糖尿病患者牙周膜成纖維細(xì)胞凋亡的研究進(jìn)展*

王 珺 歐 龍

血糖高是糖尿病患者最基本的生化特性，且在糖尿病疾病的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用。它可以增加破骨細(xì)胞的活性，骨吸收加速，使得骨代謝失衡，并出現(xiàn)骨質(zhì)疏松的癥狀[1]。人牙周膜成纖維細(xì)胞(hPDLFs)作為牙周組織修復(fù)、重建的前體細(xì)胞，對(duì)于牙周病的病理變化和轉(zhuǎn)歸意義重大[2-3]。牙周組織的破壞，往往以骨質(zhì)喪失為最終結(jié)果。研究表明，葡萄糖水平與牙周病的發(fā)生發(fā)展、組織破壞的程度相關(guān)。但糖尿病患者葡萄糖水平的變化對(duì)牙周膜成纖維細(xì)胞凋亡的相關(guān)性研究不多且無(wú)統(tǒng)一定論。本文通過(guò)對(duì)糖尿病、牙周膜成纖維細(xì)胞凋亡之間的相互關(guān)系作一綜述，旨在為臨床治療提供新的理論依據(jù)。

1. 糖尿病與細(xì)胞凋亡

糖尿病作為一種代謝性疾病，對(duì)于骨代謝和骨改建的影響較為明顯，導(dǎo)致骨喪失。該病是由胰島素的異常分泌而導(dǎo)致的內(nèi)分泌代謝性疾病，高血糖是其最主要的特征。糖尿病作為我國(guó)較為多發(fā)的一種病，近年來(lái)發(fā)病率升高較為明顯，且隨著年齡的增長(zhǎng)，病情往往會(huì)成加重趨勢(shì)[4-5]。文獻(xiàn)報(bào)道[6]，牙周病、糖尿病存在著一定的共同危險(xiǎn)因素。WHO 把牙周病列為糖尿病的第六并發(fā)癥，其與糖尿病的關(guān)系備受關(guān)注。

Seo 等[7]稱(chēng)，在1 型糖尿病初期，胰島β 細(xì)胞死亡的主要表現(xiàn)形式為細(xì)胞的凋亡。學(xué)者Jang 等[8]指出，2 型糖尿病患者β 細(xì)胞功能的降低及胰島素抵抗表現(xiàn)較為明顯，而對(duì)于2 型糖尿病β 細(xì)胞的數(shù)量是否降低及β 細(xì)胞是否存在凋亡增加，意見(jiàn)不一。研究顯示，β 細(xì)胞的凋亡增加及非β 細(xì)胞增生的降低，引發(fā)患者胰島抵抗同時(shí)釋放可溶性細(xì)胞因子，包括氧自由基、NO 等，此類(lèi)細(xì)胞因子可引發(fā)β 細(xì)胞的功能喪失，嚴(yán)重者可導(dǎo)致細(xì)胞死亡。細(xì)胞凋亡對(duì)于糖尿病的發(fā)病機(jī)制較為重要，且可引發(fā)糖尿病的相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生[9]。

2. PDFLs 的細(xì)胞凋亡

牙周致病菌主要為革蘭氏陰性厭氧菌，其胞壁外膜中的脂多糖對(duì)牙周組織有較為明顯的毒性，其代謝產(chǎn)物能夠?qū)е掳准?xì)胞及基質(zhì)生成細(xì)胞的凋亡。據(jù)測(cè)定，牙周致病菌及其毒性產(chǎn)物會(huì)通過(guò)凋亡的淋巴細(xì)胞，使得宿主免疫細(xì)胞的功能受損，進(jìn)而導(dǎo)致牙周病的發(fā)生發(fā)展[10]。國(guó)外研究報(bào)道顯示，細(xì)菌脂多糖能夠在腫瘤壞死因子的作用下促進(jìn)相應(yīng)基因的表達(dá)，Caspase 活性也得到提高，加速了成纖維細(xì)胞的凋亡速率，該過(guò)程可能的機(jī)制為T(mén)NFR1 起到了一定的作用，而非TNFR2[11-14]。報(bào)道顯示[6]，骨代謝性疾病的骨組織病理變化可影響破骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞的數(shù)目，且與凋亡所調(diào)控的特定細(xì)胞的生命周期關(guān)系密切。

3. 糖尿病造成牙周膜成纖維細(xì)胞凋亡的機(jī)制

資料顯示，伴糖尿病的牙周病患者牙周病變較單純牙周病患者更為嚴(yán)重，牙槽骨吸收速度快，預(yù)后效果明顯差。有學(xué)者通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，糖尿病患者的血糖成分可促使牙槽骨局部OPG mRNA 的表達(dá)能力下降、RANKL mRNA 的表達(dá)能力升高，RANKL/ OPG 的比值上調(diào)，胰島素在縮小牙槽骨中RANKL/ OPG 比值的同時(shí)， 牙周組織炎癥反應(yīng)的損傷也漸弱，牙槽骨吸收速率有所上升，推測(cè)血糖水平的上升課作為糖尿病患者牙槽骨吸收的影響因素[15-20]。

有學(xué)者還報(bào)道，伴放線桿菌菌體表面蛋白在體外能夠抑制人骨肉瘤MG63 細(xì)胞的有絲分裂，誘導(dǎo)其凋亡。伴放線桿菌菌體中的毒素可誘導(dǎo)牙周組織中B 淋巴細(xì)胞的凋亡?？梢?jiàn)，牙周致病菌及其毒性產(chǎn)物利用淋巴細(xì)胞，加速了PDFLs 凋亡，宿主細(xì)胞的免疫力相應(yīng)地降低，加速牙周病的發(fā)生及進(jìn)展[21]。

糖尿病患者機(jī)體多種組織的細(xì)胞凋亡明顯增加，糖尿病細(xì)胞的凋亡增加機(jī)制總結(jié)為：(1)糖尿病患者高血糖下的AGE 間接可使IL-1、6、TNF等細(xì)胞因子增加生成，同時(shí)TNF 水平升高能夠增加由caspase-3 途徑導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。(2)長(zhǎng)期炎癥及高血糖狀態(tài)聚集了細(xì)胞內(nèi)的活性氧(ROS)，而氧化應(yīng)激反應(yīng)可導(dǎo)致多種細(xì)胞的凋亡，同時(shí)激活線粒體細(xì)胞色素C 活性，釋放增加，存進(jìn)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。

近年來(lái)對(duì)骨吸收機(jī)制的研究發(fā)現(xiàn)骨保護(hù)素(osteoprote gerin，OPG)是調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞分化、成熟和骨吸收功能的重要因子，在生理及病理性骨吸收中意義重大[22-26]。糖尿病患者的牙周組織中OPG成分可調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的分化，打破骨代謝的平衡，骨形成速率小于骨吸收速率，同時(shí)破壞了牙周組織局部的牙槽骨[27-33]。通過(guò)對(duì)伴有不同程度牙周炎的糖尿病患者的血糖進(jìn)行控制，結(jié)果輕度牙周炎的糖尿病患者血糖水平控制結(jié)局較為有效[34-35]。另外，伴有輕度牙周炎的糖尿病者機(jī)體的糖化血紅蛋白及糖耐量值較重度牙周炎的糖尿病者相比，降低較為明顯，且伴有糖尿病大、小血管病變的發(fā)生情況也較為不常見(jiàn)[36-39]。推測(cè)，牙周炎疾病的存在及其控制效果與糖尿病患者病程的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[40]。

目前為止，細(xì)胞凋亡的機(jī)制是多因素相互作用，促進(jìn)或抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。細(xì)胞凋亡調(diào)控機(jī)制的探討是國(guó)內(nèi)外一個(gè)研究熱點(diǎn)，目前很多研究已經(jīng)表明：除了線粒體，Caspase 家族，Bcl-2 家族等基因和蛋白在細(xì)胞凋亡過(guò)程中起到重要作用以外，還有許多是人類(lèi)還沒(méi)有認(rèn)識(shí)到的基因和蛋白也起著很重要的作用。通過(guò)以上的這些研究，人們清楚地了解到多細(xì)胞生物中參與細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)的蛋白質(zhì)分子發(fā)揮功能的方式，使人們能更完整地了解細(xì)胞凋亡的機(jī)制，并找到有效的手段對(duì)細(xì)胞凋亡過(guò)程進(jìn)行調(diào)控。進(jìn)而可以幫助人們進(jìn)一步深入研究細(xì)胞凋亡的其他調(diào)控機(jī)制，并可基于結(jié)構(gòu)開(kāi)展以特異性蛋白分子為靶標(biāo)的藥物設(shè)計(jì)，為臨床上應(yīng)用及治療糖尿病伴牙周病的方法提供新的思路。

牙周組織工程近年來(lái)發(fā)展非常迅速。牙周膜干細(xì)胞(periodontal ligament stem cell，PDLSC)具有成體干細(xì)胞的特征，具有增殖能力、自我更新能力、多向分化潛能。PDLSC 在損傷因子的刺激下定向遷移、增殖和分化來(lái)完成牙周組織的修復(fù)過(guò)程，實(shí)現(xiàn)牙周組織的再生。牙周膜細(xì)胞(periodontal ligament cells， PDLCs)是牙周組織再生的關(guān)鍵，但牙周膜細(xì)胞的來(lái)源比較困難，使牙周膜細(xì)胞移植修復(fù)牙周缺損的方法無(wú)法廣泛應(yīng)用。脂肪基質(zhì)細(xì)胞(adipose tissue-derived stem cells，ADSCs)來(lái)源于脂肪組織的間充質(zhì)細(xì)胞，具有多向分化的能力并且易于獲得，有望成為牙周缺損修復(fù)的種子細(xì)胞。骨髓基質(zhì)細(xì)胞(bone mesenchymal stem cells，BMSCs)來(lái)源豐富、較好的增殖分化及成骨能力，是骨缺損修復(fù)的重要細(xì)胞。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，進(jìn)行自體骨髓干細(xì)胞移植6 周后，缺損部位可見(jiàn)成排的新生成骨細(xì)胞和成牙骨質(zhì)細(xì)胞位于表面，新生牙槽骨內(nèi)有較多的毛細(xì)血管形成并有許多的骨細(xì)胞，有新生牙周膜組織生成，形成了完整的牙周組織結(jié)構(gòu)。牙周組織工程和GTR 的最終目標(biāo)是獲得牙周軟硬組織的完全再生。

干細(xì)胞和微環(huán)境共同介導(dǎo)了種子細(xì)胞的遷移、定植、分化和增殖過(guò)程。選擇合適的種子細(xì)胞類(lèi)型影響著種子細(xì)胞本身的生物學(xué)活性，而改善宿主微環(huán)境則更利于移植干細(xì)胞的存活、分化和活性的發(fā)揮。糖尿病患者的代謝紊亂、蛋白質(zhì)缺乏，機(jī)體抗體產(chǎn)生減少及白細(xì)胞吞噬作用下降，導(dǎo)致感染發(fā)生。因此控制血糖、控制感染是糖尿病患者也是牙周手術(shù)治療成功的關(guān)鍵之一。

綜上所述，糖尿病和牙周膜成纖維細(xì)胞之間有一定的關(guān)系存在，且相互影響，相互制約，同時(shí)糖尿病患者牙周膜成纖維細(xì)胞的凋亡更為明顯，炎癥因子是兩種病中的發(fā)展及疾病細(xì)胞的凋亡進(jìn)展的關(guān)鍵因子。因此不僅對(duì)于伴糖尿病的牙周炎患者或伴牙周炎的糖尿病患者，如何有效控制患者機(jī)體的炎癥，預(yù)防或抑制細(xì)胞凋亡，提高糖尿病患者的生活質(zhì)量，成為治療該疾病的新方向。

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