沉默信息調(diào)節(jié)因子1調(diào)控牙周炎發(fā)生發(fā)展的機制

周豐 陳野 陳晨 張奕寧 耿瑞蔓 劉戟

1.口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院 成都610041；2.四川大學(xué)華西基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與法醫(yī)學(xué)院 成都610041

牙周炎是指發(fā)生在牙周組織的炎癥性、破壞性疾病，是目前全世界最常見的炎癥疾病之一[1]。病變從牙齦炎癥開始，逐漸波及深處的牙周組織，導(dǎo)致牙周膜的變性降解和牙骨質(zhì)與牙槽骨的吸收破壞，以致牙齒松動、脫落[2]。在以上過程中，復(fù)雜的信號通路啟動免疫反應(yīng)，促進組織修復(fù)，同時也會介導(dǎo)組織損傷。牙周炎也與全身多系統(tǒng)疾病如阿爾茲海默癥、心血管疾病等有一定聯(lián)系[3]。

沉默信息調(diào)節(jié)因子1（sirtuin 1，SIRT1）是去乙?；竤irtuin家族的一員，它在沉默基因、抵抗應(yīng)激、凋亡/自噬、老化和炎癥等方面起到了重要作用[4]。它通過去乙?；M蛋白、轉(zhuǎn)錄因子和協(xié)同活化因子，如Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2、p53、叉頭蛋白轉(zhuǎn)錄因子O（forkhead box O，F(xiàn)OXO）等來發(fā)揮生理功能[5-7]。在炎癥反應(yīng)中，SIRT1與氧化應(yīng)激呈相互協(xié)調(diào)關(guān)系。一方面，SIRT1通過活化FOXO3轉(zhuǎn)錄因子，增加錳超氧化物歧化酶的表達，降低氧化應(yīng)激水平[8]。另一方面，SIRT1也受到氧化應(yīng)激的調(diào)控，隨著NAD+減少，SIRT1因其NAD+依賴的特性，活性下降，導(dǎo)致細胞內(nèi)氧化應(yīng)激水平失調(diào)，細胞加速衰老[9]。

牙周炎中重要的致病菌牙齦卟啉單胞菌的菌體成分脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）和代謝產(chǎn)物可以提高胞內(nèi)活性氧（reactive oxygen spe‐cies，ROS）的水平誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)[10]，而SIRT1可以明顯下調(diào)氧化應(yīng)激，起到抗炎的作用。此外，研究顯示，SIRT1也可以通過調(diào)節(jié)FOXO通路、核因子（nuclear factor，NF）-κB通路和過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α/過氧化物酶體增殖劑激活受體γ通路來對抗炎癥的發(fā)生發(fā)展[11]?？梢奡IRT1在牙周炎的發(fā)生發(fā)展中扮演重要的角色，本文就SIRT1對牙周炎發(fā)生發(fā)展的作用作一綜述。

1 SIRT1調(diào)節(jié)牙周炎中的氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是指體內(nèi)氧化與抗氧化作用的失衡，產(chǎn)生大量ROS的負面狀態(tài)。ROS主要指有高反應(yīng)活性的具有含氧基團的化學(xué)物質(zhì)，包括過氧化物、羥自由基和一些非自由基物質(zhì)如過氧化氫、次氯酸和脂質(zhì)過氧化物等[12]。牙菌斑引起的炎癥反應(yīng)會誘導(dǎo)牙周組織產(chǎn)生ROS，雖然適量的ROS有抗菌作用，但過量的ROS不僅會破壞DNA與蛋白質(zhì)，誘導(dǎo)細胞凋亡，而且會通過NF-κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）通路促進牙槽骨吸收[13-16]。細胞對活性氧的清除主要通過產(chǎn)生酶來完成。目前已發(fā)現(xiàn)的主要途徑是通過核因子-E2-相關(guān)因子2（NF-E2-re‐lated factor 2，Nrf2）、sirtuin和FOXO調(diào)節(jié)相關(guān)抗氧化蛋白轉(zhuǎn)錄而完成[17]。SIRT1作為sirtuin家族的重要一員，在牙周炎氧化應(yīng)激中發(fā)揮著重要作用。

Park等[18]使用尼古丁和LPS模擬吸煙環(huán)境，共同作用于體外培養(yǎng)的人牙齦成纖維細胞（human gingiva fibroblast，HGF），發(fā)現(xiàn)HGF中氧化應(yīng)激水平，環(huán)氧合酶-2和SIRT1的mRNA和蛋白質(zhì)的表達均有所上升；而使用白藜蘆醇和編碼SIRT1的重組腺病毒（adenovirus encoding SIRT1，Ad-SIRT1）使SIRT1過表達，則可以明顯下調(diào)HGF中的氧化應(yīng)激水平。進而，Corrêa等[19]構(gòu)建了大鼠牙周炎模型，并使用香煙煙霧吸入來模擬吸煙環(huán)境，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇全身給藥組相比于安慰劑組牙槽骨吸收減少，組織內(nèi)氧化應(yīng)激水平降低，并在牙齦組織內(nèi)檢測到了更高的超氧化物歧化酶和SIRT1的表達。以上兩個研究分別從體外和體內(nèi)實驗的角度，提示提高SIRT1的表達可能可以通過下調(diào)牙齦組織內(nèi)的氧化應(yīng)激水平，來緩解牙周炎的發(fā)生發(fā)展，但并沒有深入地探討SIRT1調(diào)節(jié)牙周炎氧化應(yīng)激的具體機制。

關(guān)于SIRT1調(diào)節(jié)牙周炎氧化應(yīng)激的具體機制，Tamaki等[20]通過構(gòu)建大鼠牙周炎模型，發(fā)現(xiàn)口服白藜蘆醇可以通過SIRT1/AMP依賴的蛋白激酶（adenosine 5'-monophosphate-activated protein ki‐nase，AMPK）和Nrf2/抗氧化通路使誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達下降進而減少氧化應(yīng)激，并且起到減少炎癥細胞因子白介素（interleukin，IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）表達的作用。雖然他們將SIRT1/AMPK通路的抗氧化作用解釋為抑制炎癥因子的釋放從而間接減少氧化應(yīng)激，但近年來已有研究在HepG2細胞和HEK293細胞中發(fā)現(xiàn)AMPK可直接磷酸化Nrf2，啟動抗氧化通路，達到減少氧化應(yīng)激的效果，說明SIRT1/AMPK與Nrf/抗氧化通路在牙周炎中很可能有密切的交互作用[21]。

牙周炎除了會引起局部組織的氧化應(yīng)激外，其與全身的氧化水平的關(guān)系也值得關(guān)注。臨床研究顯示，血漿活性氧代謝物（reactive oxygen me‐tabolite，ROM）可作為代替血漿循環(huán)ROS的檢測指標，反映全身氧化應(yīng)激水平，并且有學(xué)者[22]發(fā)現(xiàn)健康者與牙周炎患者（均無系統(tǒng)性疾病，慢性牙周炎與侵襲性牙周炎均包含在內(nèi)）之間的ROM水平存在顯著差異。有項在日本長崎的臨床調(diào)查研究[23]顯示，ROM與牙周炎患者（均無系統(tǒng)疾?。┑母街鴨适Ь哂姓嚓P(guān)關(guān)系，說明血漿氧化水平可能可以作為反映牙周炎患者先前病情進展情況的參考之一。以上臨床研究說明牙周炎可能會造成循環(huán)ROS水平上升，進而提高全身氧化應(yīng)激水平，增加患者罹患系統(tǒng)性疾病的風(fēng)險。

而在牙周炎相關(guān)的全身氧化應(yīng)激水平改變中，SIRT1可能起到了一定作用。Cueno等[24]發(fā)現(xiàn)將牙菌斑產(chǎn)物丁酸鹽注入大鼠牙齦組織，部分進入血液，會導(dǎo)致血液中NADPH相關(guān)氧化應(yīng)激水平的上升和SIRT1表達的下降。丁酸鹽是牙周菌斑釋放的毒力因子之一，具有很強的破壞牙齦上皮細胞間連接，誘導(dǎo)細胞焦亡的作用[25]。同樣在動物實驗中，Tamaki等[20]還關(guān)注了口服白藜蘆醇對牙周炎大鼠循環(huán)ROS水平的影響，以尿液中8-羥基脫氧鳥苷和雙酪氨酸作為反映循環(huán)ROS的標志物，發(fā)現(xiàn)相比于正常大鼠，牙周炎大鼠血液中循環(huán)ROS的水平明顯上升，而口服白藜蘆醇可以顯著逆轉(zhuǎn)這一變化。以上的臨床研究和動物實驗均說明牙周炎與循環(huán)ROS升高有相關(guān)性，可能會引起牙周炎患者全身氧化應(yīng)激水平升高，而SIRT1可能可以作為牙周炎患者改善全身氧化應(yīng)激的治療靶點。除了作為可能的治療靶點，目前在牙周炎的臨床治療中，Caribé等[26]通過臨床研究指出牙周炎患者（均無系統(tǒng)性疾?。┓鞘中g(shù)治療后，血漿SIRT1濃度有所升高，有望作為生物指標檢測非手術(shù)治療對牙周炎全身氧化應(yīng)激狀況的改善程度，但其臨床價值尚需進一步的研究證實。

綜上所述，目前SIRT1對牙周炎局部氧化應(yīng)激的調(diào)節(jié)機制研究尚少，其中SIRT1/AMPK和Nrf2/抗氧化通路已有初步的研究證實具有下調(diào)氧化應(yīng)激的作用。此外，牙周炎與全身氧化應(yīng)激的失調(diào)也有一定的聯(lián)系，提高SIRT1的表達有利于改善全身氧化應(yīng)激反應(yīng)，而SIRT1在臨床上作為全身氧化應(yīng)激水平的生物學(xué)指標和作為治療靶點的相關(guān)應(yīng)用尚待進一步探討。

2 SIRT1調(diào)節(jié)牙周炎中的炎癥因子與炎癥通路

牙菌斑及其毒性產(chǎn)物激活宿主的防御系統(tǒng)，引起免疫反應(yīng)產(chǎn)生多種炎癥因子，介導(dǎo)繼發(fā)的組織損傷，成為牙周炎中組織破壞的一項重要因素。炎癥細胞因子主要包括IL、TNF-α、前列腺素E2以及干擾素-γ等，對于牙周炎中免疫反應(yīng)的雙重作用具有重要影響。

2.1 SIRT1直接參與牙周炎中的炎癥通路

高遷移率族蛋白B1（high-mobility group box 1，HMGB1）是一種促炎因子，在慢性炎癥如風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎和動脈粥樣硬化過程中有重要作用。而牙周炎患者齦溝液會出現(xiàn)正常人中沒有的HMGB1[27]。Kim等[28]發(fā)現(xiàn)HMGB1經(jīng)SIRT1-磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K）/Akt-絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated pro‐tein kinase，MAPK）-NF-κB通路使人牙周膜細胞（human periodontal ligament cells，hPDLCs）內(nèi)破骨因子如IL-1β、TNF-α和RANKL的表達增加。而使用siRNA抑制SIRT1的表達可以在hPDLCs中抑制HMGB1/RANKL通路，抑制破骨細胞活化細胞因子表達，減少牙槽骨的吸收。

Park等[29]發(fā)現(xiàn)LPS或者尼古丁刺激hPDLCs之后，SIRT1的蛋白質(zhì)和mRNA水平增加，SIRT1對LPS引起的級聯(lián)反應(yīng)具有調(diào)節(jié)作用，SIRT1抑制劑sirtinol或使用siRNA敲除SIRT1均會抑制LPS誘導(dǎo)的Akt、p38 MAPK、細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extra‐cellular signal regulated kinase，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）磷酸化，以及IκBa的降解和p65（NF-κB的亞單位）的核易位，從而減少炎癥因子IL-17和IL-23的表達，進而促進成骨標志物的表達和抑制破骨標志物的表達。

這些研究顯示，SIRT1直接參與牙周炎中hP‐DLCs的炎癥通路，說明SIRT1可能對炎癥反應(yīng)有正向促進作用。在其他研究中也有相似的結(jié)論，Kim等[30]發(fā)現(xiàn)sirtinol可以通過PI3K/Akt通路抑制低氧誘導(dǎo)因子-1的表達，導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子的表達減少，從而減輕氣道炎癥和氣道高反應(yīng)性；同樣在Liu等[31]研究中發(fā)現(xiàn)，sirtinol可以抑制炎癥介質(zhì)的表達，從而減輕肝創(chuàng)傷性出血后炎癥所致的肝損傷。但牙周炎發(fā)展過程中，自身的免疫反應(yīng)往往會加速組織的破壞，引起牙槽骨吸收等負面效應(yīng)。近年來有許多研究顯示高表達SIRT1可以抑制炎癥通路，減少炎癥因子表達，起到改善牙周炎癥狀的作用，下面將對此作一總結(jié)。

2.2 SIRT1抑制牙周炎中的炎癥通路

體外實驗[32]表明，Toll樣受體4（Toll-like re‐ceptor 4，TLR4）可以介導(dǎo)革蘭陰性菌的LPS引起的hPDLCs的炎癥反應(yīng)以及牙槽骨的破壞，通過質(zhì)粒轉(zhuǎn)染上調(diào)SIRT1的表達可以通過降低TLR4表達以及抑制JNK/NF-κB通路來緩解由LPS引起的hP‐DLCs的炎癥反應(yīng)，敲除SIRT1則會起到促進細胞凋亡。

Park等[18]通過白藜蘆醇和Ad-SIRT1使SIRT1過表達，從而抑制了HGF中環(huán)氧合酶-2的產(chǎn)生進而抑制前列腺素2的產(chǎn)生。除此之外，白藜蘆醇和Ad-SIRT1 還 抑 制 了LPS 和 尼 古 丁 誘 導(dǎo) 的IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-9 和IL-17的表達。實驗中發(fā)現(xiàn)過表達的SIRT1通過蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）-PI3K-MAPK-NF-κB途徑，抑制了尼古丁和LPS 介 導(dǎo) 的PKC、PI3K、p38MAPK、ERK、JNK和NF-κB的磷酸化激活，起到抗炎和細胞保護作用。

同樣在HGF中，Chin等[33]發(fā)現(xiàn)，類似于白藜蘆醇，四羥二苯乙烯苷也可以通過激活A(yù)MPK來誘導(dǎo)HGF中SIRT1的表達，并且抑制NF-κB，減弱牙齦卟啉單胞菌LPS誘導(dǎo)的促炎細胞因子的表達。并且在牙周炎大鼠模型中，四羥二苯乙烯苷也展現(xiàn)出抑制牙槽骨吸收的效果。

然而，雖然許多研究支持SIRT1可以介導(dǎo)白藜蘆醇的抗炎作用，但是在體外培養(yǎng)的牙齦上皮細胞中，對于SIRT1的抑制或者敲除都不能抵消白藜蘆醇的抗炎作用[34]。因此，白藜蘆醇對于牙齦上皮細胞的抗炎效應(yīng)是獨立于SIRT1發(fā)生的，其詳細機制尚不明確。

綜上所述，SIRT1作為LPS級聯(lián)反應(yīng)的上游調(diào)節(jié)因子，上調(diào)牙周膜細胞的促炎因子以及破骨基因的表達，具有抵御病原體的積極作用。此外，抑制SIRT1表達則會通過下調(diào)TLR4，抑制NF-κB通路等方式抑制炎癥通路，從而對自身免疫反應(yīng)引起的組織破壞有保護作用。在以上得出矛盾結(jié)果的研究中，實驗對象與處理方式都有著較大的差異，因此SIRT1在其中扮演著何種角色尚需進一步研究。

3 SIRT1 參與牙周炎相關(guān)的胰島素抵抗與胰島素分泌不足的癥狀

流行病學(xué)調(diào)查[35]顯示，已經(jīng)有43種系統(tǒng)性疾病與牙周炎有關(guān)，如糖尿病、阿爾茲海默癥等。目前有相關(guān)假設(shè)提出，牙周菌斑通過潰瘍的牙齦上皮和深牙周袋釋放細菌和局部組織產(chǎn)生的炎癥因子入血使牙周炎成為系統(tǒng)性疾病的危險因素之一，但對此仍有爭議[36-37]。

Nakajima等[38]發(fā)現(xiàn)牙周炎模型小鼠中附睪組織SIRT1的表達下降，口服巴西蜂膠雖然并不能改善牙槽骨吸收的程度，但附睪脂肪組織中與胰島素敏感性有關(guān)基因，例如SIRT1的表達有所增加。SIRT1對胰島素敏感性的調(diào)控作用主要體現(xiàn)在抑制線粒體解偶聯(lián)蛋白2促進胰島β細胞ATP的合成，進而促進胰島素的釋放；SIRT1調(diào)控的FOXO1通路可以促進NeuroD和MafA基因的表達來提高組織細胞對胰島素的攝取能力[39]。以上研究說明牙周炎可能與脂肪組織胰島素敏感性下降有關(guān)，而SIRT1在其中可能可以起到提高脂肪組織攝取胰島素能力的作用，成為改善牙周炎患者胰島素分泌不足以及胰島素抵抗狀況的重要靶點。

盡管現(xiàn)在牙周炎和系統(tǒng)性疾病之間作用機制依然缺乏明確研究和直接證據(jù)，但在牙周炎臨床治療上對其他系統(tǒng)性疾病的關(guān)注已成為共識。SIRT1在其中的具體作用機制和應(yīng)用前景也尚需研究探討。

4 小結(jié)和展望

近年來許多研究發(fā)現(xiàn)，SIRT1可以起到緩解牙周炎癥狀的作用，但總體上相關(guān)研究不多，深入探討其中具體機制的研究較少。此外在SIRT1調(diào)控炎癥反應(yīng)的部分中出現(xiàn)了直接矛盾的結(jié)果，筆者認為這可能與藥物濃度和作用時間等處理因素的不同，實驗對象的不同和牙周環(huán)境中慢性炎癥反應(yīng)機制有關(guān)，尚待進一步研究。

除了SIRT1調(diào)控牙周炎發(fā)生發(fā)展的具體機制之外，圍繞如何影響SIRT1的表達也有許多研究開展。目前雖然白藜蘆醇是最常用的SIRT1激動劑之一，但也有文獻指出白藜蘆醇對牙周炎的緩解作用可能與SIRT1關(guān)系不大；此外有研究指出牙周膜干細胞可以通過旁分泌下調(diào)microRNA-155-5p的外泌體，上調(diào)攝入外泌體的CD4+T細胞中的SIRT1表達，使Treg/Th17比值增大，從而調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)[40]。以上研究或許可以為臨床藥物的選用，干細胞干預(yù)療法提供一定的參考。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。