牙龈卟啉单胞菌在非酒精性脂肪肝病进展中的作用

戴 柯,戴周丽,刘荣场,查光玉,曹明国

非酒精性脂肪肝病(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是指在无习惯性饮酒、病毒感染以及自身免疫性疾病的情况下,以肝脏脂质过度积累为特征的常见肝病类型[1]。作为异质性疾病,NAFLD包括单纯的肝脏脂肪变性(non-alcoholic fatty liver,NAFL)、伴或不伴纤维化的非酒精性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)、肝硬化和肝细胞癌(hepatocellular cancer,HCC)等一系列慢性肝病[2]。目前,全球NAFLD成人患病率为23%～25%[3]。关于发病机制,许多学者支持“多重打击理论”模型[4],并得到越来越多的横断面研究及纵向研究支持,但内在机制不明[5-6]。该模型中,除胰岛素抵抗和代谢综合征外,引起全身性炎症的其他条件(如牙周炎)也可能在NAFLD的发生发展中起着重要作用。

作为慢性炎症性疾病,牙周炎中菌斑微生物与宿主免疫系统间相互作用可介导牙槽骨吸收和牙周结缔组织破坏,造成牙齿松动甚至脱落[7]。以牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonasgingivalis,P.gingivalis)为代表的一些革兰氏阴性菌,不仅参与牙周炎的发生发展[8],还可对阿尔茨海默病、动脉粥样硬化及2型糖尿病等口腔外疾病产生不利影响[9-11]。一项病例报告显示,一例伴有重度牙周炎的NAFLD患者肝细胞中可检测到P.gingivalis的存在[12]。另一项涉及53 384例患者的Meta分析表明P.gingivalis与NAFLD的进展之间存在显著相关[13]。因此,作为重要且具代表性的牙周病原体,P.gingivalis及其产物在牙周炎影响NAFLD进展的过程中可能扮演着重要角色,本文将主要从血行途径和肠道途径对此进行综述。

1 血行途径

牙周炎症所导致的龈沟浅表溃疡可造成其下毛细血管直接暴露于菌斑生物膜中,牙周袋内的致病菌及其成分可借此进入血液循环[14]。相关临床研究已证实牙周炎患者可出现低度的菌血症和内毒素血症[15]。Fujita等[16]将同位素标记的P.gingivalis脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)注射入大鼠上颌第一磨牙腭侧牙龈,24 h后观察到大部分放射信号都局限于大鼠肝脏中。此外,模型动物及大多数NASH患者肝脏标本中可检测到P.gingivalis感染的存在[17-18]。P.gingivalis等致病菌及其产物可通过破坏的牙周上皮屏障进入血液循环系统,甚至可能易位至肝脏。多数学者认为微生物引起的炎症反应在NAFLD发生发展中起着重要作用,不仅参与诱导肝脏代谢异常,还与肝脏纤维化有关。

1.1 代谢异常

P.gingivalis等牙周致病菌诱导的牙周炎症、菌血症及内毒素血症,可引起血液中C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)、肿瘤坏死因子-α(necrosis factor alpha-α,TNF-α)及白细胞介素-6(interleukin 6,IL-6)等炎症介质的表达升高。这种全身低度炎症与胰岛素抵抗相关,而胰岛素抵抗是NAFLD发病机制的核心[2]。相较于未经处理的高脂饮食组兔子,经牙龈内注射P.gingivalisLPS处理的高脂饮食组兔子肝脏腺泡炎症评分、血清甘油三酯和磷脂水平显著增高[19]。Sasaki等[20]也证实P.gingivalis所引起的内毒素血症可导致喂食高脂饮食小鼠的葡萄糖耐量降低、胰岛素抵抗和肝脏脂肪变性。另一项体外研究则表明,P.gingivalisLPS可能通过激活核转录因子-κB(noncanonical nuclear factor-kappaB,NF-κB)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase,JNK)信号通路促进肝细胞的胞内脂质积累和炎症反应[21]。而Nakahara等[22]研究显示P.gingivalis牙源性感染促进NAFLD进展可能与单不饱和/饱和脂肪酸增加有关,并且P.gingivalis还可使小鼠肝脏中脂肪酸相关基因硬脂酰辅酶A去饱和酶1(stearoyl-CoA-desaturase,Scd1)和脂肪酸延长酶6(fatty acid elongase 6,Elovl6)的表达水平显著降低。据报道,Scd1和Elovl6对降低饱和脂肪酸毒性具有重要意义,而脂肪毒性是NAFLD发病机制的关键因素之一[4,23]。除了影响葡萄糖和脂质代谢外,动物实验表明P.gingivalis还可通过上调血清支链氨基酸水平来加剧高脂饮食小鼠胰岛素抵抗和肝脏损伤[24-25]。

1.2 肝纤维化

据报道,NAFLD患者的肝纤维化进展程度与抗P.gingivalisfimAⅣ型菌毛蛋白抗体滴度呈正相关(P=0.008 1)[22]。Furusho等[18]也证实感染P.gingivalis的NASH患者比未感染P.gingivalis患者肝纤维化评分更高(P=0.007),并提示P.gingivalisLPS介导的 LPS-TLR2通路可能在NAFLD肝纤维化进展中起关键作用。而Nagasaki等[17,26]发现P.gingivalis及其产物可通过半乳糖凝集素3(galectin-3,Gal-3)和转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)/SMAD同源物2(mothers against decapentaplegic homolog 2,SMAD2)通路加剧模型小鼠肝脏纤维化和炎症细胞浸润,并可被抗生素治疗抑制。

P.gingivalis及其产物可能通过炎症以及炎症诱导的代谢异常和肝纤维化,加重宿主NAFLD相关症状,但这仍需要更多研究进一步探讨。

2 肠道途径

正常成人每天产生并吞咽1 000～1 500 mL唾液,而每毫升唾液平均可测得1×107个牙周细菌[27]。与非NAFLD患者相比,NAFLD患者唾液样本中P.gingivalis的检出率显著增加[28],提示P.gingivalis及其产物还可能通过肠道途径促进NAFLD的发展。

2.1 肠道菌群失调

Arimatsu等[29]发现灌饲P.gingivalis1 h后即可在小鼠空肠和回肠中检测到P.gingivalis的存在,并且长期灌饲可导致回肠内容物中拟杆菌门比例升高(P<0.05)。而Nakajima等[30]则发现灌饲P.gingivalis48 h后,小鼠粪便中拟杆菌门比例升高,厚壁菌门比例降低,并且小肠中紧密连接蛋白1(tight junction protein 1,Tjp1)和密封蛋白(Occludin,Ocln)mRNA表达水平显著降低(P<0.05)。另一项动物实验也证实,灌饲P.gingivalis可引起小鼠粪便中厚壁菌门比例降低(P<0.05)及肠道紧密结合蛋白呈表达下降趋势(P>0.05)[31]。与肠道菌群失调和屏障破坏相对应的是,肠道组织中TNF-α等促炎因子基因表达升高(P<0.05)[29]。此外,几乎所有灌饲P.gingivalis的动物实验都可以观察到,实验组小鼠出现血清内毒素水平显著增高的现象,但血液和肝脏中并未检测到P.gingivalis的存在[29-31]。因此,P.gingivalis及其产物可能通过肠道菌群失调,诱发屏障功能受损和炎症,导致大量富含抗原的血液经肠系膜上静脉和肠系膜下静脉等血管汇入门静脉后到达肝脏,使肝脏持续暴露于包括细菌LPS在内的肠源性因子中,引起肝脏炎症和氧化应激,进而加速NAFLD的进展[32]。

2.2 肠道代谢物改变

研究表明肠道代谢物的改变是NAFLD等代谢类疾病的病理学基础[33]。KEGG通路富集分析显示,灌饲P.gingivalis可引起肠道微生物群功能在苯丙氨酸、酪氨酸及色氨酸生物合成等氨基酸代谢相关途径中富集[34]。同时血清代谢产物水平也可受到灌饲P.gingivalis的影响。P.gingivalis灌饲组小鼠较假饲组小鼠血清中酪氨酸、苯丙氨酸及谷氨酰胺等氨基酸水平升高[34],而胆碱水平降低(P<0.05)[31]。酪氨酸等芳香族氨基酸血清水平升高与糖尿病和肥胖的患病风险增加有关[35-36],而糖尿病和肥胖均是NAFLD公认的危险因素[2]。谷氨酰胺代谢则与NASH纤维化进程有关[37]。此外,胆碱的缺乏可导致肝脏磷脂合成受阻,引起肝脏脂肪沉积,该机制已广泛用于NAFLD的动物造模[38]。

牙周炎与NAFLD关系密切,P.gingivalis及其产物通过口腔-肠道-肝脏轴促进NAFLD的发展。

3 其他途径

有证据表明牙周炎与局部牙龈组织中Th17细胞诱导的免疫反应过度激活有关[39],抑制Th17免疫反应可减轻由P.gingivalis诱导的牙周炎小鼠牙槽骨吸收[40]。Kitamoto等[41]发现牙周炎症可诱导Th17细胞可从口腔迁移到肠道炎症部位,并被易位的口腔病原体激活从而促进小鼠结肠炎的发展。有学者认为易位的牙龈卟啉单胞菌及其产物或经门静脉输入的口腔微生物抗原也可能通过激活迁移至肝脏的口腔病原体反应性Th17细胞,加重NAFLD病情[42],但这一途径目前有待验证。

4 结 语

越来越多的研究认为牙周炎是NAFLD等代谢类疾病的危险因素,但内在机制不明。作为牙周炎的主要病原体,P.gingivalis及其产物可能通过血行、肠道及其他可能的途径促进NAFLD的发展,但这些机制还需要更多研究加以证实和完善。对于NAFLD的治疗,目前除了强调生活方式干预外,还没有专门批准用于NAFLD治疗的药物[1],但已经有研究观察到以减少细菌负荷为目的的牙周措施可改善NAFLD患者及牙周炎模型大鼠的肝功能[28, 43]。未来可以从口腔健康的角度入手,以P.gingivalis等牙周致病菌为靶点,为包括NAFLD在内的代谢性疾病防治提供新思路。