牙周炎与非酒精性脂肪性肝病相关性的研究进展

李少华,林晓萍

非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一类以肝细胞内脂肪蓄积(>5%)为主要特征的临床病理综合征,包括仅有肝脂肪变性的非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver,NAFL)和伴有炎症细胞浸润、肝细胞球囊性变和纤维化等肝内组织病理表现的非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH),诊断时需排除因过量饮酒(男性饮酒量≥0.03 kg/d,女性饮酒量≥0.02 kg/d)、慢性病毒感染、长期用药、缺血或自身免疫性疾病等原因所引起的肝脂肪变性人群。其中,NASH可向肝硬化、肝细胞癌等发展,影响生命健康[1]。相关流行病学调查显示,NAFLD已经成为最常见的慢性肝脏疾病,截至2021年,NAFLD的全球总体患病率高达29.38%,发病率为46.24/1000人年,估计总死亡率为23.91/1000人年;在该群体中,继发于NAFLD的肝细胞癌发生率达15.1%,肝细胞癌发病率为1.46/1000人年[2-3]。近年来,相关研究表明以牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonasgingivalis,P.gingivalis)为主要致病菌的牙周炎与NAFLD的发生发展有一定的关系。

1 牙周炎与NAFLD相关的流行病学研究

目前,有基于人群的流行病学调查和描述性研究显示,牙周炎越重的患者越容易患NAFLD,且NAFLD患者也更容易患牙周炎。Weintraub等[4]对美国成人口腔健康进行横断面调查,在5 421份可用数据中发现,使用美国脂肪肝指数和肝纤维化评分作为NAFLD的评估标准时,NAFLD的发生发展与中、重度牙周炎有显著相关性,优势比为2.21和3.10。Iwasaki等[5]对1 226名日本人口腔健康状况进行横断面调查发现,在经超声诊断为NAFLD的患者中,牙周探诊深度≥4 mm的患者高达86.7%,显著高于非NAFLD患者(72.9%),调整后的优势比为1.881(95%可信区间1.184～2.987,P<0.01),提示牙周炎能增加NAFLD的患病风险。Helenius-Hietala等[6]对芬兰成人进行一项为期12年的队列研究发现,在6 165名参与者中,重度牙周炎患者患有NAFLD的风险高于中、轻度及无牙周炎者,调整后风险比为6.9。韩国一项针对全国成年人牙周状况与NAFLD之间相关性的横断面调查发现4 061名参与者中,在有牙周袋存在时(牙周探诊深度≥3.5 mm),调整后的血清脂肪肝指数的均值增加(P=0.005)[7]。Kim等[8]对4 259名韩国成人的健康营养调查数据显示,刷牙频率越高,牙周状态越好,NAFLD发生率越低。Surlin等[9]使用光学相干断层技术评估牙龈组织炎症性改变程度,结果显示NAFLD的牙周炎患者相比于无NAFLD的牙周炎患者及健康者,其牙龈组织成像像素密度更低,炎症性改变更重,同时研究发现牙周炎的严重程度与肝纤维化进展有一定的相关性。Alazawi等[10]对8 172名成人进行横断面研究发现,有明显肝纤维化的NASH患者牙周炎的患病率达33%,较无纤维化或有轻度肝纤维化NASH患者的牙周炎患病率(24%)更高,NAFL患者牙周炎患病率最低(3%),说明NAFLD患者的肝纤维化程度与牙周炎的患病率有关。Kuroe等[11]对341名肥胖日本人进行为期5年的队列研究发现,在原患有NAFL和期间发展为NAFL的患者中平均牙周附着丧失越重,肝纤维化发生率越高,表明牙周炎与NAFL患者的肝内纤维化发展有关。综上,牙周炎与NAFLD之间有一定的相关性。

2 与牙周炎相关的NAFLD生物学机制

P.gingivalis是典型的牙周致病菌,分布于牙齿、唾液及龈沟液等处,其菌毛(fimbriae,fimA)、脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)、牙龈蛋白酶等自身结构及分泌成分内含于外膜囊泡中,与宿主细胞包膜融合,发挥一定的免疫原性,入侵和破坏宿主细胞,躲避机体固有及适应性免疫应答,促进组织细胞损伤,参与宿主免疫炎症反应[12]。

当前认为P.gingivalis可通过以下两种途径影响肝脏脂肪代谢。一是口腔-肝轴途径,即在日常口腔清洁所致的机械性损伤、口腔黏膜病或牙周疾病等情况下,P.gingivalis通过血液循环直接定植于肝脏,发挥致病作用;二是口腔-肠道-肝轴途径,即口腔内P.gingivalis到达肠道,引起肠道内菌群组成改变及代谢失调,间接影响肝脏代谢,加重肝脂肪病变。基于上述两种途径,P.gingivalis及其代谢产物通过影响胰岛素抵抗、氧化应激、微生物代谢等过程,引起或加重肝脏脂肪代谢障碍,影响NAFLD的发生发展。

2.1 胰岛素抵抗

NAFLD患者肝脏内病理性脂肪组织堆积,脂质代谢异常,胰岛素抵抗在其中起关键作用。胰岛素抵抗与脂肪组织中脂肪堆积和脂肪组织功能失调所致的促炎过程有关,后者引起巨噬细胞等免疫细胞聚集,加重全身炎症反应的同时促进异位脂肪堆积,改变胰岛素信号通路,胰岛素敏感性降低,脂肪酸代谢减慢,肝脏内游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)含量增加,甘油三酯(Triglyceride,TG)积累,同时释放更多促炎因子,全身炎症反应加重。

2.1.1P.gingivalis与NF-κB和JNK信号通路

P.gingivalis可协同NAFLD患者体内胰岛素抵抗及伴随的全身炎症反应。Seyama等[13]小鼠实验证实,P.gingivalis外膜囊泡通过血液循环到达并累积于肝脏,使肝内胰岛素敏感性下降。相关研究发现,P.gingivalis直接作用或其LPS与肝细胞表面的Toll样受体4(Toll-like receptors 4,TLR4)相结合,活化c-jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)及细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK),磷酸化的JNK和ERK与过量的FFA发挥协同作用进一步激活肝内p65/核转录因子-κB(nuclear factor-Kappa B,NF-κB)信号通路,髓系分化因子(myeloid differential protein-88,MyD88)水平上调,TLR4和TLR2信号转导增强,分泌更多肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α),进一步激活NF-κB和JNK信号通路,释放大量的白细胞介素(interleukin,IL)-6及IL-1β等,激活肝Kupffer细胞,加剧肝细胞内脂质合成和炎症反应,加剧肝脏内胰岛素抵抗过程[14-15];另外,P.gingivalis的fimA可以与TLR4和TLR2结合,通过上述通路引起炎症反应,阻止P.gingivalis被清除[16]。

2.1.2P.gingivalis与PPARγ/CD36信号通路

过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferators-activated receptors γ,PPARγ)是一种配体依赖性核受体,发挥调节脂肪细胞分化、葡萄糖利用、抑制炎症信号和介导骨代谢的作用;CD36是脂肪酸中重要的代谢酶之一,作为PPARγ的转录调节因子广泛表达于各种组织中,在摄取及转运脂肪酸过程中发挥直接作用,同时识别多种炎症代谢产物。有研究发现,PPARγ在牙周炎的不同阶段作用不同,在牙周炎发生的起始4周内,PPARγ抑制TNF-α、IL-1β、IL-6等炎症细胞因子表达进而减少牙槽骨内破骨细胞形成,减轻牙周组织炎症反应,同时成骨细胞转录因子-2和骨保护因子表达升高,破骨细胞分化因子表达下降,促进成骨细胞和骨的形成,牙槽骨吸收减轻;随着牙周炎的发展,第8周时炎症因子抑制作用减弱,上述因子表达减少,破骨细胞数量增加,牙槽骨吸收增强[17]。相关动物实验证实,在经结扎诱导牙周炎的高脂肪饮食小鼠体内,LPS和棕榈酸发挥协同作用,刺激巨噬细胞中CD36的表达,以IL-6为代表的炎症因子分泌增加,小鼠牙槽骨内破骨细胞生成增加,牙槽骨吸收加剧[18]。

PPARγ还参与胰岛素抵抗过程,主要与CD36的促炎作用有关。炎症反应下CD36参与ROS生成和JNK、NF-κB信号转导及内质网应激过程,同时激活致病性炎症小体,阻碍胰岛素信号传导,降低胰岛素敏感性,促进胰岛素抵抗[19]。另外,有研究发现,高脂肪饮食下,分泌型蛋白Dickkopf-1(DKK1)表达上调,激活ERK-PPARγ-CD36途径来促进肝细胞对FFA的摄取,脂肪酸含量升高,脂肪变性增强,促进胰岛素抵抗[20]。有研究表明,高脂肪饮食或棕榈酸富集,使得肝细胞内PPARγ的DNA启动子上CpG位点甲基化减少,PPARγ及其下游的调节因子(如极低密度脂蛋白受体和CD36)表达上调,增强肝细胞对FFA和TG的摄取和积累,肝脏脂质异常沉积引起系统性炎症加剧,促进肝脏脂肪变性和胰岛素抵抗[21-22]。

P.gingivalis可促进肝脏中与炎症、脂质或葡萄糖代谢相关的PPARγ辅激活因子1α、CD36 mRNA表达水平上调,通过参与PPARγ/CD36信号通路来影响肝内脂质代谢。有研究发现,相比于正常饮食喂养的小鼠,高脂肪饮食喂养可促进小鼠血糖、胆固醇、高密度脂蛋白、低密度脂蛋白、丙氨酸转氨酶和天冬氨酸转移酶等全身相关代谢指标水平升高,肝内出现脂肪变性、小叶炎症反应;但正常饮食喂养组和高脂肪饮食喂养组的小鼠感染P.gingivalis后,上述全身代谢指标水平没有明显改变,仅见C-反应蛋白水平显著增加,尤其是正常饮食喂养组小鼠,且感染P.gingivalis的高脂肪饮食组小鼠肝内小叶炎症反应加重,CD36 mRNA表达增强,FFA释放增加,促进肝细胞内PPARγ和CD36的表达和转移,与FFA共同促进肝脏内胰岛素抵抗的发生;在经过相关牙周治疗后,大鼠体内FFA及CD36指数下降,学者猜测P.gingivalis感染可能通过促进CD36表达来加重肝脏组织内脂肪沉积[23-24]。

上述研究表明,肝脏及牙周组织的病理改变可能与P.gingivalis和PPARγ/CD36信号通路有一定的关联。

2.2 氧化应激

NAFLD患者肝脏内FFA的含量增加引起线粒体及过氧化物酶对FFA的氧化增强,产生过量活性氧(reactive oxygen species,ROS),导致肝细胞损伤,引起氧化应激。当肝细胞内线粒体结构被破坏时,可分泌更多ROS,引起线粒体功能障碍和氧化应激,促进肝纤维化,NAFL进一步发展为NASH[16]。有研究表明,牙周组织炎症在促进多形核白细胞内线粒体产生过多ROS的同时,可导致线粒体肿胀、破碎、功能障碍,扰乱氧化/抗氧化平衡,产生脂质过氧化物和蛋白质羰基,降低抗氧化防御能力,进入血液循环影响肝脏等远隔器官,而且重度牙周炎可刺激中性粒细胞及巨噬细胞产生大量基质金属蛋白酶8(matrix metalloproteinase 8,MMP8),引起肝脏纤维化改变。相关指标如丙二醛(malondialdehyde,MDA)、还原型谷胱甘肽(glutathione,GSH)、MMP8等反映了肝脏的脂质过氧化、氧化应激及纤维化程度[25]。

Mester等[26]通过结扎构建牙周炎大鼠模型,发现牙周炎可能通过增加MDA、降低GSH来促进肝脏氧化损伤,增加血清、牙龈组织、肝脏中MMP8浓度以促进肝纤维化。区别于Mester等,dos Santos Carvalho等[27]设置了结扎后实验性牙周炎恢复组,结果显示牙周炎组相比于对照组及牙周炎恢复组,血清总胆固醇、TG、MDA含量显著升高,GSH含量降低,牙周炎症可促进炎症细胞因子释放,导致肝脏脂质过氧化;随着牙周炎症的减轻,对肝脏的损害逐渐减少,进一步证实了牙周炎与肝脂肪变性之间的联系,而肝脂肪变性作为NAFLD的病变发展的基础,与肝纤维化的发展密切相关。Andrade等[28]采用高脂饮食喂养大鼠,评估高脂摄入对正常大鼠、伴牙周炎大鼠的肝脏所造成的影响,结果显示:伴牙周炎大鼠组血清中MDA水平升高,GSH水平降低,肝脂肪变性程度较大,进一步说明高脂肪饮食可促进牙周炎对肝脏组织的破坏,二者具有协同作用。

2.3 微生物代谢失调

微生物代谢失调包括口腔和肠道两个方面。正常情况下,口腔内各菌丛之间数目、分布及其生长繁殖处于平衡状态,平衡打破则易患龋病、牙周病等。口腔中以P.gingivalis为代表的牙周致病菌异常活跃可引起牙周炎的发生,并通过消化道到达肠道或经血液循环到达肝脏,影响肠道、肝脏的微生物代谢。

研究证实牙周致病菌可直接转移到肝脏,引起微生物代谢失调,导致肝脂质代谢异常、纤维化的发生及加速等。Furusho等[29]对NASH患者行肝脏组织活检发现,52.5%的活检标本内有P.gingivalis,而且纤维化水平显著高于阴性患者。另外,以P.gingivalis为代表的牙周致病菌经消化道到达肠道,引起肠道菌丛失调从而对肝脏产生间接影响。硬脂酰辅酶A去饱和酶1(stearyl-coA desaturase,SCD1)在合成和动员相关脂质方面有重要作用,其活性增加使得TG含量升高;腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)是一种重要的蛋白激酶,在监测脂肪酸合成,保持能量稳态以及引发炎症反应中起重要作用。一般情况下,当肝脏内SCD1活性增强,肝脏合成脂质增加,抑制AMPK的磷酸化,加剧肝脏脂肪性变和炎症反应[30]。Xing等[31]通过结扎诱导牙周炎大鼠模型,使用RNA测序对大鼠的肝组织及肠道菌群进行分析后发现,牙周炎大鼠肝脏中炎症改变和脂肪变性与肠道菌群改变所引起的通透性改变和促炎反应密切相关,同时牙周炎也促进了肝脏内SCD1 mRNA和蛋白的表达,AMPK的磷酸化水平降低。相关研究证实,P.gingivalis可耐受胃酸,经胃到达肠道后,改变肠道微生物组成并降低菌群多样性,肠道内微生物稳态失调,肠道通透性增加,促进炎症反应和内毒素血症发生,间接导致NAFLD的发生发展[31-32]。

另外,患NAFLD的肥胖人群,全身轻度炎症状态影响口腔菌群组成,导致口腔菌群失调,进一步促进牙周炎症[33-34]。

3 牙周炎与NAFLD的相关治疗

相关动物实验证实,去除结扎弓丝、使用大环内酯类抗生素、刮除局部炎症组织等方式治疗小鼠牙周炎,可减缓甚至抑制P.gingivalis对肝脏脂肪性变及纤维化的促进作用[24,27,35]。相关流行病学调查显示,保持良好的口腔卫生,定期口腔检查,治疗口腔疾病,保持健康生活习惯,积极控制肥胖和糖尿病等,可降低NAFLD的发生风险[8,36]。

此外,中药在牙周炎与NAFLD的治疗中有一定作用,其中大黄、黄连等中药表现突出。相关动物实验和临床研究证实,大黄素作为大黄发挥作用的主要成分,可抑制多种牙周厌氧菌生长(显著抑制P.gingivalis);调控p65/NF-κB信号通路,同时抑制LPS对巨噬细胞的诱导作用,减少炎症因子TNF-α、IL-1β、IL-6的分泌,发挥抗炎作用;同时清除ROS,降低血清MDA水平,抑制脂质过氧化,发挥抗氧化作用;还可促进牙周膜细胞活性,减少破骨细胞生成,激活成骨细胞活性,促进牙周组织再生和抑制牙槽骨吸收[37-38]。在NAFLD治疗中,大黄素除通过上述途径发挥抗炎及抗氧化作用外,还具有加速脂质代谢、改善肝纤维化、抗肿瘤等作用[39]。小檗碱作为黄连的有效成分,通过调节肠道菌群组成,促进肠道有益菌生长,保护肠道黏膜及改善肠道通透性,从而减弱炎症反应及内毒素吸收来治疗NAFLD[40];在牙周炎的治疗中,小檗碱可抑制和杀灭牙周致病菌、减少牙周组织中炎症介质及因子的表达,缓解牙槽骨吸收[41]。由于中药在牙周炎治疗方面目前仍以口腔局部用药为主,对于全身应用中药治疗伴牙周炎的NAFLD患者来说,效果有待考证。

综上所述,牙周炎和NAFLD在胰岛素抵抗、氧化应激、微生物代谢失调等方面存在一定联系,随着NAFLD在中青年人群中发病率升高,两者的相关性应更加受到关注,保持NAFLD患者的牙周组织健康及相关中药的应用可能为治疗提供新的思路和见解。