MFG-E8介導(dǎo)的骨免疫在牙周炎中的作用研究進(jìn)展

向群，古麗努爾·阿吾提，李澤慧

新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院附屬口腔醫(yī)院牙周黏膜科/新疆維吾爾自治區(qū)口腔醫(yī)學(xué)研究所，烏魯木齊 830000

牙周炎(periodontitis，PD)在中國≥55歲人群中的患病率為69.3%，是該年齡段患病率最高的口腔疾病，也是牙齒脫落的最主要病因[1-2]。在未經(jīng)治療的牙周炎易感者中，宿主的免疫功能失調(diào)促進(jìn)了牙槽骨的吸收，最終導(dǎo)致牙齒松動(dòng)、脫落，進(jìn)而又加劇了口腔內(nèi)的免疫失調(diào)[3-4]。研究發(fā)現(xiàn)，乳脂肪球表皮生長因子8(milk fat globule epidermal growth factor 8，MFG-E8)可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞對凋亡細(xì)胞的吞噬作用，同時(shí)在維持表皮組織和血液系統(tǒng)動(dòng)態(tài)平衡方面也扮演了重要角色[5-6]。此外，還有研究發(fā)現(xiàn)MFG-E8參與了PD等骨代謝疾病的免疫反應(yīng)，可直接作用于骨骼系統(tǒng)的細(xì)胞或通過免疫系統(tǒng)間接參與骨炎癥性疾病及骨改建[7]。本文綜述了MFG-E8介導(dǎo)的骨免疫在PD中的研究進(jìn)展，以期為MFG-E8輔助PD的診斷和治療提供新的理論依據(jù)。

1 MFG-E8

1.1 MFG-E8的結(jié)構(gòu) MFG-E8又稱乳黏附素，最初研究發(fā)現(xiàn)其在泌乳期的乳腺中大量表達(dá)，并與脂肪球一起分泌[8]。MFG-E8分子由兩個(gè)重復(fù)的表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)樣結(jié)構(gòu)域、一個(gè)黏蛋白樣結(jié)構(gòu)域和兩個(gè)重復(fù)的盤狀蛋白樣結(jié)構(gòu)域(C結(jié)構(gòu)域)共同組成，它的兩個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu)域中各含有一個(gè)精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(arginine-glycineaspartic acid sequence，RGD)序列，可與αvβ3或αvβ5整合素以異源二聚體的形式結(jié)合，促進(jìn)細(xì)胞黏附并誘導(dǎo)整合素介導(dǎo)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，可被吞噬細(xì)胞識(shí)別。此外，又因其在乳脂球中含量豐富，氨基酸序列與EGF、凝血因子Ⅷ的盤狀結(jié)構(gòu)域相似，因此被命名為乳脂肪球表皮生長因子8[9]。Aziz等[10]發(fā)現(xiàn)人類和小鼠MFG-E8蛋白的肽鏈長度不同，因此將其分為不同的亞型。人類MFG-E8的全長型含有387個(gè)氨基酸，可產(chǎn)生一個(gè)約43 ku的蛋白質(zhì)，而另一種亞型(約37 ku的蛋白質(zhì))則缺少氨基酸291-342片段。由于糖基化、唾液酸化等翻譯后修飾，MFG-E8的大小在不同的研究中也有所不同。在小鼠中，MFG-E8全長型含有463個(gè)氨基酸(51 ku蛋白質(zhì))，而較短的亞型缺少氨基酸110-147片段，產(chǎn)生47 ku的蛋白質(zhì)。盡管人類和小鼠中較短的MFG-E8亞型缺少原始轉(zhuǎn)錄本的外顯子，但均保留了相同的結(jié)合域，因此具有相似的功能[11]。

1.2 MFG-E8的表達(dá) MFG-E8作為一種外周分泌型糖蛋白可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞的吞噬作用。它是由包括骨髓來源的未成熟樹突細(xì)胞、生發(fā)中心的濾泡樹突細(xì)胞和皮膚中的朗格漢斯細(xì)胞分泌產(chǎn)生的；也可由骨髓來源的巨噬細(xì)胞及激活后的腹腔巨噬細(xì)胞表達(dá)和分泌[12]。免疫組化染色顯示MFG-E8在不同類型的組織中均有表達(dá)和定位[13]。

人和動(dòng)物模型中MFG-E8的表達(dá)量在不同情況下會(huì)發(fā)生改變，到目前為止，已有大量的體內(nèi)外研究揭示了調(diào)節(jié)MFG-E8表達(dá)的潛在信號(hào)通路。在骨髓中粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(granulocytemacrophage colony stimulating factor，GM-CSF)的刺激下，未成熟樹突細(xì)胞分泌的MFG-E8較巨噬細(xì)胞多30倍[14]，同時(shí)巨噬細(xì)胞中被趨化因子CX3CL1刺激的GM-CSF也可促進(jìn)MFG-E8的分泌[14-15]。Aziz等[16]的體外研究表明，催乳素可上調(diào)乳腺上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞MFG-E8的表達(dá)。過氧化物酶體增殖物激活受體δ(peroxisome proliferators-activated receptors-delta，PPAR-δ)基因缺陷小鼠由于凋亡細(xì)胞在體內(nèi)的積聚而發(fā)生自身免疫性疾病，PPAR-δ可誘導(dǎo)調(diào)理素基因及MFG-E8的表達(dá)，以清除凋亡細(xì)胞并維持巨噬細(xì)胞的自我耐受狀態(tài)[17]。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的一種成分，可誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞等產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，注射LPS的小鼠血清、脾和其他器官中MFG-E8的表達(dá)水平明顯降低[18]。此外，LPS可通過Toll樣受體4(Toll-like receptors-4，TLR4)/CD14信號(hào)通路使小鼠腹腔巨噬細(xì)胞樣細(xì)胞系Raw264.7細(xì)胞中的MFG-E8表達(dá)下調(diào)[19-20]?？p隙連接蛋白43(connexin 43，Cx43)是MFG-E8表達(dá)的負(fù)調(diào)控因子，可通過降低MFG-E8的表達(dá)來抑制膠質(zhì)瘤細(xì)胞的生長[21]。有研究證實(shí)，MFG-E8在肺纖維化[22]、黑色素瘤[23-24]、乳腺癌[25-26]、系統(tǒng)性紅斑狼瘡[27-28]等疾病中表達(dá)上調(diào)，在PD[29]、風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎[30]、膿毒血癥[31]、急性結(jié)腸炎[32]、動(dòng)脈粥樣硬化[33]、缺血再灌注損傷[34-35]等炎癥性疾病中表達(dá)下降。MFG-E8在不同疾病中的表達(dá)變化可能作為這些疾病的診斷標(biāo)志物，從而輔助對疾病的診斷和治療。

2 MFG-E8與骨免疫

2.1 骨免疫 骨髓是造血的主要場所，含有造血干細(xì)胞、髓系和淋巴系祖細(xì)胞，以及成熟的免疫細(xì)胞(B細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞)。骨細(xì)胞和免疫細(xì)胞具有相同的微環(huán)境，并相互作用，共同完成“骨免疫系統(tǒng)”的功能，因此骨免疫學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展是為了研究與炎癥性疾病相關(guān)的骨破壞的分子機(jī)制[36]。1972年，Horton等[37]報(bào)道了PD中免疫細(xì)胞與骨細(xì)胞之間的相互作用，指出在PD的發(fā)病過程中，細(xì)菌抗原刺激的免疫細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生破骨細(xì)胞激活因子。2000年Arron與Choi[38]提出了“骨免疫學(xué)”一詞，以強(qiáng)調(diào)T細(xì)胞介導(dǎo)破骨細(xì)胞產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用。

2.2 M F G-E 8 介導(dǎo)的骨免疫 早在2 0 0 2 年，MFG-E8已在人成骨細(xì)胞中被檢測出來[39]。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，人單核細(xì)胞來源的破骨細(xì)胞也可表達(dá)MFG-E8[40]，由破骨細(xì)胞表達(dá)的MFG-E8可負(fù)向調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞的形成，提示MFG-E8缺乏與PD中牙槽骨的吸收有關(guān)。結(jié)扎絲誘導(dǎo)的PD小鼠模型中MFG-E8的表達(dá)減少，從術(shù)后24 h到結(jié)扎完成后的第8天，MFG-E8水平逐漸升高，與導(dǎo)致PD相關(guān)性骨丟失的破骨細(xì)胞數(shù)量呈負(fù)相關(guān)，同一模型中MFG-E8基因缺陷小鼠在體外表現(xiàn)出核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞生成增加，而在注射重組MFG-E8(recombinant protein MFG-E8，rMFG-E8)后，破骨細(xì)胞的活性被抑制[41]。近期研究進(jìn)一步證實(shí)，與野生型小鼠相比，MFG-E8基因缺陷小鼠出現(xiàn)骨形成障礙、礦化程度低、破骨細(xì)胞數(shù)量增多及骨吸收活性增強(qiáng)等現(xiàn)象，去除卵巢后MFG-E8基因缺陷小鼠破骨細(xì)胞生成進(jìn)一步增加[7]。因此，與MFG-E8缺乏相關(guān)的骨丟失不僅限于炎癥條件下，在健康小鼠去除卵巢的骨質(zhì)疏松癥模型中骨丟失同樣與MFG-E8缺乏密切相關(guān)。Albus等[30]、Yoshimi等[42]發(fā)現(xiàn)，在MFG-E8基因缺陷小鼠的爪部組織中RANKL表達(dá)增加，成骨細(xì)胞數(shù)量減少，同時(shí)檢測到MFG-E8在小鼠存在炎癥的爪部組織中低表達(dá)，且在關(guān)節(jié)炎模型小鼠及RA患者的血清中也同樣存在MFG-E8表達(dá)，經(jīng)地塞米松治療的關(guān)節(jié)炎小鼠，炎癥緩解后其血清MFG-E8水平可逆轉(zhuǎn)并恢復(fù)至健康水平。此外，MFG-E8不僅可直接影響破骨細(xì)胞的分化，還間接地通過成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞中RANKL的產(chǎn)生來影響破骨細(xì)胞的分化。近期Chen等[43]在臨床研究中發(fā)現(xiàn)膝骨關(guān)節(jié)炎患者血漿中的MFG-E8水平明顯低于健康者，膝關(guān)節(jié)滑液中MFG-E8水平明顯低于血漿，且滑液和血漿中的MFG-E8水平與膝骨關(guān)節(jié)炎的放射學(xué)嚴(yán)重程度呈負(fù)相關(guān)。還有研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者骨質(zhì)疏松程度與MFG-E8水平呈負(fù)相關(guān)[44]，再次證明MFG-E8在骨免疫中起重要作用，對其進(jìn)行監(jiān)測可能具有預(yù)測或診斷價(jià)值。

2.3 MFG-E8骨免疫在PD中的研究

2.3.1 MFG-E8在PD中的作用機(jī)制 PD作為人類最常見的感染性疾病之一，是典型的骨免疫疾病。口腔微生物菌群失調(diào)可使牙周組織發(fā)生慢性炎癥，繼而導(dǎo)致牙槽骨破壞[36]。輔助性T17(T helper 17，Th17)細(xì)胞由CD4+T細(xì)胞前體發(fā)育而來，巨噬細(xì)胞通過GM-CSF誘導(dǎo)抗原呈遞細(xì)胞上的MFG-E8表達(dá)，吞噬凋亡細(xì)胞并抑制IL-23、IL-6的分泌，從而導(dǎo)致自身反應(yīng)性Th17細(xì)胞受到抑制[45]。但在牙周炎癥狀態(tài)下，口腔細(xì)菌及其組分(如LPS)可刺激巨噬細(xì)胞、樹突細(xì)胞和牙周膜細(xì)胞等抑制MFG-E8的表達(dá)[18]，使IL-23、IL-6表達(dá)增加，刺激Th17細(xì)胞在口腔黏膜中聚集并產(chǎn)生IL-17，而IL-17可誘導(dǎo)成骨細(xì)胞和牙周膜細(xì)胞中RANKL的表達(dá)，刺激破骨細(xì)胞而發(fā)生骨吸收。骨保護(hù)素(osteoprotegerin，OPG)主要由骨髓基質(zhì)細(xì)胞表達(dá)，RANKL/OPG比值是決定骨量的主要因素，上調(diào)RANKL或降低OPG的誘導(dǎo)率，可使RANKL/OPG比值發(fā)生變化，從而有利于破骨細(xì)胞生成[46]。

2.3.2 MFG-E8在PD中的功能 Yavuz等[47]證實(shí)MFG-E8在人類齦溝液(gingival crevicular fluid，GCF)中表達(dá)，且健康人及牙齦炎患者GCF中的MFG-E8水平明顯高于PD患者，并與牙周袋深度呈負(fù)相關(guān)。在接受牙周非手術(shù)與手術(shù)治療的重度PD患者復(fù)診期間，GCF的MFG-E8水平逐漸升高，而促炎因子IL-6、IL-17及RANKL則與MFG-E8相反，其表達(dá)水平呈進(jìn)行性下降，但OPG未見明顯降低。MFG-E8可降低RANKL的表達(dá)但又不影響OPG的產(chǎn)生，表明MFG-E8可能是炎癥消退的評估指標(biāo)。

研究發(fā)現(xiàn)，小鼠牙齦內(nèi)微量注射rMFG-E8可抑制PD引起的骨丟失，并可減少TNF、IL-1等炎性介質(zhì)的表達(dá)[30]。Abe等[48]將野生型小鼠牙周組織中分離出的細(xì)菌進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)rMFG-E8治療組細(xì)菌含量較空白組明顯降低。Kajikawa等[29]構(gòu)建了獼猴PD模型，一側(cè)用MFG-E8與IgG Fc受體合成的融合蛋白(MFG-E8-Fc-fusion protein，MFG-E8-Fc)治療，另一側(cè)用單純IgG Fc受體治療(對照組)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MFG-E8-Fc治療位點(diǎn)的骨丟失明顯少于對照組，提示牙周組織分泌的MFG-E8不僅與牙周情況密切相關(guān)，且有助于維護(hù)牙周健康。因此，MFG-E8可作為一種新的宿主調(diào)節(jié)療法應(yīng)用于PD的治療，也可作為PD的潛在診斷指標(biāo)。

MFG-E8由先天性免疫細(xì)胞和上皮細(xì)胞產(chǎn)生，可參與骨免疫反應(yīng)，且具有抗炎和促胞葬作用[49]，可在牙周組織與其他屏障部位的動(dòng)態(tài)平衡中發(fā)揮重要作用[50]。與其他黏膜部位(如胃腸道、呼吸道)相比，牙周組織的獨(dú)特之處在于它是由黏膜和骨組織共同組成的，MFG-E8調(diào)節(jié)免疫和骨細(xì)胞功能的能力表明其可能是PD宿主調(diào)控的一個(gè)潛在的重要靶點(diǎn)。MFG-E8是一種內(nèi)源性分子，在PD時(shí)其表達(dá)下降，治療時(shí)應(yīng)使該因子恢復(fù)至正常水平，從而抑制炎癥并恢復(fù)組織穩(wěn)態(tài)。近年來，應(yīng)用內(nèi)源性活性物質(zhì)治療疾病的研究逐漸增多，與生物制劑或小分子藥物相比，蛋白質(zhì)替代療法獲得監(jiān)管批準(zhǔn)的可能性更高[51]。研究顯示，內(nèi)源性分子替代療法如消化酶替代療法或α1-抗胰蛋白酶缺乏癥患者的α1-抗胰蛋白酶替代療法等的耐受性良好[52]。

PD發(fā)病率極高，幾乎影響到50%的成年人口腔健康[53]，又因其與患者全身健康密切相關(guān)[54]，且牙周治療費(fèi)用較為昂貴[55]，尤其是患者對傳統(tǒng)牙周治療反應(yīng)不佳[56]等，探索新的牙周輔助治療方法具有重要意義。因此，作為調(diào)節(jié)上游炎癥反應(yīng)和下游骨代謝過程的多功能分子，MFG-E8可能是PD的潛在替代療法。除PD外，MFG-E8還可用于治療其他骨炎癥性疾病，如類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎[30]等，但目前多為體外及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究，未來仍需大量臨床試驗(yàn)來驗(yàn)證MFG-E8的治療作用。

3 總結(jié)與展望

MFG-E8在骨免疫中的作用及其機(jī)制仍在深入探討中，這對于完全闡明其在PD發(fā)生發(fā)展中的作用，牙周疾病的輔助診斷、預(yù)后判斷以及制定合理治療方案等均具有十分重要的意義。未來應(yīng)進(jìn)一步研究MFG-E8調(diào)控骨免疫的機(jī)制，確定其作為PD生物標(biāo)志物或治療劑的實(shí)用性，為PD的早期診斷、治療提供可靠的依據(jù)，這也可能成為未來研究和關(guān)注的熱點(diǎn)。