MicroRNAs与牙周炎研究进展

冯泽华 徐艳

牙周炎（periodontitis）是指由菌斑生物膜引起的感染性牙周疾病，导致牙周支持组织（牙龈、牙周膜、牙槽骨、牙骨质）破坏，表现为牙周袋形成、附着丧失和牙槽骨吸收，严重时甚至出现牙齿松动脱位［1］。它是危害人类口腔健康的常见病，也是导致老年人牙齿缺失的主要原因。据第四次全国口腔健康流行病学调查报告［2］，我国65～74岁人群中牙周袋检出率高达64.6%，但牙周炎的发病机制目前尚未明了，其早期诊断及治疗手段也有待进一步研究与探讨。近年来，微小RNA（micro-RNA，miRNA）与牙周炎之间的关系成为研究热点。

最新研究表明，miRNAs与牙周炎关系密切。miRNAs是长度为19～24个核苷酸的非编码RNA，参与机体生长发育、多种疾病的发生、免疫调节以及细胞分化等过程。miRNAs主要通过与靶基因mRNA 3'-非翻译区（3'-Untranslated Region，3'-UTR）内的序列特异性位点结合，抑制靶基因的转录与蛋白质翻译。研究表明，miRNAs对成骨、破骨活动有着显著影响，在牙周炎中可能发挥着重要作用。

1 miRNAs参与牙周炎的发生与发展

牙周炎是宿主免疫反应与细菌炎性反应共同作用的结果，其中免疫细胞、炎性细胞因子如IL家族、TNF-α和NF-κB受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）等均已被证实在牙周炎形成、组织炎症的促进、牙龈组织以及牙槽骨的破坏等方面起着重要的作用［1］。

miR-146a的动态平衡在调节牙周组织的炎症反应中起关键作用。研究发现，在培养的人牙周膜成纤维细胞（human periodontal ligament fibroblasts，HPDLFs）中，牙龈卟啉单胞菌（P.gingvalis，P.g）及脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）都能明显上调 HPDLFs中miR-146a 的表达［3］；miR-146a 过表达能抑制 IL-1β、IL-6、IL-8等促炎性细胞因子分泌、TNF受体相关因子6（TNF receptor associated factor 6，TRAF6）表达及 p38磷酸化；抑制TRAF6及p38可明显降低miR-146a的表达，提示miR-146a可能通过TRAF6/p38 MAPK途径对由P.g诱导的HPDLFs促炎性因子释放起调节作用。但是，在B细胞介导的牙周炎症反应中，miR-146a通过直接与IL-1受体相关激酶1（interleukin-1 receptor-associated kinase 1，IRAK-1）结合而抑制LPS刺激的 B 细胞炎症因子的释放［4］。Ghotloo 等［5］发现，miR-146a在广泛侵袭性牙周炎的牙龈组织中明显上调，且与疾病严重程度（牙周指数）呈正相关。高颖等［6］也发现，miR-146a在唾液中的浓度与牙周指数、基质金属蛋白酶 8（matrix metalloproteinase 8，MMP8）、基质金属蛋白酶抑制剂-1（matrix metalloproteinase inhibitor-1，TIMP-1）呈正相关。Fordham 等［7］对破骨细胞的研究发现，miR-142-3p过表达可下调蛋白激酶Cα（protein kinase Cα，PKCα）的表达，抑制破骨细胞活力，且能阻止单核细胞、巨噬细胞以及树突状细胞转化为破骨细胞。Naqvi等［8］在对巨噬细胞的分化及吞噬作用研究中发现，miR-142-3p过表达可抑制M1型巨噬细胞的吞噬作用，同时显著降低TNF-α及IL-12p40水平。此外，临床研究发现，肥胖的牙周炎病人组与正常体质量牙周炎组相比，miR-142-3p明显上调，推测miR-142-3p可能参与免疫调节、糖类及脂质代谢的过程［9］。在牙周炎的体外研究中发现，miR-144-5p过表达可降低巨噬细胞的生存能力，可能机制是通过抑制TLR2及NF-κB信号通路，减少 TNF-α、IL-6 和 IL-8 等炎性因子的表达［10］。miR-144-5p还可通过影响环氧合酶2和IL-17F的表达，参与自噬对炎症反应的调控［11］。

牙周炎性组织中miR-204下调可促进MMP9的表达［12］，后者能够破坏包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型胶原蛋白在内的细胞外基质，促进炎症反应［13］。在牙周炎模型大鼠中的研究发现，牙周炎性组织中miR-335-5p［14］和miR-218［12］表达下调；miR-335-5p 过表达，可通过激活 Wnt信号通路，降低Toll样受体4（Toll-like receptor 4，TLR4）表达，减少炎性因子TNF-α等分泌，减轻骨破坏［14］；miR-218 过表达可通过抑制 NF-κB 通路，减少IL-1、IL-6、TNF-α 的分泌［12］。此外，miR-218 还可通过抑制MMP-9，阻止破骨细胞的分化与成熟，抑制炎性细胞因子分泌与胶原蛋白分解，减轻骨吸收［15］。

总之，miRNAs在牙周炎的发生与发展中发挥了重要的作用。相关研究表明，牙周炎性组织中miR-146a、miR-142-3p、miR-144-5p表达上调，可能具有抑制炎症的作用；而miR-204、miR-218、miR-335-5p表达下调，可能具有促进炎症的作用［16-18］。

2 miRNAs参与牙周稳态的调节

miRNAs除在牙周炎的发生与发展中发挥重要作用外，还参与牙周稳态的调节。正常牙周组织中成骨与破骨活动处于相对平衡状态，称为牙周稳态［19］。牙周炎性组织中破骨活动占主导，从而导致牙槽骨吸收、牙齿松动甚至脱落。

在人牙周膜细胞（human periodontal ligament cells，hPDLCs）的成骨分化研究中，miR-21和miR-101的过表达可通过下调牙周膜相关蛋白1，减少骨钙素分泌与钙化结节，降低PDLCs的成骨特性［20］。暴露于尼古丁的人牙周膜干细胞（humanperiodontalligamentstemcells，hPDLSCs）中miR-1305表达上调，通过下调Runt相关转录因子 2（Runt-related transcription factor 2，RunX2），抑制hPDLSCs的增殖、迁移和成骨分化；而miR-1305表达下调可显著减轻尼古丁对hPDLSCs的成骨抑制作用［21］。牙周炎性组织的hPDLSCs及龈沟液中miR-23a明显增多，接受系统牙周治疗后，miR-23a可显著减少；但过表达miR-23a的hPDLSCs成骨分化明显受到抑制，可能是通过抑制骨形态发生蛋白受体1B而发挥作用［22］。hPDLSCs成骨分化时，miR-132［23］与 miR-21［24］的表达下调；过表达miR-132可能是通过抑制生长分化因子5表达和激活NF-κB轴，降低成骨活性，从而抑制hPDLSCs的成骨作用［23］。miR-21表达下调能够抑制细胞信号转导分子Smad5蛋白表达，导致RunX2下调，抑制 hPDLSCs的成骨作用［24］。研究表明，并非所有miRNAs都具有抑制成骨的作用。miR-26-5p在炎症微环境中可通过抑制Wnt5a，激活Wnt/Ca2+通路，促进hPDLSCs成骨分化［25］；miR-543可通过抑制ERBB2传感器 TOB2 促进 hPDLSCs成骨分化［26］。

总之，miRNAs在牙周稳态的调节中也是不可或缺的一环，其中 miR-21、miR-101、miR-1305、miR-23a、miR-132、miR-21等有抑制成骨形成的作用，而miR-26-5p和 miR-543 等可促进成骨［12］。

3 miRNAs在牙周炎的诊断与治疗中的作用

传统牙周炎的诊断主要基于症状、体征、牙槽骨吸收及其形式、年龄、病程等［1］，但传统的诊断方法不能完全反映出牙周炎的内在变化。如何寻找牙周炎的生物靶标进行早期诊断及严重程度评估仍然是该领域的一个研究重点和难点。近年来，miRNAs在牙周炎诊治中的作用日益引起重视。miRNAs用于牙周炎诊断时主要取材于唾液、龈沟液以及血清，因其样本取材来源不同而有相对不同的miRNA标记物。临床研究发现，牙周炎病人唾液中 miR-143-3p含量最高［27］；唾液中miR-381-3p表达上调对牙周炎也具有诊断意义，且miR-381-3p与牙周袋深度呈正相关［28］。慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）时，龈沟液中 miR-1226 显著降低［29］；CP伴糖尿病的病人龈沟液中miR-146a和miR-155表达水平也上调，而非手术治疗6周后可降低至正常水平［30］。此外，牙周炎病人血清中miR-664a-3p，miR-501-5p及miR-21-3p也明显上调［31］。上述miRNAs的显著升高可能有助于牙周炎的诊断。

目前miRNAs在牙周炎治疗中的应用尚处于起步阶段。该方法是使用载体将miRNAs模拟物或miRNAs抑制剂转入细胞内，通过抑制或增强相关靶基因的表达来发挥治疗作用。在牙周炎小鼠模型中，Liu等［32］通过相关载体控释miR-10a，成功地实现了局部T细胞募集，刺激它们分化为调节性T细胞，减轻了牙周炎症反应，减少了骨吸收。

4 问题与展望

相关研究表明，miRNAs在牙周炎的发生、发展与牙周稳态调节中发挥了重要作用。miRNAs可通过调节靶基因表达，影响RANKL、Wnt等多种信号通路传导，参与调节免疫与炎症反应及成骨、破骨活动。但该领域尚存在许多亟待解决的问题：miRNAs参与介导牙周炎症反应的确切机制尚有待进一步阐明；诊断方面，如何界定不同年龄组、不同病情严重程度的牙周炎病人miRNAs检测阈值？如何寻找高敏感性、高特异性的牙周炎miRNAs标记物？治疗方面，如何根据病人不同身体状态与基础疾病个体化选择相对特异性miRNAs？如何确定适合的miRNAs治疗浓度、适宜载体与给药途径？如何提高转入效率、减少可能的不良反应？这些都有待今后进一步研究与探讨。随着该领域研究的不断深入，miRNAs在牙周炎中的作用机制以及在诊断与治疗中的作用必将得到进一步阐明，从而推动牙周炎的相关基础研究与临床应用。