牙周局部釋放系統(tǒng)研究概況

楊 暤 綜述,唐 明 審校

(1.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院一分院 400015；2.重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院 400016)

牙周炎是一種病因復(fù)雜的微生物感染性疾病，其患病率高于齲病[1]，主要以G-菌和厭氧菌感染為主。致病菌一方面通過多種途徑分泌大量的內(nèi)毒素脂多糖(LPS)、酸性和堿性磷酸酶等毒性因子造成牙周組織破壞，另一方面激發(fā)宿主的炎性免疫反應(yīng)，成為某些全身性疾病發(fā)生的危險因素[2]。本世紀(jì)以來，藥物劑型和試劑研究進入藥物釋放系統(tǒng)(DDS)時代，新型藥物釋放系統(tǒng)成為牙周學(xué)領(lǐng)域的重要發(fā)展方向。與全身用藥相比，牙周局部釋放系統(tǒng)因為具有用藥量少、局部藥物濃度高、不良反應(yīng)小、靶向作用于病變部位和對患者依從性要求低等優(yōu)點，被認(rèn)為是牙周藥物治療最有前途的一種形式[3]。

1 牙周局部釋放系統(tǒng)類型與劑型

牙周局部釋放系統(tǒng)按給藥類型分為緩釋制劑和控釋制劑?？蒯屩苿┮驗槠淠芸刂平o藥速度并保持藥效，往往能發(fā)揮更好的療效，是當(dāng)前研發(fā)的主要方向[4]。在劑型方面，主要有栓劑、復(fù)合膜劑、實心纖維條、纖維真空管等骨架傳遞系統(tǒng)類制劑，以及凝膠、軟膏、微囊和微球等可注射系統(tǒng)類制劑。

2 牙周局部釋放系統(tǒng)主要有效組分

2.1化學(xué)消毒劑 包括碘消毒劑、過氧化物類消毒劑、雙胍類消毒劑等。

2.2抗菌藥物

2.2.1硝基咪唑類 硝基咪唑類藥物是抗厭氧菌首選藥物，常用的該類藥物抗菌活性大小依次為奧硝唑、替硝唑和甲硝唑。它們在體內(nèi)主要以具有細胞毒作用的原藥和具有細胞毒作用的中間產(chǎn)物作用于細菌的DNA，使其螺旋結(jié)構(gòu)斷裂或阻斷其轉(zhuǎn)錄復(fù)制而死亡，達到抗菌目的。有研究表明，輔助治療侵襲性牙周炎的首選二聯(lián)抗菌藥物是阿莫西林和甲硝唑[5]。Nunez和Gomez[6]發(fā)現(xiàn)塞克硝唑作為第4代硝基咪唑類藥物，其抗菌活性優(yōu)于替硝唑。

2.2.2四環(huán)素類 常用的有四環(huán)素、多西環(huán)素、米諾環(huán)素和二甲銨四環(huán)素。該類藥物不僅對多種牙周可疑致病菌有較強的抑制作用，還能通過與Ca2+、Zn2+等金屬的螯合，清除膠原酶前體氧化必需的活性氧，抑制基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的表達，干預(yù)組織破壞和阻止骨吸收。其中米諾環(huán)素具有顯著的抗炎、抗凋亡和抗氧化等作用，廣泛用于牙周病治療[7]。

2.2.3氟喹諾酮類 氟喹諾酮類藥抗菌譜廣，對多種牙周病原菌有抗菌活性，其通過拮抗細菌的DNA旋轉(zhuǎn)酶，阻斷細菌DNA的復(fù)制而產(chǎn)生快速殺菌作用。用于牙周治療的有諾氟沙星、氧氟沙星和環(huán)丙沙星等,宜與硝基咪唑類合用治療、葡萄球菌、假單胞菌等混合感染所致的難治性牙周炎和重癥牙周炎。在使用過程中應(yīng)注意超敏反應(yīng)導(dǎo)致的腎毒性，該反應(yīng)與藥物劑量無關(guān)[8]。

2.2.4克林霉素 克林霉素通過抑制細菌肽鏈的延長而抑制細菌蛋白質(zhì)的合成，并減小細菌的黏附作用，使其易被吞噬殺滅。唐明等[9]測定出牙齦卟啉單胞菌(Pg)對克林霉素敏感率為80.18%～89.62%，較多種臨床常用抗生素對Pg有更強的體外抗菌活性。

2.2.5大環(huán)內(nèi)酯類 大環(huán)內(nèi)酯類藥物在血清中可達較高濃度，在牙齦組織中有較好的穿透和擴散能力，因此在齦溝液中能達到足夠高的濃度抑制。Jaramillo等[10]發(fā)現(xiàn)從牙周膿腫標(biāo)本中分離出的菌株對阿莫西林、四環(huán)素、甲硝唑耐藥，但均對阿奇霉素敏感。

2.3生長因子

2.3.1血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF) VEGF是影響血管生成的最基本的細胞因子，在血管的發(fā)生和形成過程中起著主要的調(diào)節(jié)作用。其對內(nèi)皮細胞的增殖、分化作用是由VEGFR-2介導(dǎo)的，VEGF通過與VEGFR-2結(jié)合對新生血管形成起調(diào)控作用。研究顯示VEGF還能誘導(dǎo)功能性破骨細胞的分化及成骨細胞的分化[11]。

2.3.2骨形成蛋白(bone morphogenetic protein，BMP) BMP是胚胎時期骨、牙體組織形成和成年骨修復(fù)中最主要的誘導(dǎo)分化因子，可促進PDLCs的增殖、DNA合成和堿性磷酸酶活性，誘導(dǎo)牙周組織中的前體細胞分化為成骨細胞和成牙骨質(zhì)細胞。骨形成蛋白2是TGF-β/BMP家族中最強的促成骨細胞外信號分子，參與細胞和細胞外基質(zhì)形成和重建等生物學(xué)過程[12]。

2.3.3堿性成纖維細胞生長因子(basic fibroblast growth factor，bFGF) bFGF是一種肝素粘合多肽，也是活性很強的促細胞有絲分裂原、血管生成因子和趨化因子，直接參與細胞的分裂和增殖，促進血管的生長和發(fā)育。Minamide等[13]揭示FGF2和BMP2協(xié)同作用可促進細胞成骨分化，比單一因子作用顯著。

2.3.4轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β,TGF-β) TGF-β是損傷反應(yīng)過程中的重要生物介質(zhì)，可影響多種細胞的生長、分化及其功能。在牙周膜的發(fā)育過程中，TGF-β及其受體在成骨細胞、成牙骨質(zhì)細胞和成纖維細胞內(nèi)均有較強的表達，提示TGF-β能夠調(diào)節(jié)牙周組織的發(fā)生和成熟[14]。

2.3.5血小板源性生長因子(platelet derived growth factor，PDGF) PDGF在胚胎神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育、創(chuàng)傷愈合以及某些疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用。常見的PDGF由二硫鍵形成3種二聚體(PDGFAA、BB以及AB),PDGF-BB在細胞增殖、創(chuàng)傷愈合等方面的作用強于其他二聚體[15]。

2.4中藥及其提取物

2.4.1茶多酚(tea polyphenols，TP) 茶多酚為茶葉中含有的多酚類化合物，具有優(yōu)異的抗菌、抗氧化性能和顯著的清除自由基能力[16]。不僅對變形鏈球菌有抗菌作用，還可減少細菌黏附，降低葡糖基轉(zhuǎn)移酶的活性，因而用于菌斑控制具有良好的前景。此外TP對腫瘤細胞的增殖具有抑制作用,誘導(dǎo)其發(fā)生凋亡[17]。

2.4.2黃芩苷(baicalin) 黃芩主要化學(xué)成分黃芩苷一方面可以通過對金屬離子的整合作用而影響生物酶的活性，減少牙周致病菌的LPS含量，從而減少其致病性；另一方面能促進牙周膜細胞的增殖和蛋白合成。葛志華等[18]發(fā)現(xiàn)，野黃芩苷對LPS誘導(dǎo)人牙周膜細胞表達基質(zhì)金屬蛋白酶-2(MMP-2)有抑制作用。

2.4.3大黃素(emodin) 大黃的水溶性有效單體大黃素具有抗厭氧菌、免疫調(diào)控、清除氧自由基、細胞保護等作用。其通過干擾厭氧菌細胞壁形成，抑制細菌核酸的生物合成和呼吸過程而產(chǎn)生抗菌活性；此外可抑制牙周附著喪失和牙槽骨吸收,促進牙槽骨形成[19]。

2.4.4黃芪多糖(astragalus membranaceus) 黃芪中所含有的中藥成分黃芪多糖具有增強免疫功能，促進機體代謝，調(diào)節(jié)血糖，抗菌及抑制病毒等作用。將黃芪局部應(yīng)用于牙周,可有效抑制牙周致病菌，并能促進成骨細胞增殖和分化。張朝良等[20]發(fā)現(xiàn)適宜質(zhì)量濃度黃芪多糖水溶液在短期內(nèi)對體外牙周膜細胞的增殖具有一定的促進作用。

2.4.5骨碎補總黃酮(total flavones of rhizome drynariae,TFRD) 骨碎補能促進骨對鈣的吸收，提高血鈣和血磷水平，有利于骨折的愈合，推遲骨細胞的退行性病變。李春光等[21]發(fā)現(xiàn)骨碎補總黃酮TFRD聯(lián)合淫羊藿苷ICA對于人牙周膜細胞增殖有著協(xié)同作用，其應(yīng)用效果優(yōu)于TFRD、ICA單獨應(yīng)用，但其聯(lián)合作用效果不如BMP-2。

3 牙周局部釋放系統(tǒng)釋放的載體

3.1天然高分子材料 天然高分子材料主要有甲殼素、殼聚糖、纖維素、海藻酸鹽、淀粉、明膠、膠原蛋白等，具有良好的生物相容性和細胞親和性[22]。但該類材料普遍具有力學(xué)性能不理想、加工性能差、穩(wěn)定性不佳等缺點，難以符合醫(yī)學(xué)應(yīng)用的要求。

3.2半合成高分子材料 這類材料以纖維素衍生物為主，常用的有羧甲基纖維素、乙基纖維素、鄰苯二甲酸醋酸纖維素、羥丙甲纖維素及纖維素醋酸酯等[23]。普遍具有毒性小、黏度大、成膜性能良好的優(yōu)點，但易水解、不耐高溫、穩(wěn)定性差，有些需現(xiàn)用現(xiàn)配。

3.3全合成高分子材料 全合成高分子材料的優(yōu)點是化學(xué)穩(wěn)定性好、成膜性能優(yōu)良、低毒、無免疫反應(yīng)、安全性較好且有很好的生物相容性， 因此已成為當(dāng)前藥物釋放體系的主要藥物載體材料。

3.3.1聚酯類及其衍生物與共聚物 該類材料是迄今研究最多、應(yīng)用最廣的可生物降解的合成高分子材料[24]。

3.3.2甲殼質(zhì)衍生物 殼聚糖經(jīng)過?；?、N-羥基化而得到的一系列衍生物。它具有良好的生物相容性和體內(nèi)生物降解性，且本身具有抗癌和抗菌作用，是很有應(yīng)用前景的高分子藥物載體材料[25]。

3.3.3聚乙二醇(PEG) 作為載體材料可與蛋白質(zhì)和多肽類藥物形成結(jié)合物，通過改變蛋白質(zhì)藥物的性質(zhì)，減弱或消除免疫原性、抗原性和毒性，改善藥物的體內(nèi)藥動學(xué)性質(zhì),增加藥物的治療指數(shù)，擴大臨床應(yīng)用范圍[26]。

3.3.4聚酸酐 具有獨特的表面溶蝕特性，降解產(chǎn)物在體內(nèi)無長期積累和不良反應(yīng)，作為局部植埋材料在體內(nèi)有較好的組織相容性和力學(xué)性能[27]。

3.3.5雙親性高分子聚合物 這種聚合物既含有疏水鏈段，又含有親水鏈段；其分子在水溶液中通過自組裝行為可以形成膠束，從而通過物理化學(xué)方式載入藥物，其親水鏈段可以對膠束起穩(wěn)定和保護作用，因此作為藥物載體具有極好的發(fā)展前景[28]。

4 展 望

牙周局部釋放系統(tǒng)作為牙周病治療的一個重要環(huán)節(jié)，能夠有效地殺滅牙周致病菌，具有用藥少、局部藥物濃度高、不良反應(yīng)小和作用持久等優(yōu)點，特別適用于主動性強及口腔衛(wèi)生維護良好的患者。但牙周局部緩釋藥物自身存在滲透力差，對已侵入袋壁組織的放線桿菌與螺旋體等病原微生物無效，對舌背及頰黏膜等細菌“儲存器”處的致病菌無效，同時可能誘導(dǎo)袋內(nèi)耐藥菌株產(chǎn)生[29]，偶爾還會出現(xiàn)局部疼痛、繼發(fā)性膿腫和味覺改變等不良反應(yīng)。因此，在藥物組分、劑型、載體和智能釋放體系等方面還存在廣泛的研究空間。

[1]Schaudinn C,Gorur A,Keller D,et al.Periodontitis:an archetypical biofilm disease[J].J Am Dent Assoc,2009,140(8):978-86.

[2]Garlet GP,Giozza SP,Silveira EM,et al.Association of human T lymphotropic virus amplification of periodontitis severity with altered cytokine expression in response to a standard periodontopathogen infecti on[J].Clin Infect Dis,2010,50(3):11-18．

[3]Jain N,Jain GK,Javed S,et al.Recent approaches for the treatment of periodontitis[J].Drug Discovery Today,2008,13(21):932-943．

[4]Joshi A,Pund S,Nivsarkar M,et al.Dissolution test for site-specific release isomiazid pellets in USP apparatus 3 (reciprocating cylinder):optimization using response surface methodology[J].Eur J Pharm Biopharm，2008,69(2):769-775.

[5]Mestnik MJ,Feres M,Figueiredo LC,et al.Short-term benefits of the adjunctive use of metronidazole plus amoxicillin in the microbialprofile and in the clinical parameters of subjects with generalized aggressive periodontitis[J].J Clin Periodontol,2010,37(4):353-365.

[6]Nunez JT,Gomez G.Low-dose secnidazole in the treatment of bacterial vaginosis[J].Int J Gynaecol Obstet,2005,88(3):281-285.

[7]Kikuchi K,Kawahara K,Biswas KK,et al.Minocycline attenuates both OGD-induced HMGB1 release and HMGB1-induced cell death in ischemic neuronal injury in PC12 cells[J].Biochem Biophys Res Commun,2009,385( 2):132-136．

[8]Stahlmann R,Lode H.Safety considerations of fluoroquinolones in the elderly:an update[J].Drugs Aging,2010,27(3):193-209.

[9]唐明,章錦才,肖曉蓉,等.常用抗菌藥物對牙齦卟啉單胞菌體外抗菌活性的影響[J].華西口腔醫(yī)學(xué)雜志,2001,19(4):232-234.

[10]Jaramillo A,Arce RM,Herrera D,et al.Clinical and microbiological characterization of periodontal abscesses[J].J Clin Periodontol,2005,32(12):1213-1218.

[11]Rabie AB,Dai J,Xu R,et al.Recombinant AAV-mediated VEGF gene therapy induces mandibular condylar growth[J]．Gene Ther,2007，14(12):972-980.

[12]Guo X,Wang XF.Signaling cross-talk between TGF-β/BMP and other pathways[J].Cell Res,2009,9(1):71-88.

[13]Minamide A,Yoshida M,Kawakami M,et al.The effects of bone morphogenetic protein and basic fibroblast growth factor on cultured mesenchymal stem cells for spine fusion[J].Spine,2007,32(10):1067-1071.

[14]Yashiro R,Nagasawa T,Kiji M,et al.Transforming growth factor-β stimulates Interleukin-11 production by hunman periodontal ligment and gingival fibroblasts[J].J Clin Periodontol,2006,33(3):165-171.

[15]Hollinger JO,Hart CE,Hirsch SN,et al.Friedlaender.Recombinant Human Platelet-Derived Growth Factor:Biology and Clinical Applications[J].J Bone Joint Surg Am,2008,90(Suppl 1):48-54.

[16]Anand PK,Kaul D,Sharma M.Green tea polyphenol inhibits Mycobacterium tuberculosis survival with in human macrophages[J].Int J Biochem Cell Biol,2006,38(4):600-609.

[17]Inoue M,Sasazuki S,Wakai K,et al.Green tea consumption and gastric cancer in Japanese:a pooled analysis of six cohort studies[J].Gut,2009,58(10):1323-1332.

[18]葛志華,張瑩,楊寧,等.野黃芩苷對內(nèi)毒素介導(dǎo)人牙周膜細胞表達MMP-1和MMP-2蛋白的影響[J].牙體牙髓牙周病學(xué)雜志，2010,20(10):561-564.

[19]劉冰,李淑娟,楊冬茹,等.大黃素治療實驗性牙周炎的骨計量學(xué)研究[J].實用口腔醫(yī)學(xué)雜志,2010,26(5):593-596.

[20]張朝良,孔祥麗,陳思秀,等.黃芪多糖對牙周膜細胞增殖與結(jié)構(gòu)的形態(tài)學(xué)影響[J].華西口腔醫(yī)學(xué)雜志,2010,28(5)：556-559.

[21]李春光,鐘曉波,仲琳,等.骨碎補總黃酮聯(lián)合淫羊藿苷對人牙周膜細胞增殖和堿性磷酸酶活性的影響[J].中國藥房,2011,22(15):1371-1373.

[22]Zeng M,Gao H,Wu YQ,et al.Preparation and characterization of nanocomposite films from chitin whisker and waterborne poly(ester-urethane) with or without ultra-sonic-cation treatment[J].J Macro Sci,2010,(47):867-876.

[23]柯林楠,馮曉明,王春仁.醫(yī)用敷料研究的現(xiàn)狀與進展[J].中國組織工程研究與臨床康復(fù),2010,14(3):521-524.

[24]Ishihara T,Takahashi M,Higaki M,et al.Preparation and characterization of a nanoparticulate formulation composed of PEG-PLA and PLA as anti-inflammatory agents[J].Int J Pharm,2010,385(1/2):170-175.

[25]Bhattarai N,Gunn J,Zhang M,et al.Chitosan-based hydrogels for controlled,localized drug delivery[J].Adv Drug Deliv Rev,2010,62(1):83-99.

[26]Hu K,Li J,Shen Y.Lactoferrin-conjugated PEG-PLA nanoparticles with improved brain delivery:in vitro and in vivo evaluations[J].J Controlled Release,2009,134(7):55-61.

[27]Kim MS,Seo KS,Seong HS,et al.Synthesis and characterization of polyanhydride for local BCNU delivery carriers[J].Bio Med Mater Eng,2005,15(3):229-238.

[28]Duan LL,Chen M,Zhou SX,Wu LM.Synthesis and characterization of poly (N-isopropylacrylamide)/silica composite microspheres via inverse Pickering suspension polymerization[J].Langmuir,2009,25(6):3467-3472.

[29]Philip J,Hanes RE,James P,et al.Local Anti-infective therapy pharmacological agents.A systematic review[J].Ann Periodontol,2003,8(1):79-98.