髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體家族與牙周炎病因機(jī)制的研究進(jìn)展

吳 迪（綜述） 王佐林（審校）

（上海牙組織修復(fù)與再生工程技術(shù)研究中心，同濟(jì)大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院·同濟(jì)大學(xué)附屬口腔醫(yī)院種植科，上海 200072）

牙周炎（periodontitis）是一種由菌斑生物膜感染引起的炎癥性疾病，可導(dǎo)致牙周結(jié)締組織破壞、牙槽骨吸收甚至牙齒喪失[1]。世界衛(wèi)生組織預(yù)估有40%～50%成年人的探診深度＞4 mm，并且該比例隨年齡增長(zhǎng)而增加[2]。目前的研究認(rèn)為，牙周炎的發(fā)生、發(fā)展及牙周軟硬組織破壞主要與宿主對(duì)菌斑生物膜中多種細(xì)菌及其產(chǎn)物的免疫應(yīng)答有關(guān)。髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體（triggering receptor expressed on myeloid cells,TREMs）屬于免疫球蛋白超家族，不僅表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等骨髓細(xì)胞分化晚期階段的細(xì)胞表面，在上皮細(xì)胞、結(jié)締組織、腫瘤組織中也有表達(dá)。TREMs家族成員按其發(fā)現(xiàn)先后順序被命名為TREM-1—TREM-6，以及同源基因TREM類似轉(zhuǎn)錄體（homologous genes TREM-like transcript 1，TLT-1 和（homologous genes TREM-like transcript 2，TLT-2）。大量研究表明，TREMs家族在固有免疫及適應(yīng)性免疫中都具有重要作用[3]。本文就TREMs家族在牙周炎中的研究進(jìn)展做一綜述。

1 牙周炎病因的機(jī)制研究

牙齦炎和牙周炎是影響口腔軟硬組織健康的2種常見(jiàn)疾病，炎癥是其共有特征。在牙齦炎中，炎癥局限于軟組織、上皮組織和結(jié)締組織；在牙周炎中，牙齦結(jié)締組織中免疫細(xì)胞積累并使炎癥擴(kuò)展至包括牙槽骨的牙周支持組織，導(dǎo)致牙齒松動(dòng)甚至脫落[4]。慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）與齦下菌斑中的革蘭陰性厭氧菌密切相關(guān)，特別是牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis，P．gingivalis）、福賽斯坦納菌（Tannerella forsythia）、齒垢密螺旋體（Treponema denticola）[5]。雖然細(xì)菌是牙周炎的始動(dòng)因素，但牙周炎中的骨病理過(guò)程幾乎完全由宿主的免疫反應(yīng)介導(dǎo)。目前的研究證明，牙周炎局部組織破壞的主要原因是宿主對(duì)口腔局部菌斑生物膜的過(guò)度免疫應(yīng)答[6]。此外，口腔病原菌的免疫應(yīng)答可能產(chǎn)生全身系統(tǒng)性影響，如牙周炎等口腔感染或慢性炎癥可能影響動(dòng)脈粥樣硬化過(guò)程[7-8]。牙周炎致病菌侵襲牙周組織后可激活大量的炎癥細(xì)胞：①多形核白細(xì)胞（polymorphonuclear leukocytes， PMNs）是數(shù)量最多的白細(xì)胞，是宿主的主要防御機(jī)制，PMN與牙齦固有層血管內(nèi)皮細(xì)胞相連，每分鐘約有30 000個(gè)PMN 在白細(xì)胞介素-8（interleukin-8，IL-8）和胞內(nèi)黏附分子-1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）調(diào)控下穿行于牙周組織，PMN數(shù)量的增加是導(dǎo)致牙周炎慢性炎癥狀態(tài)的主要原因之一[9]；②巨噬細(xì)胞作為固有免疫系統(tǒng)的重要組成部分，在牙周炎發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起重要作用。一方面通過(guò)吞噬作用可殺滅病原菌，另一方面通過(guò)釋放促炎因子會(huì)促進(jìn)組織分解，加重牙周炎進(jìn)程[10]。研究表明，有學(xué)者在牙周炎樣本中觀察到更高水平的白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、細(xì)胞核因子 κB 受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）均與巨噬細(xì)胞相關(guān)[11-12]。已在牙周炎牙齦上皮、固有層、血管及其周圍組織中發(fā)現(xiàn)活化的巨噬細(xì)胞，由于病變與牙周炎進(jìn)展有關(guān)，在齦溝液與牙齦組織中也能檢測(cè)到趨化因子CCL3[又稱巨噬細(xì)胞炎癥蛋白1α (macrophage inflammatory protein-1α,MIP-1α）]、CXCL-8（C-X-C motif chemokine ligand 8）、IL-8 的升高[13]。巨噬細(xì)胞具有M1、M2兩種極化狀態(tài)，分別具有促炎性和抗炎性[14]。P.gingivalis感染后，來(lái)自巨噬細(xì)胞的趨化因子CCL2-4增加，相關(guān)促炎細(xì)胞因子白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白介素-6（interleukin-6，IL-6）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor α，TNF-α）、 粒 細(xì) 胞 集 落 刺 激 因 子 （granulocyte colony-stimulating factor，GCSF）、 粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子（granulocyte-macrophage colony stimulating factor，GM-CSF）分泌增強(qiáng)，反映了 M1型巨噬細(xì)胞的促炎作用[15]。P.gingivalis感染后，白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）、 精氨酸酶（arginase-1，Arg-1）釋放，膠原沉淀也有所增加，反映了M2型巨噬細(xì)胞功能也有一定程度的增強(qiáng)[16]。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，P.gingivalis可在M2型極化巨噬細(xì)胞中存活24 h，而在M1型中不可以；P.gingivalis的吞噬作用可誘導(dǎo)M1型極化標(biāo)志物TNF-α、白細(xì)胞介素-12（interleukin-12，IL-12）、一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）高表達(dá)，但在幼稚巨噬細(xì)胞（M?）或M2型中則無(wú)此現(xiàn)象[17]。巨噬細(xì)胞的不同極化狀態(tài)在牙周炎進(jìn)程中發(fā)揮不同作用。

菌斑生物膜中病原菌表達(dá)病原體相關(guān)的分子模式（pathogen-associated molecular patterns,PAMPs）如脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS），可被 toll樣受體 （Toll-like receptors,TLRs）、NOD 樣受 體 家族（NOD-like receptors,NLRs）和其他固有免疫模式識(shí)別受體所識(shí)別，激活中性粒細(xì)胞和其他白細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，如 TNF-α、IL-1β、IL-6 等[18]。P.gingivalis來(lái)源的 LPS也可通過(guò) Toll樣受體 2（TLR-2）和 Toll樣受體 4（TLR-4）激活巨噬細(xì)胞，活化的TLR-2 可觸發(fā)下游核因子-κB（NF-κB）產(chǎn)生促炎因子[19]。模式識(shí)別受體（pattern recognition receptors,PRR）是單核/巨噬細(xì)胞PAMPs的重要表面結(jié)構(gòu)，PRR可識(shí)別病原微生物的保守結(jié)構(gòu)或病原相關(guān)分子模式，抗原提呈細(xì)胞如巨噬細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞等通過(guò)模式識(shí)別受體（PRR）識(shí)別微生物分子，參與初始捕獲和處理抗原 （固有免疫），進(jìn)而激活特定T細(xì)胞和B細(xì)胞的效應(yīng)機(jī)制 （獲得性免疫）。PRR與PAMP的相互識(shí)別在牙周炎免疫反應(yīng)中起關(guān)鍵調(diào)控作用[20]。

2 髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體在牙周炎中的研究

髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體（TREMs）是一類于2000年發(fā)現(xiàn)的跨膜免疫球蛋白受體超家族，也包括由主要組織相容性復(fù)合體（major histocompatibility complex,MHC）編碼的激動(dòng)型和拮抗型亞型，在免疫系統(tǒng)中起重要作用，但其胞外配體仍未明確，其中TREM-1和TREM-2通過(guò)接頭蛋白DAP12信號(hào)傳導(dǎo)、激活髓系細(xì)胞。TREM-1會(huì)觸發(fā)吞噬細(xì)胞分泌促炎趨化因子和細(xì)胞因子，在細(xì)菌和真菌導(dǎo)致的炎癥中起放大效應(yīng)；TREM-2可激活單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突細(xì)胞，調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的發(fā)育[21-23]。此外，它在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用也有廣泛研究。目前主流的研究認(rèn)為，TREM-1在炎癥中主要起激活促進(jìn)作用，而TREM-2在免疫細(xì)胞信號(hào)傳遞中更多發(fā)揮抑制作用[24]。

2.1 TREM-1在牙周炎中的研究

TREM-1主要表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和樹(shù)突細(xì)胞等骨髓細(xì)胞分化晚期細(xì)胞表面，此外還有報(bào)道它表達(dá)于上皮細(xì)胞、結(jié)締組織、腫瘤細(xì)胞表面[25]，由1個(gè)胞外結(jié)構(gòu)域、1個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域和1個(gè)短的胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域構(gòu)成。因胞質(zhì)結(jié)構(gòu)域缺乏信號(hào)基序[26]，TREM-1信號(hào)需要與接頭蛋白DAP12，1個(gè)含有免疫受體酪氨酸活化基序 （immunoreceptor tyrosine-based activation motif,ITAM）的跨膜蛋白相結(jié)合，形成胞內(nèi)復(fù)合物。TREM-1/DAP12相互作用可通過(guò)TLRs和PAMPs識(shí)別細(xì)菌，介導(dǎo)下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路磷酸化，如ERK1/2（extracellular regulated MAP kinase 1/2）、PI3K（phosphatidylinositol 3-kinase）、MAPK（mitogen activated kinase-like protein）、STAT5（signal transducer and activator of transcription 5）、Akt（AKT-serine/threonine kinase）等，繼而引起胞內(nèi)鈣離子濃度迅速升高，轉(zhuǎn)錄因子（如NF-κB）的激活，導(dǎo)致中性粒細(xì)胞的脫顆粒和吞噬作用，促炎因子釋放增加，抑炎因子減少，從而起到炎癥的“放大器”效應(yīng)[27-29]。 Bostanci等[30]研究發(fā)現(xiàn)，P.gingivalis可以干擾TREM-1/DAP12信號(hào)通路，通過(guò)此機(jī)制確定了P.gingivalis可與TREM-1相互作用從而調(diào)節(jié)全身炎癥。單核/巨噬細(xì)胞結(jié)合TREM-1激動(dòng)劑，隨后結(jié)合模式識(shí)別受體如TLRs和NLRs，導(dǎo)致細(xì)胞因子和趨化因子分泌增加，二者結(jié)合所引起的協(xié)同效應(yīng)較單一組分別發(fā)揮的作用顯著增加[31]。還有研究發(fā)現(xiàn)，在患有慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）和廣泛性侵襲性牙周炎 （generalized aggressive periodontitis,GAP）的組織樣本中，TREM-1的mRNA表達(dá)水平均明顯高于健康對(duì)照組，但在CP和GAP這 2組之間的差異沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[32]。Chen等[33]發(fā)現(xiàn)TREM-1在牙周炎牙齦上皮細(xì)胞中也呈強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá)，主要表達(dá)于細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)（主要在棘層和基底層），而于上皮下結(jié)締組織表達(dá)較少；總體來(lái)說(shuō)，TREM-1在健康組織切片中的檢出率為86.7%，在炎癥組織切片中的檢出率為100%，且表達(dá)水平與牙周炎一些臨床指標(biāo)（菌斑指數(shù)、探診深度、附著喪失和探診出血陽(yáng)性率）呈現(xiàn)正相關(guān)性。有學(xué)者在人原代 PMN中加入P.gingivalis刺激，4 h后TREM-1表達(dá)升高，18 h后sTREM-1表達(dá)升高；分別加入TREM-1的激動(dòng)劑和拮抗劑可使炎癥因子IL-1β、IL-8的分泌增加或減少，提示TREM-1在牙周炎發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中起到炎癥級(jí)聯(lián)放大作用，但具體作用機(jī)制尚未明確[34]。

2.2 sTREM-1在牙周炎中的研究

TREM-1的胞外結(jié)構(gòu)是一種可溶性形式，稱為可溶性髓樣細(xì)胞觸發(fā)受體-1（soluble triggering receptor expressed on myeloid cells，sTREM-1）。有學(xué)者提出，sTREM-1可能直接來(lái)自可變剪接體，或由金屬蛋白酶介導(dǎo)的蛋白水解導(dǎo)致膜結(jié)合的TREM-1脫落之后產(chǎn)生[35]。因sTREM-1在體液樣本中很容易通過(guò)免疫化學(xué)分析檢測(cè)，已被證明可作為一種可靠的診斷和分析細(xì)菌感染性炎癥預(yù)后的標(biāo)志物[36]。與健康牙齦樣本或牙周炎中健康牙齦位點(diǎn)和牙周炎位點(diǎn)相比較，牙周炎位點(diǎn)的齦溝液中sTREM-1分泌顯著增加；牙周探診深度5～7 mm組sTREM-1分泌顯著高于0～3 mm組；sTREM-1的表達(dá)水平在不同樣本及不同位點(diǎn)存在差異，吸煙可影響sTREM-1表達(dá)水平，但與非吸煙組的差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；有學(xué)者認(rèn)為sTREM-1表達(dá)水平升高可能是由于下游炎癥因子的正反饋?zhàn)饔靡穑从乘拗髑宄腥镜哪芰37]。還有研究通過(guò)分析健康人群、慢性或侵襲性牙周炎患者齦溝液及齦下菌斑樣本中，sTREM-1與牙周病主要病原菌（牙齦卟啉單胞菌、齒垢密螺旋體、福賽斯坦納菌、伴放線放線桿菌）含量之間的關(guān)系，結(jié)果顯示慢性和侵襲性牙周炎組的sTREM-1分泌水平顯著高于健康組，但2種牙周炎組之間的sTREM-1分泌水平差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；sTREM-1分泌水平與特定位點(diǎn)的細(xì)菌含量呈正相關(guān)（伴放線放線桿菌除外），得出結(jié)論sTREM-1的表達(dá)水平可在一定程度上反映牙周炎的病變程度[38]。另一組研究結(jié)果顯示，在慢性牙周炎及侵襲性牙周炎患者血清中的sTREM-1表達(dá)水平也有所上升，且與齦溝液中sTREM-1表達(dá)水平呈正相關(guān)，提示牙周炎癥與全身炎癥性疾病具有相關(guān)性，但齦溝液中sTREM-1是否可作為預(yù)測(cè)牙周炎的生物學(xué)標(biāo)志物或口腔/系統(tǒng)性炎癥相互作用的指標(biāo)，仍需進(jìn)一步的研究[39]。牙齦卟啉單胞菌有2種蛋白酶發(fā)揮毒力效用：精氨酸特異性（arginine specific，RgpA）蛋白酶和賴氨酸特異性（lysine specific，Kgp）蛋白酶，2種均為厭氧型蛋白酶，可利用游離氨基酸作為碳和氮的來(lái)源，通過(guò)降解抗菌肽和干擾C5a受體與TLR信號(hào)的串話（crosstalk）逃避宿主的抗菌反應(yīng)[40]。牙齦卟啉單胞菌精氨酸特異性蛋白酶可使中性粒細(xì)胞表面的TREM-1游離，引起sTREM-1增加，進(jìn)而增強(qiáng)宿主免疫反應(yīng)；賴氨酸特異性蛋白酶可降解sTREM-1，影響中性粒細(xì)胞維持的宿主免疫反應(yīng)。這種對(duì)宿主免疫反應(yīng)的雙向調(diào)控可使牙齦卟啉單胞菌在高炎癥條件下逃逸宿主免疫細(xì)胞的攻擊，在低營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)時(shí)，增強(qiáng)炎癥反應(yīng)。因此，這種對(duì)TREM-1的差異性調(diào)節(jié)作用可能是牙齦卟啉單胞菌引起慢性牙周炎一種新的病因機(jī)制假說(shuō)[41]。

2.3 TREM-2在牙周炎中的研究

TREM-2和TREM-1是結(jié)構(gòu)相似的糖蛋白（25～30 kDa），它們都與接頭蛋白 DAP12結(jié)合，而TREM-1的激活功能較強(qiáng)，TREM-2對(duì)免疫細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的抑制功能較強(qiáng)。TREM-1高表達(dá)于單核/巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞，TREM-2主要表達(dá)于巨噬細(xì)胞、單核細(xì)胞來(lái)源的樹(shù)突細(xì)胞、破骨細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞[3]。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎和牙周炎在骨免疫方面具有很多相似性，炎癥在骨吸收中起關(guān)鍵作用[42]，炎癥可激活反饋抑制作用，限制骨吸收。研究發(fā)現(xiàn)了3種炎癥因子導(dǎo)致破骨細(xì)胞形成抑制的機(jī)制：Toll樣受體配體和細(xì)胞因子調(diào)控TREM-2等共刺激分子表達(dá)下調(diào)；巨噬細(xì)胞集落刺激因子 （macrophage colony stimulating factor，M-CSF）的受體 c-Fms（colony stimulating factor 1 receptor） 失活導(dǎo)致 RANK（receptor activator of nuclear factor-κB）轉(zhuǎn)錄減少；轉(zhuǎn)錄抑制因子如干擾素調(diào)節(jié)因子8的誘導(dǎo)作用。這些機(jī)制可通過(guò)互補(bǔ)和協(xié)作方式調(diào)控炎癥中的破骨細(xì)胞形成，增強(qiáng)上述作用可能作為抑制骨吸收的新治療手段[43]。TREM-2被認(rèn)為是一種炎癥反應(yīng)的負(fù)向調(diào)控因子，但它在牙周炎中的研究甚少。Chen等[33]的最新研究發(fā)現(xiàn)，在健康牙齦上皮樣本中無(wú)TREM-2表達(dá)，而在50%的牙周炎牙齦上皮樣本中發(fā)現(xiàn)TREM-2表達(dá)；結(jié)締組織中TREM-2表達(dá)規(guī)律類似于上皮，僅有13.3%的健康牙周結(jié)締組織樣本檢測(cè)出TREM-2表達(dá)，而牙周炎結(jié)締組織樣本中TREM-2檢出率達(dá)50%。TREM-2促進(jìn)樹(shù)突細(xì)胞的成熟和存活，可作為細(xì)胞吞噬受體來(lái)識(shí)別和結(jié)合某些細(xì)菌和真菌，并提高微生物清除作用來(lái)增強(qiáng)宿主的免疫反應(yīng)[33]，這與之前的一項(xiàng)研究認(rèn)為P.gingivalis與TREM-2表達(dá)下降有關(guān)的結(jié)論沖突[44]。因此，TREM-2與牙周炎的關(guān)系亟待進(jìn)一步研究。

綜上所述，TREMs在系統(tǒng)性炎癥中的作用已有大量研究，但它在牙周炎中的研究仍處于初級(jí)階段。目前大部分研究集中于細(xì)菌和TREMs家族相互作用的體外研究或評(píng)估蛋白表達(dá)水平的橫斷面研究，缺乏有效的體內(nèi)縱向研究來(lái)評(píng)估牙周炎發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中 TREM-1、sTREM-1、TREM-2發(fā)揮作用的機(jī)制。由于TREMs家族在炎癥及破骨細(xì)胞形成中均發(fā)揮重要調(diào)控功能，明確它在牙周炎發(fā)病機(jī)制中的作用對(duì)牙周炎的診斷、治療靶點(diǎn)及預(yù)后具有重要意義，并有助于深入理解牙周炎與全身炎癥性疾病之間的聯(lián)系。