内的DNA结合蛋白，核内HMGB-1可参与DNA的复制、转录、重组及修复，而释放到胞外的HMGB-1可与IL-1β协同参与细胞因子级联放大反应，加速关节炎症反应进程。有学者研究发现HMGB-1在颞下颌关节骨关节炎患者滑膜、关节盘、软骨中均有表达，且其表达与炎症进展有关[20]。不同分子量的SH产生的镇痛效果不一，高分子量SH镇痛治疗效果显著优于低分子量SH[21]。张颖等利用关节上腔注射SH凝胶联合佩戴Twin-block垫治疗TMJ弹响,发现单纯SH凝胶关节上腔注射法治疗后弹响症状有所改善[22]。李菁等利用透明质酸钠关节上腔注射治疗不可复性关节盘前移位患者，发现治疗后患者疼痛症状明显缓解，同时CBCT影像显示已破坏髁突表面骨质有明显改建[23]。

4.3 HA与口腔种植外科

稳定的骨结合是种植成功的关键。种植体表面改性可提高骨结合的稳定性。HA及其衍生物可用于生物医学装置涂层，涂布HA复合涂层的种植体，具有良好的生物相容性，对其化学基团进行修饰或改性交联后，不会损失原始HA特性[24]。张峰等在纯钛钛片表面构建胶原/HA聚电解质复合膜涂层，发现具有复合涂层的钛片明显促进了成骨细胞的早期粘附，细胞增殖得更快，同时表面生长的成骨细胞分化能力更强[25]。Boot等将涂有HA水凝胶涂层的种植体植入兔腓骨中，发现HA水凝胶涂层不影响植入物表面附近的骨形成，也不会诱导炎症反应[26]。Emam等在行上颌窦提升术中使用PepGen P-15复合物，其包括无机牛骨基质和悬浮在SH载体中的合成细胞结合肽，观察发现PepGen P-15复合物能够引导和促进新骨形成，并能够成功支持种植体。种植体周围炎是影响种植修复成功的关键因素[27]。HA水凝胶具有高黏弹性，且可通过调节细胞通透性，降低血管异常的高通透性，从而阻止一些感染性微生物的入侵，同时高分子量HA具有抗炎和促进愈合作用[4]。谭荣等[28]将患有种植体周围黏膜炎的患者62例随机分为两组，在彻底刮治以后，对比透明质酸凝胶涂抹种植体周围和含漱洗必泰漱口液对治疗种植体周围炎的治疗效果，结果表明透明质酸对治疗种植体周围黏膜炎有一定的辅助效果。

4.4 HA与牙及牙槽外科

牙及牙槽外科手术与其他外科手术一样，必然会造成局部软、硬组织不同程度的损伤，产生出血、肿胀、疼痛等反应，同时可能引发各种并发症。HA应用于牙及牙槽外科手术中可减轻术后反应及缓解部分并发症。Koray等进行临床随机试验，将34例双侧对称性下颌第三磨牙手术难度相似的患者，分为两组，分别使用HA喷雾剂和盐酸苯达胺喷雾剂施用于术区，监测术后肿胀，疼痛和张口度，发现HA组的面部肿胀和牙关紧闭明显减少[29]。但也有研究显示在下颌第三磨牙拔除后局部使用0.8%HA可延长出血时间，增加术后早期出血和肿胀[30]。有学者将HA应用于干槽症的治疗中，认为HA在干槽症治疗中起积极作用。Dubovina等[31]进行临床随机试验，将60例干槽症患者随机分组，进行彻底清创后，分别使用HA，HA+氨基己酸应用于创口，发现HA单独使用或与氨基己酸组合使用可显著降低疼痛感。

4.5 HA与口腔颌面部创伤

口腔颌面部创伤可涉及到软硬组织的损伤。在创伤修复和皮肤再生中，外源性HA能显著增高愈合组织中HA、Ⅲ型胶原含量并能维持较长时间，从而有利于创伤愈合及减轻瘢痕形成。HA在创伤愈合过程中发挥的作用主要为：①与血纤维蛋白组成凝块，进而在伤口愈合过程中起到构造作用；②通过促进粒细胞的吞噬活性调节炎症反应；③调控胶原合成[32]。Yildirim等[33]对36例需要游离龈移植的患者进行随机对照试验，在制取游离龈的腭部创面，分别使用HA凝胶+牙周敷料和仅用牙周敷料覆盖创面，观察创面愈合情况及记录痛觉和灼烧感，发现局部应用HA对术后疼痛、烧灼感有积极影响，并能够促进腭部创面愈合。有学者研究发现局部注射SH凝胶对修复龈乳头退缩有一定效果[34]。HA还可作为充填剂应用于整形美容；作为整形美容手术术后瘢痕控制的制剂等。

就骨再生而言，HA主要用于两方面：①用作骨缺损模型中生长因子和细胞的载体；②与其他填充材料混合以刺激骨再生。赵宁波等通过建立大鼠颅骨极限骨缺损模型，将Bio-Oss®骨粉与HA溶液进行复合后植入骨缺损区，发现与单独植入Bio-Oss®相比，植入Bio-Oss®-HA复合物组的骨体积分数及骨小梁数量增加，且骨小梁的连接性更好[35]。HA的理化性质有利于骨填充材料在缺损部位的应用，在缺损区域产生具有丰富HA含量的环境，影响骨形成过程[36]。HA经过改性、交联或化学修饰，可达到不同的流动性和降解速率，作为生长因子的递送载体可以增强骨形成。此外，HA自身可诱导产生成纤维细胞、角质形成细胞、促炎性细胞因子，促进成骨细胞和成骨细胞炎症反应从而刺激血管内皮细胞合成，进而促进骨间充质细胞再生、趋化、增殖与分化，并可作用于骨形态发生蛋白和骨桥蛋白从而诱导成骨[37]。

5 结 语

HA作为细胞外基质的主要成分之一，由于其良好的生物相容性、亲水性、低抗原性、润滑性而广泛应用于眼科、外科、关节炎、整形美容科等领域。在口腔领域的应用也十分广泛，如在牙周科中对于慢性牙周炎的治疗；在黏膜科中对复发性阿弗他溃疡的治疗；在牙体牙体科中诱导牙体牙髓复合体的再生等。随着人们对HA更加深入的研究，HA在口腔领域的应用将会更加深入。