透明質(zhì)酸及其在口腔頜面外科領(lǐng)域的研究應(yīng)用

張 震，王曉飛

透明質(zhì)酸(hyaluronic acid,HA)，又名糖醛酸，是糖胺聚糖家族中的高分子量非硫酸多糖成分[1]，存在于各種體液中，如滑膜液，血清，唾液和齦溝液，它也是礦化和非礦化組織細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分。口腔組織中，HA在牙齦和牙周韌帶中的含量高于硬組織(牙槽骨和牙骨質(zhì))[2]。HA帶負(fù)電荷，具有獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，可與大量水結(jié)合形成高粘度凝膠[3]，具有抑菌、抗炎、抗血清、骨誘導(dǎo)、促血管生成，從而促進(jìn)傷口愈合等作用。目前，HA已被應(yīng)用于整形外科，眼科，皮膚科以及口腔科中。近年來，HA在口腔外科領(lǐng)域的研究越來越受關(guān)注。

1 結(jié)構(gòu)

HA是由重復(fù)的β-1，4葡萄糖醛酸和β-1，3-N-乙酰-D-葡糖胺組成的二糖單元。它屬于糖胺聚糖家族中的粘多糖，但是唯一一種非硫酸化的糖胺聚糖。HA的分子量為1×103u到1×106u不等，其中寡聚HA<10 ku，低分子量HA為10～250 ku，中分子量250～1 000 ku，高分子量HA>1 000 ku[4]。HA分子量不同，生理功能不同。高分子量的HA具有較好的黏彈性、保濕性、抑制炎性反應(yīng)、潤滑、藥物緩釋等功能，在骨關(guān)節(jié)炎的治療、眼科手術(shù)黏彈劑和滴眼液等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。低分子量HA和寡聚HA有抗腫瘤、促進(jìn)傷口愈合、促進(jìn)血管生成、免疫調(diào)節(jié)等作用[5]。

2 合成與代謝

透明質(zhì)酸是粘多糖中唯一一種不在高爾基體中合成的粘多糖。有3種HA合成酶(HAS1,HAS2,HAS3)負(fù)責(zé)其形成。其中，HAS1產(chǎn)生分子量為200～2 000 ku的HA，HAS2僅負(fù)責(zé)產(chǎn)生分子量>2 000 ku的HA，HAS3產(chǎn)生分子量范圍為100～1 000 ku的HA[6]。透明質(zhì)酸降解通過兩種基本機(jī)制實(shí)現(xiàn)：①由透明質(zhì)酸酶進(jìn)行的酶促降解；②非特異性機(jī)制，由活性氧物質(zhì)的作用引起的氧化還原降解反應(yīng)[7]。HA合成和降解的變化一定程度上介導(dǎo)了在疾病進(jìn)展期間發(fā)生的反應(yīng)性的生化改變。

3 醫(yī)用HA的獲得

醫(yī)用HA的生產(chǎn)方式有兩種：①從動(dòng)物組織(雞冠和鯊魚皮等)中提取[8-10]；②通過細(xì)菌發(fā)酵生產(chǎn)[11]。這兩種方式因其含有雜質(zhì)(核酸、HA結(jié)合蛋白、毒素)，可能引起免疫反應(yīng)，且生產(chǎn)的HA分子量較為離散。當(dāng)前，體外無細(xì)胞生產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)成為研究熱點(diǎn)。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)較集中的高分子量HA生產(chǎn)[12]。但工業(yè)生產(chǎn)的HA穩(wěn)定性差、對(duì)透明質(zhì)酸酶及自由基敏感、在體內(nèi)保留時(shí)間短、在水體系中缺乏力學(xué)強(qiáng)度等缺點(diǎn)，需要對(duì)其進(jìn)行改性或交聯(lián)處理。劉威等采用腙交聯(lián)法合成的透明質(zhì)酸-己二酸二酰肼/精氨酸、甘氨酸和天門冬氨酸寡肽功能化果膠二醛(HA-ADH/PAD-RGD)水凝膠，有適宜的力學(xué)強(qiáng)度，良好的組織相容性和細(xì)胞相容性，能增強(qiáng)軟骨細(xì)胞增殖，維持軟骨細(xì)胞表型[13]。

4 在口腔外科領(lǐng)域的應(yīng)用

4.1 HA與口腔頜面部腫瘤

HA介導(dǎo)的運(yùn)動(dòng)受體(RhaMM)是一種位于細(xì)胞骨架和中心體的HA結(jié)合蛋白。CD44受體是一種細(xì)胞粘附分子和HA受體。口腔頜面部腫瘤與CD44、RhaMM有密切關(guān)系。其中，RhaMM功能多樣，如生長因子受體的調(diào)節(jié)，細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑的調(diào)節(jié)和有絲分裂紡錘體組裝等。此外，其增加的表達(dá)在腫瘤發(fā)生中具有主要作用，并且可以誘導(dǎo)基因組不穩(wěn)定性和癌癥進(jìn)展。CD44可通過與RhaMM形成復(fù)合物來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，從而促進(jìn)癌細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移[14]。Shigeishi等通過采用實(shí)時(shí)逆轉(zhuǎn)錄-聚合酶鏈反應(yīng)方法檢測43例口腔鱗狀細(xì)胞癌和7例正常牙齦組織中RhaMM mRNA的表達(dá)，免疫組化證實(shí)RhaMM蛋白在口腔鱗癌中的表達(dá)水平較高，高表達(dá)RhaMM的口腔鱗癌患者的生存率較低表達(dá)者低[15]。

HA受體主要分為兩類：一類是在細(xì)胞表面特異性與HA結(jié)合的蛋白質(zhì)，稱為HA粘附分子，上述提到的CD44受體、RhaMM即屬于該類型受體；另一類是在細(xì)胞外基質(zhì)或血漿中的蛋白質(zhì)。HA的特定結(jié)構(gòu)域與這類蛋白特異性結(jié)合可形成蛋白多糖復(fù)合物，使其擁有靶向性。所以，HA可作為藥物載體和靶向因子用于腫瘤治療[16]。Yang等研制了一種pH觸發(fā)型HA納米凝膠系統(tǒng)(HA-NGs)，用于腫瘤靶向給藥。研究發(fā)現(xiàn)其對(duì)于靶向癌癥治療非常理想，可以顯著地減少pH為中性情況下藥物過早釋放的量，并且還提供足夠量的藥物以有效地殺死由鄰位體降解引起的癌細(xì)胞[17]。

4.2 HA與顳下頜關(guān)節(jié)疾病

顳下頜關(guān)節(jié)紊亂病(temporomandibular disorders，TMD)是由顳下頜關(guān)節(jié)的囊外和/或囊內(nèi)紊亂引起的臨床癥狀，大約80%的癥狀性TMD患者存在TMJ囊內(nèi)紊亂。囊內(nèi)TMD通常利用保守療法來緩解癥狀，如果保守治療后癥狀和功能沒有改善，在采取外科手術(shù)治療之前，單獨(dú)或與關(guān)節(jié)腔灌洗聯(lián)合在關(guān)節(jié)內(nèi)注射藥物來進(jìn)行囊內(nèi)TMD的治療。其中，囊內(nèi)注射透明質(zhì)酸鈉(sodium hyaluronate，SH)可以改善TMD癥狀[18]。正常的滑膜關(guān)節(jié)液中存在較高濃度的SH，其由滑膜B細(xì)胞分泌，分布到軟骨和韌帶表面，可滲透到軟骨層，主要起到營養(yǎng)軟骨、潤滑關(guān)節(jié)以及保持滑液和軟骨的黏彈性的作用。在關(guān)節(jié)病患者中，內(nèi)源性HA的濃度降低，關(guān)節(jié)內(nèi)注射外源性SH可以快速補(bǔ)充內(nèi)源性SH的不足，改善關(guān)節(jié)液內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，同時(shí)HA可降低IL-1β刺激后髁突軟骨細(xì)胞中高遷移率族蛋白B1(high mobility group box chromosomal protein 1，HMGB-1)的表達(dá)[19]，從而起到治療或緩解TMD癥狀。HMGB-1是一種廣泛存在于哺乳動(dòng)物細(xì)胞核內(nèi)的DNA結(jié)合蛋白，核內(nèi)HMGB-1可參與DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄、重組及修復(fù)，而釋放到胞外的HMGB-1可與IL-1β協(xié)同參與細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，加速關(guān)節(jié)炎癥反應(yīng)進(jìn)程。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)HMGB-1在顳下頜關(guān)節(jié)骨關(guān)節(jié)炎患者滑膜、關(guān)節(jié)盤、軟骨中均有表達(dá)，且其表達(dá)與炎癥進(jìn)展有關(guān)[20]。不同分子量的SH產(chǎn)生的鎮(zhèn)痛效果不一，高分子量SH鎮(zhèn)痛治療效果顯著優(yōu)于低分子量SH[21]。張穎等利用關(guān)節(jié)上腔注射SH凝膠聯(lián)合佩戴Twin-block墊治療TMJ彈響,發(fā)現(xiàn)單純SH凝膠關(guān)節(jié)上腔注射法治療后彈響癥狀有所改善[22]。李菁等利用透明質(zhì)酸鈉關(guān)節(jié)上腔注射治療不可復(fù)性關(guān)節(jié)盤前移位患者，發(fā)現(xiàn)治療后患者疼痛癥狀明顯緩解，同時(shí)CBCT影像顯示已破壞髁突表面骨質(zhì)有明顯改建[23]。

4.3 HA與口腔種植外科

穩(wěn)定的骨結(jié)合是種植成功的關(guān)鍵。種植體表面改性可提高骨結(jié)合的穩(wěn)定性。HA及其衍生物可用于生物醫(yī)學(xué)裝置涂層，涂布HA復(fù)合涂層的種植體，具有良好的生物相容性，對(duì)其化學(xué)基團(tuán)進(jìn)行修飾或改性交聯(lián)后，不會(huì)損失原始HA特性[24]。張峰等在純鈦鈦片表面構(gòu)建膠原/HA聚電解質(zhì)復(fù)合膜涂層，發(fā)現(xiàn)具有復(fù)合涂層的鈦片明顯促進(jìn)了成骨細(xì)胞的早期粘附，細(xì)胞增殖得更快，同時(shí)表面生長的成骨細(xì)胞分化能力更強(qiáng)[25]。Boot等將涂有HA水凝膠涂層的種植體植入兔腓骨中，發(fā)現(xiàn)HA水凝膠涂層不影響植入物表面附近的骨形成，也不會(huì)誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[26]。Emam等在行上頜竇提升術(shù)中使用PepGen P-15復(fù)合物，其包括無機(jī)牛骨基質(zhì)和懸浮在SH載體中的合成細(xì)胞結(jié)合肽，觀察發(fā)現(xiàn)PepGen P-15復(fù)合物能夠引導(dǎo)和促進(jìn)新骨形成，并能夠成功支持種植體。種植體周圍炎是影響種植修復(fù)成功的關(guān)鍵因素[27]。HA水凝膠具有高黏彈性，且可通過調(diào)節(jié)細(xì)胞通透性，降低血管異常的高通透性，從而阻止一些感染性微生物的入侵，同時(shí)高分子量HA具有抗炎和促進(jìn)愈合作用[4]。譚榮等[28]將患有種植體周圍黏膜炎的患者62例隨機(jī)分為兩組，在徹底刮治以后，對(duì)比透明質(zhì)酸凝膠涂抹種植體周圍和含漱洗必泰漱口液對(duì)治療種植體周圍炎的治療效果，結(jié)果表明透明質(zhì)酸對(duì)治療種植體周圍黏膜炎有一定的輔助效果。

4.4 HA與牙及牙槽外科

牙及牙槽外科手術(shù)與其他外科手術(shù)一樣，必然會(huì)造成局部軟、硬組織不同程度的損傷，產(chǎn)生出血、腫脹、疼痛等反應(yīng)，同時(shí)可能引發(fā)各種并發(fā)癥。HA應(yīng)用于牙及牙槽外科手術(shù)中可減輕術(shù)后反應(yīng)及緩解部分并發(fā)癥。Koray等進(jìn)行臨床隨機(jī)試驗(yàn)，將34例雙側(cè)對(duì)稱性下頜第三磨牙手術(shù)難度相似的患者，分為兩組，分別使用HA噴霧劑和鹽酸苯達(dá)胺噴霧劑施用于術(shù)區(qū)，監(jiān)測術(shù)后腫脹，疼痛和張口度，發(fā)現(xiàn)HA組的面部腫脹和牙關(guān)緊閉明顯減少[29]。但也有研究顯示在下頜第三磨牙拔除后局部使用0.8%HA可延長出血時(shí)間，增加術(shù)后早期出血和腫脹[30]。有學(xué)者將HA應(yīng)用于干槽癥的治療中，認(rèn)為HA在干槽癥治療中起積極作用。Dubovina等[31]進(jìn)行臨床隨機(jī)試驗(yàn)，將60例干槽癥患者隨機(jī)分組，進(jìn)行徹底清創(chuàng)后，分別使用HA，HA+氨基己酸應(yīng)用于創(chuàng)口，發(fā)現(xiàn)HA單獨(dú)使用或與氨基己酸組合使用可顯著降低疼痛感。

4.5 HA與口腔頜面部創(chuàng)傷

口腔頜面部創(chuàng)傷可涉及到軟硬組織的損傷。在創(chuàng)傷修復(fù)和皮膚再生中，外源性HA能顯著增高愈合組織中HA、Ⅲ型膠原含量并能維持較長時(shí)間，從而有利于創(chuàng)傷愈合及減輕瘢痕形成。HA在創(chuàng)傷愈合過程中發(fā)揮的作用主要為：①與血纖維蛋白組成凝塊，進(jìn)而在傷口愈合過程中起到構(gòu)造作用；②通過促進(jìn)粒細(xì)胞的吞噬活性調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)；③調(diào)控膠原合成[32]。Yildirim等[33]對(duì)36例需要游離齦移植的患者進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，在制取游離齦的腭部創(chuàng)面，分別使用HA凝膠+牙周敷料和僅用牙周敷料覆蓋創(chuàng)面，觀察創(chuàng)面愈合情況及記錄痛覺和灼燒感，發(fā)現(xiàn)局部應(yīng)用HA對(duì)術(shù)后疼痛、燒灼感有積極影響，并能夠促進(jìn)腭部創(chuàng)面愈合。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)局部注射SH凝膠對(duì)修復(fù)齦乳頭退縮有一定效果[34]。HA還可作為充填劑應(yīng)用于整形美容；作為整形美容手術(shù)術(shù)后瘢痕控制的制劑等。

就骨再生而言，HA主要用于兩方面：①用作骨缺損模型中生長因子和細(xì)胞的載體；②與其他填充材料混合以刺激骨再生。趙寧波等通過建立大鼠顱骨極限骨缺損模型，將Bio-Oss?骨粉與HA溶液進(jìn)行復(fù)合后植入骨缺損區(qū)，發(fā)現(xiàn)與單獨(dú)植入Bio-Oss?相比，植入Bio-Oss?-HA復(fù)合物組的骨體積分?jǐn)?shù)及骨小梁數(shù)量增加，且骨小梁的連接性更好[35]。HA的理化性質(zhì)有利于骨填充材料在缺損部位的應(yīng)用，在缺損區(qū)域產(chǎn)生具有豐富HA含量的環(huán)境，影響骨形成過程[36]。HA經(jīng)過改性、交聯(lián)或化學(xué)修飾，可達(dá)到不同的流動(dòng)性和降解速率，作為生長因子的遞送載體可以增強(qiáng)骨形成。此外，HA自身可誘導(dǎo)產(chǎn)生成纖維細(xì)胞、角質(zhì)形成細(xì)胞、促炎性細(xì)胞因子，促進(jìn)成骨細(xì)胞和成骨細(xì)胞炎癥反應(yīng)從而刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞合成，進(jìn)而促進(jìn)骨間充質(zhì)細(xì)胞再生、趨化、增殖與分化，并可作用于骨形態(tài)發(fā)生蛋白和骨橋蛋白從而誘導(dǎo)成骨[37]。

5 結(jié) 語

HA作為細(xì)胞外基質(zhì)的主要成分之一，由于其良好的生物相容性、親水性、低抗原性、潤滑性而廣泛應(yīng)用于眼科、外科、關(guān)節(jié)炎、整形美容科等領(lǐng)域。在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛，如在牙周科中對(duì)于慢性牙周炎的治療；在黏膜科中對(duì)復(fù)發(fā)性阿弗他潰瘍的治療；在牙體牙體科中誘導(dǎo)牙體牙髓復(fù)合體的再生等。隨著人們對(duì)HA更加深入的研究，HA在口腔領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)更加深入。