牙周炎和胎膜早破的关系及其炎症介质的研究进展

2021-11-30林晓萍

口腔医学 2021年5期

齐帅，林晓萍

牙周炎是一种口腔慢性感染性疾病，近年来因其与全身性疾病的相关性而备受关注。在牙周病损确立期，龈下菌斑和牙石能够刺激局部牙周袋内壁和附着龈形成溃疡面，这为炎性细胞因子和牙周致病菌进入血液循环并到达下游的母胎组织提供了充分条件。胎膜早破(premature rupture of membranes, PROM)是指临产前胎膜自然破裂，在美国PROM患者的数量已经超过了先兆子痫、妊娠期糖尿病和其他医源性早产，成为了妊娠中晚期的首要威胁之一[1]。胎膜组织和牙周结缔组织的主要框架都由富含胶原纤维和各种非胶原蛋白的细胞外基质(extra cellular matrix，ECM)构成，这是二者机械强度的主要来源。因此我们推测PROM与牙周炎的组织破坏具有相似的起因和病理机制，现有的文献表明PROM和牙周炎都有多种病因和相关危险因素，但都以微生物感染为主[2-3]，虽然二者的相关性机制尚不清楚，但二者涉及的微生物类型、细胞因子和蛋白酶等有部分重叠，这可以为我们分析二者的相关性提供一定参考。

1 牙周炎和PROM的流行病学相关性

多个研究发现，PROM患者相对于正常孕妇牙周炎的检出率更高，且牙龈指数(gingival index, GI)，菌斑指数(plaque index, PI)，探诊深度(periodontal depth, PD)，临床附着丧失(clinical attachment loss, CAL)等牙周指标均有不同程度的升高。Figueiredo等[4]在对138例孕妇的回顾性队列研究发现，非牙周炎组有7例(13.7%)PROM，牙周炎组有21例(29.6%)PROM(P=0.058)，严重牙周炎组有6例(37.5%)PROM(P=0.017)。Radochova等[5]比较了78例PROM和77例健康孕妇的牙周状况，牙周炎患病率分别为45%和29%，与健康组相比PROM患者GI、PI、CAL和PD显著增高，另一项研究还发现PROM与孕妇牙周袋的存在高度相关(比值比为2.04；95%可信区间：1.17～3.56)[6]。此外，有学者探讨了已患牙周病孕妇的口腔卫生保健对PROM的发生是否有影响，他们将患有牙周病的妇女随机分为干预组(n=232)和对照组(n=234)。干预组在妊娠期间给予无乙醇漱口水，并进行口腔健康教育。而对照组仅接受口腔卫生教育。结果发现，与对照组(5.7%)相比，干预组发生PROM的风险(1.4%)明显降低(P=0.03)[7]。目前，有关牙周治疗对PROM的影响的研究尚少，这可能是因为孕期不便开展牙周治疗，因此，安全的、非创伤性的口腔保健措施可能有助于降低PROM的风险。

2 牙周病原菌的影响

基于以往的临床和微生物学研究，羊膜腔的微生物感染可能是PROM的主要病因之一，而微生物的来源可能是多方面的。一些研究在PROM孕妇的胎盘和羊膜腔内检测出了牙周病原菌，提示牙周病原菌感染可能是牙周炎患者发生PROM的起因之一。

2.1 妊娠组织中的牙周病原菌

目前普遍认为口腔病原菌可能通过血行播散直接入侵子宫、胎盘和胎膜组织[8]；也可能由阴道逆行通过宫颈到达母胎界面[9]。干预性研究发现，口腔实验性感染牙龈卟啉单胞菌(porphyromonasgingivalis,P.gingivalis)的小鼠在胎盘组织中能够检测到P.gingivalis的存在，实验组小鼠可能出现PROM、胎盘脱离、滋养层细胞和内皮细胞退行性改变等现象[10-12]。临床研究也有相关发现，Radochova等[13]对78名未足月胎膜早破(preterm prelabour rupture of membranes, pPROM)孕妇进行了羊膜腔穿刺检测，其中2名孕妇中链球菌阳性，1名孕妇具核梭杆菌阳性。Montenegro等[14]检测了211名产妇的胎盘组织，微生物的总检出率为9.47%，其中P.gingivalis所占比例最高。这些证据为牙周致病菌能够侵犯并引起胎膜破坏的假设提供了依据。然而现有的文献主要集中于对P.gingivalis的研究，其他牙周致病菌如中间普氏菌、伴放线聚集杆菌、齿垢密螺旋体等还需要进一步实验探索。

2.2 P.gingivalis的致病机制

研究表明,P.gingivalis能够在体外引起滋养层细胞炎症以及细胞周期阻滞和凋亡，这涉及到IL-1β、IL-6、IL-8等的释放以及细胞凋亡蛋白酶-9(caspase-9)和caspase-3的上调等[15]。众所周知，凋亡和炎症过程依赖于复杂的胞内调控网络。就炎症通路而言，体外研究发现P.gingivalis能显著提高胎膜细胞的TLR-7和TLR-2表达[16-17],后者在体内实验也得到了证实[18]。进一步研究发现，口腔实验性感染P.gingivalis的小鼠，胎膜细胞的NF-κB p65和p38 MAPK通路的激活显著增强[18]，体外实验的发现与之相似，且抑制NF-κB显著下调了P.gingivalis诱导产生的IL-8和TNF-α的水平[12]，这反过来印证了NF-κB通路的促炎效应。在另一方面，体外研究发现P38和JNK通路与P.gingivalis介导的G1期阻滞和细胞凋亡有关，该过程涉及到下游效应分子热休克蛋白(heat shock protein27, HSP27)和P21的磷酸化[19]，此外，在P.gingivalis共培养的滋养层细胞中也发现了炎症和凋亡抑制通路PI3K/AKt的显著上调[15]，该过程涉及的其他信号分子还有待于进一步探索。

3 牙周炎和PROM的相关炎症介质

定植于胎膜或牙周组织的致病微生物能够引起宿主的免疫反应，及各种细胞因子、趋化因子的释放并诱导一些基质金属蛋白酶(matrix metalloprotei-nase, MMPs)产生。这些信号分子能够激活胞内的信号转导通路，诱导正常组织细胞的凋亡和蛋白酶产生，从而促进组织破坏。

3.1 白细胞介素

白细胞介素(interleukin, IL)是一类调节免疫反应的重要细胞因子，目前在人体中至少发现了38种IL,但仅有少数与PROM和牙周炎相关。根据我们的文献调查，牙周炎和PROM患者多伴随体内IL-6、IL-8和IL-1β水平显著升高[20-25]，这种变化在患者的血清、羊水和脐带血中均有发现[26]。鉴于IL-6是感染和组织损伤急性期反应的关键介质，有研究指出IL-6可以作为牙周炎和PROM的评价指标。Batool等[22]发现轻、中、重度牙周炎和健康对照组的唾液IL-6和IL-17水平均有显著性差异，提示二者可能在临床上辅助判断牙周炎的严重程度，Musilova等[27]发现检测宫颈液中IL-6水平有助于pPROM孕妇羊膜内感染的诊断。

一些研究进一步探索了IL的来源和作用机制。体外实验表明，P.gingivalis的脂多糖能够在P53介导下刺激人牙龈成纤维细胞导致IL-1β和IL-6分泌增加[28]。作为参与牙周炎的重要炎症因子，IL-1β能刺激牙周膜细胞产生MMP-1和MMP-2，其中MMP1的产生与牙周膜细胞中MAPK/AP-1和NF-κB的激活有关[29-30]；能刺激牙龈成纤维细胞产生MMP-8[31]，以及激活成牙骨质细胞的ERK1/2和JNK信号通路诱导产生MMP-9[32]。另一方面，Kiyokawa等[33]报道IL-1β处理羊膜间充质细胞显著上调了MMP-1和MMP-9的表达，这在pPROM的发病机制中发挥了关键作用。文献还指出，IL-6既能结合靶细胞膜上的IL-6受体，也能与游离IL-6受体结合在糖蛋白130的参与下激活反式信号通路，经下游的JAK/STAT3等信号分子促进牙龈成纤维细胞和胎膜细胞产生MMPs，导致牙周胶原纤维的降解和胎膜的破坏[34-35]。以上证据表明，体内的某些细胞因子升高可能是牙周炎患者更易发生PROM的原因之一。

3.2 趋化因子

分娩是一个炎症过程，许多研究报道了在分娩过程中子宫、蜕膜、宫颈和胎膜中存在中性粒细胞和巨噬细胞，二者可能释放多种MMPs参与组织破坏过程[36-37]。IL-8(又称CXCL8)是体内主要的中性粒细胞趋化因子，在正常分娩过程中，IL-8的mRNA在宫颈和子宫肌层显著表达，这与白细胞浸润(主要是中性粒细胞和巨噬细胞)的出现相吻合[38]，3.1中已经列出了牙周炎和PROM患者体内IL-8水平升高的证据，提示IL-8在病变局部的中性粒细胞浸润中发挥了一定作用。CXCL10主要负责T细胞向炎症部位的趋化，可参与RANKL诱导的破骨细胞形成和骨吸收以及调控CD8+T细胞诱导胎膜炎症和滋养层细胞凋亡[39-40]。其他研究表明炎性趋化因子(CCL)3、CCL4、CCL5等也与牙周炎和PROM有关，Gomez-Lopez等[41]检测了PROM患者胎膜的破裂部位和周围的趋化因子表达，发现胎膜破裂部位的CXCL10、CCL3、CCL4、CCL5均显著高于周围胎膜组织。Repeke等[42]则报告了CCL3、CCL4和CCL5及其受体CCR1+和CCR5+在小鼠实验性牙周炎中协同作用的证据，其他有关趋化因子还有待于研究者的进一步发掘。

3.3 MMPs

MMPs是一类具有强大的细胞外基质降解能力的内源性酶，现有的资料显示MMP-8和MMP-9等少数MMPs与牙周炎和PROM密切相关。多个研究发现牙周炎患者牙龈组织、血清和龈沟液中的MMP-8和MMP-9含量显著高于牙周健康者[43-45]，而唾液或龈沟液中的MMP-8和MMP-9含量还对牙周炎具有良好的诊断价值[46-47]。另一方面，研究者们发现PROM患者羊水中的MMP-8和MMP-9显著高于对照组，PROM孕妇血清和羊膜上皮中MMP-9也显著升高，且胎膜中Ⅳ型胶原水平显著降低[48-50]，这与在牙周炎患者病变处的发现相吻合。

我们已经了解，牙周膜和胎膜组织的主要胶原蛋白都为Ⅰ型和Ⅲ型胶原，Ⅳ型胶原及其他成分连接其间共同维持组织的机械强度，而MMP-1、MMP-8是主要能够破坏Ⅰ型和Ⅲ型胶原的蛋白酶[51]，MMP-9则主要与Ⅳ型胶原和明胶分解相关[52]，这可能是MMP-8和MMP-9与二者的组织破坏紧密相关的原因之一。此外，慢性牙周炎患者的龈沟液或唾液中的胶原酶MMP-1和明胶酶MMP-2含量显著升高也有相关报道，在龈下刮治后龈沟液中MMP-1显著降低[53-54]。相似的变化也在PROM患者的胎盘组织或血清中被观察到[55-56]。以上证据表明，MMPs可能是诱导牙周炎和PROM患者组织破坏的最终效应分子，而MMPs的产生是IL-6和IL-1β等细胞因子与多种组织或免疫细胞联合作用的结果。

4 氧化应激

氧化应激(oxidative stress, OS)被认为是活性氧(reactive oxygen species，ROS)产生和清除作用的不平衡所导致。研究表明慢性牙周炎患者的血浆样本中总抗氧化能力及过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶等抗氧化剂显著低于健康组[57]，唾液样本显示一氧化氮、8-羟基脱氧鸟苷和总氧化物水平显著升高[58]，这些证据表明牙周炎患者的体内OS状态显著增强。F2-异前列腺素(F2-Isoprostanes，F2-Isop)是OS的相关标志物之一，Menon等[59]发现pPROM孕妇羊水中的F2-Isop水平明显高于早产胎膜完整的女性。Dutta等[60]从多方面比较了早产胎膜完整孕妇和pPROM孕妇的OS状态，发现pPROM组胎膜样本中超氧化物歧化酶和过氧化物酶等抗氧化剂显著低于对照组，pPROM组的3-NT修饰蛋白(OS的标志物)染色强度显著高于对照组(P=0.0001)，提示PROM可能与OS状态有关。近年来，OS一直是牙周炎患者更易发生PROM的原因假说之一，以上证据证实了该假说的可能性。