口腔炎性疾病在阿爾茨海默病發(fā)生發(fā)展中的作用路徑和作用機制及兩病同治研究進(jìn)展

王娟 ，李文惠 ，孫安陽

1 上海理工大學(xué)醫(yī)療器械與食品學(xué)院，上海200093；2 上海健康醫(yī)學(xué)院腦退行性疾病重點實驗室

阿爾茨海默?。ˋD）是一種以記憶力進(jìn)行性損害為特征的神經(jīng)退行性疾病，目前尚無顯效的治療方法。AD 的神經(jīng)病理特征包括β-淀粉樣蛋白（Aβ）沉積、Tau 蛋白過度磷酸化并形成神經(jīng)纖維纏結(jié)（NFTs）以及神經(jīng)元變性喪失，患者會逐漸出現(xiàn)認(rèn)知功能下降、行為異常和社交障礙，最終發(fā)展成癡呆。以往對AD 發(fā)病機制的研究大多集中于腦部病變本身，而新近研究提示某些腦外病變會影響AD 的發(fā)生發(fā)展。牙周炎和齲病是細(xì)菌感染所致的一類外周炎性疾病，這些口腔疾病的致病菌、細(xì)菌細(xì)胞壁中脂多糖（LPS）等抗原成分、酶、毒素、代謝產(chǎn)物等可通過多種途徑進(jìn)入機體并造成損害。細(xì)菌微生物還可引起機體的免疫應(yīng)答反應(yīng)，產(chǎn)生白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）等多種促炎介質(zhì)，激活中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的膠質(zhì)細(xì)胞，加速神經(jīng)元變性進(jìn)程。在老年人群中，AD與口腔炎性疾病的發(fā)病率均較高，越來越多的學(xué)者注意到這兩者存在關(guān)聯(lián)。臨床研究也表明，與正常人相比，口腔炎性疾病患者罹患AD 的風(fēng)險升高約1.7 倍。現(xiàn)將口腔炎性疾病在AD 發(fā)生發(fā)展中的作用路徑和作用機制及兩病同治研究進(jìn)展綜述如下。

1 口腔炎性疾病在AD發(fā)生發(fā)展中的作用

口腔炎性疾病與AD 可能具有相關(guān)性的初始證據(jù)來自于流行病學(xué)研究。韓國的一項隊列研究［1］顯示，與正常人相比，慢性牙周炎患者癡呆風(fēng)險更高，且在性別和年齡相同和控制其他因素一致的條件下，證實牙周炎與認(rèn)知障礙有關(guān)［2］。瑞士的病例對照研究［3］發(fā)現(xiàn)，與正常人相比AD 患者的口腔健康狀況更差，牙槽骨丟失更多。意大利的病患照護(hù)研究［4］則顯示，牙周炎與缺牙嚴(yán)重降低AD 患者生活質(zhì)量，牙周炎癥狀越嚴(yán)重的患者認(rèn)知水平更低。日本的5年隊列研究［5］也說明，老年人患重度牙周炎與發(fā)生輕度認(rèn)知障礙有關(guān)。印度的研究［6］顯示，AD 患者隨認(rèn)知障礙病情加重，牙周狀況也進(jìn)一步惡化。值得注意的是，牙菌斑中的細(xì)菌或其產(chǎn)物可進(jìn)入腦組織，導(dǎo)致認(rèn)知能力減退，進(jìn)而誘發(fā)AD 等神經(jīng)退行性疾病。2002年，RIVIERE等［7］從AD患者的腦組織標(biāo)本分離出螺旋體類，和對照組相比，AD 患者的大腦標(biāo)本中檢測出螺旋體種類更多。2013 年，POOLE等［8］在死亡 12 h 的 AD 患者腦組織中檢測到牙齦卟啉單胞菌（Pg）的LPS，而在對照組中則未發(fā)現(xiàn)。2019 年，STEPHEN 等［9］在死亡 AD 患者大腦中檢測到了Pg。以上諸多證據(jù)表明口腔炎性疾病是AD 發(fā)生發(fā)展的高風(fēng)險因素之一。

1.1 口腔炎性疾病促進(jìn)Aβ 沉積增加和Tau 蛋白過度磷酸化 ISHIDA 等［10］在過表達(dá)人類淀粉樣前體蛋白（APP）轉(zhuǎn)基因小鼠（J20）牙齦邊緣接種0.1 mL 109CFU/mL 的Pg，5 周后結(jié)果顯示實驗組小鼠大腦皮層和海馬中Aβ 沉積增加，Aβ40、Aβ42 的mRNA表達(dá)水平升高。ILIEVSK 等［11］利用8周齡C57BL/6J小鼠每周3 次灌胃0.1 mL 含109CFU/mL Pg 溶液，22 周后觀察到大腦皮層和海馬中出現(xiàn)Aβ 和神經(jīng)纖維 纏 結(jié) 。 DING 等［12］對 C57BL/6J 小 鼠 隔 天 灌 胃0.1 mL 含 109CFU/mL Pg 溶液，6 周后結(jié)果顯示，實驗組小鼠大腦皮層和海馬中Aβ 增加且認(rèn)知功能明顯受損。STEPHEN等［9］對11月齡BALB/c小鼠口腔上頜隔天涂布1010CFU/mL 的Pg，6 周后觀察到小鼠大腦中Aβ42 增加；此外，使用梯度濃度Pg 感染SHSY5Y 細(xì)胞系，觀察到Tau 蛋白磷酸化增加的現(xiàn)象。進(jìn)一步的研究表明，Pg 中脂多糖成分能影響AD 病理。WU等［13］采用12月齡野生型小鼠每日腹腔注射牙齦卟啉單胞菌脂多糖（Pg-LPS，1 mg/kg）溶液，5周后觀察到小鼠腦中出現(xiàn)Aβ 沉積，這可能與Pg-LPS激活小膠質(zhì)細(xì)胞導(dǎo)致神經(jīng)元中APP 水平升高有關(guān)。LEIRA 等［14］在 SD 大鼠兩側(cè)第一和第二磨牙之間注射10 μL Pg-LPS（1 mg/mL）溶液，結(jié)果顯示小鼠腦內(nèi)Aβ40、Aβ42水平均顯著升高。

1.2 口腔炎性疾病促進(jìn)神經(jīng)元退變 失牙是AD的危險因素之一，而牙周炎和齲齒均會引起失牙。GOTO 等［15］使用 4 月齡 3 個突變等位基因純合子小鼠（3×Tg-AD），拔除其左右兩側(cè)上頜磨牙，1 個月后觀察到小鼠中腦三叉神經(jīng)神經(jīng)元的神經(jīng)元退變。SU 等［16］使用3～4月齡CD1小鼠，敲除其上下頜磨牙，4周后結(jié)果顯示實驗組小鼠齒狀回神經(jīng)元生成能力受到抑制，且神經(jīng)元的分布、結(jié)構(gòu)均受到影響，這可能會造成學(xué)習(xí)和記憶功能減退。ILIEVSK等［11］利用8周齡C57BL/6J 小鼠每周 3 次灌胃 0.1 mL 含 109CFU/mL Pg的溶液，22周后觀察到實驗組小鼠海馬CA1區(qū)和DG區(qū)退變的神經(jīng)元數(shù)量明顯多于對照組。

2 口腔炎性疾病影響AD發(fā)生發(fā)展的作用路徑

口腔炎性疾病可通過受損血腦屏障路徑、顱神經(jīng)路徑、顱底骨路徑、微生物—腸—腦軸路徑等路徑促進(jìn)AD的發(fā)生發(fā)展。

2.1 口腔炎性疾病通過受損血腦屏障路徑影響AD的發(fā)生發(fā)展 隨著年齡的增長，血腦屏障（BBB）通透性增加，病原體及其產(chǎn)物更容易進(jìn)入大腦引發(fā)炎癥反應(yīng)。POOLE等［8］利用Pg感染2月齡的載脂蛋白E基因敲除小鼠（ApoE-/-）誘導(dǎo)牙周炎，12周后在小鼠腦內(nèi)觀察到Pg 的DNA 序列，認(rèn)為Pg 能夠跨越BBB 進(jìn)入腦中，激活了引起促進(jìn)神經(jīng)元損傷的補體系統(tǒng)。此外，促炎細(xì)胞因子引發(fā)的炎癥反應(yīng)也能夠破壞BBB 完整性，導(dǎo)致病原體及其毒性產(chǎn)物通過損傷 的 BBB 進(jìn) 入 大 腦 。 SINGHRAO 等［17］利 用5×109CFU/mL 的 Pg 感染 10 周齡 ApoE-/-小鼠誘導(dǎo)牙周炎，24 周后在小鼠海馬微血管中檢測到牙齦素，血腦屏障通透性增加，且與對照組相比，Pg 感染的小鼠腦內(nèi)免疫球蛋白G（IgG）升高，認(rèn)為炎癥介導(dǎo)BBB損傷后導(dǎo)致牙齦素進(jìn)入腦內(nèi)。

2.2 口腔炎性疾病通過顱神經(jīng)路徑影響AD 的發(fā)生發(fā)展 早在1981 年，就有學(xué)者觀察到細(xì)菌可通過神經(jīng)等途徑進(jìn)入腦組織引發(fā)腦內(nèi)病變。并有研究表明牙周病原體可以繞過BBB經(jīng)嗅神經(jīng)和三叉神經(jīng)到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)。2002年，RIVIERE 等［7］從 AD 患者的腦組織標(biāo)本成功分離出口腔密螺旋體，并在三叉神經(jīng)發(fā)現(xiàn)口腔密螺旋體抗原，證實該細(xì)菌是通過三叉神經(jīng)進(jìn)入大腦的，進(jìn)一步研究顯示血清中口腔密螺旋體抗體水平升高，提示螺旋體可能引起持續(xù)感染，并且促進(jìn)炎癥進(jìn)程，引發(fā)神經(jīng)元損傷和認(rèn)知功能障礙。

2.3 口腔炎性疾病通過顱底骨路徑影響AD 的發(fā)生發(fā)展 血腦屏障、腦膜等組織能夠防止外周物質(zhì)入侵中樞神經(jīng)系統(tǒng)，但是顱底是顱腔的基底，存在諸多骨性孔道或裂隙，使腦組織與外界相通并且缺乏硬腦膜以及血腦屏障等組織的防御，是顱內(nèi)外血管和神經(jīng)進(jìn)出的通路。鼻腔是與顱腔相通的，目前很多顱底手術(shù)經(jīng)鼻腔入路；口腔通過鼻咽管與鼻腔相通，有研究顯示，這兩者之間微生物異常交流會引起微生物群落紊亂。根據(jù)口腔、鼻腔和大腦之間的解剖結(jié)構(gòu)關(guān)系，推測口腔微生物或致炎物質(zhì)可能通過鼻腔進(jìn)入顱底引發(fā)腦內(nèi)病變。

2.4 口腔炎性疾病通過微生物-腸-腦軸路徑影響AD 的發(fā)生發(fā)展 腦-腸軸是聯(lián)系大腦和胃腸功能的雙向信息調(diào)節(jié)系統(tǒng)，腸道微生物會產(chǎn)生神經(jīng)活性化合物，并能調(diào)節(jié)神經(jīng)元的功能、可塑性和行為；大腦也可影響腸道微生物群落的變化，這種雙向調(diào)節(jié)的方法就是微生物-腸-腦軸。腸道菌群紊亂可能導(dǎo)致大腸桿菌內(nèi)毒素脂多糖發(fā)生變化，引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎癥，導(dǎo)致Aβ 沉積和Tau 蛋白過度磷酸化。已有研究［18］顯示，口腔致病菌與腸道微生物紊亂存在關(guān)聯(lián)，其主要致病菌Pg 在口腔中定植可導(dǎo)致腸道菌群失調(diào)，影響腸道炎癥反應(yīng)和內(nèi)穩(wěn)態(tài)。LI 等［19］使用12周齡C57BL/6J小鼠，對其左上頜第二磨牙結(jié)扎誘導(dǎo)慢性牙周炎，1 年后結(jié)果顯示小鼠大腦神經(jīng)元、突觸損傷和膠質(zhì)細(xì)胞激活，口腔和腸道微生物群的生態(tài)失調(diào)，腸道屏障和BBB 的破壞，血清促炎細(xì)胞因子含量和LPS 增加，大腦LPS 水平也增加。由此可見，口腔致病菌可進(jìn)入胃腸道后通過微生物-腸-腦軸途徑影響AD病理。

3 口腔炎性疾病影響AD發(fā)生發(fā)展的作用機制

越來越多的研究揭示了口腔炎癥能促進(jìn)AD 的發(fā)生發(fā)展，并初步鑒定出炎癥信號通路中某些關(guān)鍵分子可能在其作用機制中發(fā)揮重要作用。

3.1 組織蛋白酶B（Cat B）降解功能缺失 Cat B 是溶酶體系統(tǒng)中的一種蛋白質(zhì)降解酶，自噬溶酶體系統(tǒng)能清除Aβ，其降解功能缺失會導(dǎo)致Aβ沉積增加。Cat B也是一種肽鏈內(nèi)切酶，它能發(fā)揮類似β-分泌酶的作用，促進(jìn) Aβ 在 AD 大腦中生成。WU 等［13］通過野生型（WT）小鼠與Cat B 基因敲除小鼠（Cat B-/-）比較，證實Pg-LPS 給藥5 周會引起對照小鼠學(xué)習(xí)記憶功能障礙并伴隨神經(jīng)元內(nèi)Aβ 積聚，同時海馬神經(jīng)元及小膠質(zhì)細(xì)胞中Cat B 表達(dá)顯著增加，而CatB 基因敲除可以阻斷上述細(xì)胞反應(yīng)與腦功能損害。體外實驗進(jìn)一步證實，Cat B 抑制劑CA-074Me 會明顯下調(diào)IL-1βmRNA 的表達(dá)。另外，TARADA 等［20］等通過體外實驗展示，CA-074Me 可通過抑制caspase-1 的表達(dá)，導(dǎo)致IL-1β產(chǎn)生減少。

3.2 Toll樣受體（TLR）過度激活 TLR 的一些亞型在AD 炎癥病理過程中發(fā)揮作用也被研究者關(guān)注。在小膠質(zhì)細(xì)胞中，TLR4 信號可觸發(fā)M1 小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，增加促炎細(xì)胞因子分泌；在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，TLR4的激活會刺激炎癥反應(yīng)。在AD患者和AD轉(zhuǎn)基因小鼠中均發(fā)現(xiàn)，TLR4 的過度激活會導(dǎo)致IL-1β、TNF-α 等這些細(xì)胞因子增多，導(dǎo)致認(rèn)知功能障礙。口腔炎癥發(fā)展過程中，牙周致病菌不僅直接釋放毒性因子，TLR4也可以介導(dǎo)機體內(nèi)在免疫炎癥反應(yīng)。有臨床研究［21］顯示，慢性牙周炎患者牙周組織的牙周韌帶細(xì)胞和纖維細(xì)胞中TLR4 水平高于牙周健康人群。TLR4 表達(dá)升高會減弱宿主對病原體的防御能力，從而引起細(xì)菌持續(xù)侵襲，加劇炎癥反應(yīng)。TLR4還能與細(xì)菌的抗原物質(zhì)結(jié)合，觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)免疫應(yīng)答反應(yīng)，釋放炎性介質(zhì)。ZHANG 等［22］利用 8 周齡C57BL/6 小鼠進(jìn)行腹腔注射Pg-LPS，并同時使用TLR4特異性抑制劑（TAK-242），結(jié)果發(fā)現(xiàn)，TAK-242有效阻止了TLR4/NF-κB 通路誘導(dǎo)神經(jīng)炎癥，下調(diào)了腦內(nèi)炎癥因子表達(dá)水平。LI 等［19］使用 12 周齡C57BL/6J小鼠，對其左上頜第二磨牙結(jié)扎誘導(dǎo)慢性牙周炎，1 年后與對照組相比小鼠大腦TLR4 表達(dá)增加，NF-κB核易位和促炎細(xì)胞因子mRNA水平升高。

3.3 NLRP3 炎性小體激活 NLRP3 炎性小體可以引發(fā)固有免疫反應(yīng)，促進(jìn)caspase-1 活化，增加IL-1β等炎癥因子產(chǎn)生，引起細(xì)胞焦亡。越來越多的研究顯示口腔炎癥性疾病增加了NLRP3 炎性小體激活數(shù)目。在AD 疾病進(jìn)展中，NLRP3 炎性小體能夠促進(jìn)腦內(nèi)Aβ 斑塊積累和Tau 蛋白過度磷酸化。YIN等［23］人使用CRND8APP 轉(zhuǎn)基因小鼠（TgCRND8）與同窩WT 小鼠對照相比，觀察到NLRP3 炎性小體的激活數(shù)量增多；連續(xù)4 周腹腔注射NLRP3 炎癥小體抑制劑后，結(jié)果顯示TgCRND8 小鼠腦內(nèi)Aβ 斑塊減少，可溶性和不溶性Aβ1-42 水平降低，并且APPβ-切割酶數(shù)量減少，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)目減少。ISING 等［24］使用敲除了 NLRP3 基因的 Tau22 轉(zhuǎn)基因小鼠（Tau22-Nlrp3?/?），檢測到 NLRP3 炎癥小體缺陷小鼠中caspase-1 和IL-1 水平降低，磷酸化的tau 蛋白減少。因此，口腔炎性疾病可能增加NLRP3 炎性小體活化，引發(fā)神經(jīng)炎癥，加速AD病理進(jìn)展。

4 口腔炎性疾病與AD的兩病同治

4.1 口腔炎性疾病的早防早治 牙菌斑主要由革蘭氏陰性厭氧菌組成，這些細(xì)菌的LPS成分可引起機體免疫應(yīng)答反應(yīng)和腦內(nèi)炎癥。因此，定期護(hù)理牙齒以及清除牙菌斑能夠緩解口腔炎性疾病。此外，還可借助含氟化物的牙膏和氯己定葡萄糖酸鹽漱口水進(jìn)行輔助治療。有研究［25］表明，這些措施可以顯著降低促炎細(xì)胞因子如IL-1β的水平。因此，保持口腔健康在未來可以預(yù)防口腔炎性疾病和認(rèn)知能力下降。

4.2 非甾體抗炎藥物治療口腔炎性疾病與AD 流行病學(xué)和觀察性研究報告表明，在臨床前暴露于非甾體抗炎藥的受試者，患AD 的風(fēng)險降低，這支持了通過控制炎癥以治療AD 的可能性。也有學(xué)者［26］揭示了抗炎藥能改善神經(jīng)炎癥和Aβ 沉積，使用非甾體類抗炎劑治療的小鼠，IL-1β等炎癥因子水平顯著降低，減少 Aβ 沉積。另外，BARGER 等［27］發(fā)現(xiàn)脂毒素等二十烷類化合物的內(nèi)源性化學(xué)介質(zhì)具有抗炎癥和促溶解作用，可以清除在炎癥分解過程中產(chǎn)生的壞死組織碎片，增強防御細(xì)菌的功能，控制牙周致病菌經(jīng)血腦屏障進(jìn)入大腦組織。但抗炎癥藥物對IL-1β等炎癥因子的抑制作用只在AD 早期的無癥狀階段發(fā)揮作用，需要學(xué)者們進(jìn)一步驗證。

4.3 依那西普治療口腔炎性疾病與AD 細(xì)胞因子在口腔炎性疾病和AD 發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要重用。TNF-α 會導(dǎo)致IL-1的表達(dá)增加并引起神經(jīng)炎癥，造成神經(jīng)元損傷，影響突觸功能。因此，抑制TNF-α可以防止細(xì)胞因子介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥和突觸功能障礙。依那西普是人工合成的可溶性TNF-α受體融合蛋白，1998 年獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）批準(zhǔn)的抗腫瘤壞死因子藥物。它能競爭性地阻斷TNF-α 與細(xì)胞表面的TNF 受體結(jié)合，從而抑制由TNF 受體介導(dǎo)的異常免疫反應(yīng)及炎癥過程。DE?TRAIT 等［28］在急性 AD 小鼠模型中皮下注射依那西普（30 mg/kg）改善了認(rèn)知功能，降低了海馬組織中TNF-α水平。最新研究也顯示在類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和牛皮癬患者中，腫瘤壞死因子阻斷劑可降低患AD的風(fēng)險，表明這類藥物可能成為治療AD 的一個新方向，還需要學(xué)者們進(jìn)一步研究。

綜上所述，口腔炎性疾病致病菌及其產(chǎn)物或炎癥介質(zhì)可通過血液和神經(jīng)等途徑進(jìn)入大腦，促進(jìn)膠質(zhì)細(xì)胞激活并釋放更多的炎性因子，引起神經(jīng)元損傷和認(rèn)知功能障礙。