姜黃素在口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究進(jìn)展*

陳丹紅 劉 琦 吳補(bǔ)領(lǐng)

姜黃素（Curcumin，CUR/CMC），一種從植物姜黃根部提取的物質(zhì)，在生活中常被用作染料[1]。CUR類化合物常見姜黃素（CUR,77%）、去甲氧基姜黃素（DMC，17%）以及雙去甲氧基姜黃素（BDMC，3%）3種（圖1）[2]，CUR 為最常見的研究對(duì)象。CUR 具有抗炎、抗氧化、抗癌、抗菌等作用[3,4]，在醫(yī)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域都得到應(yīng)用，尤其是癌癥的治療?？谇患膊《嗯c細(xì)菌、炎癥、甚至是癌變等相關(guān)，因此CUR 也被引入口腔醫(yī)學(xué)的基礎(chǔ)研究和臨床應(yīng)用。不同研究者對(duì)CUR 在口腔中的研究重點(diǎn)各不相同，本文針對(duì)已有的研究做一綜述。

1.姜黃素抗口腔致病菌作用

CUR 自身具有抗菌作用，其抗菌機(jī)制可分為非光動(dòng)力療法和光動(dòng)力療法（Photodynamic Therapy,PDT）。后者效果更佳且相關(guān)研究較多，又稱為光動(dòng)力抗菌治療（Photodynamic Antimicrobial Chemotherapy,aPDT），指光敏劑經(jīng)由光線（紫外UVB 到可見光LED）照射之后，發(fā)生能量或電子轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生一系列產(chǎn)物（包括自由基和活性氧ROS），從而清除細(xì)菌及其產(chǎn)物的一種療法[3]。aPDT 通過光敏產(chǎn)物破壞細(xì)菌的質(zhì)膜，同時(shí)轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)和酶失活；也可對(duì)線粒體、溶酶體或DNA造成損害[4]。相比傳統(tǒng)抗菌方法，aPDT 具有無創(chuàng)、不損傷組織、作用時(shí)間短、細(xì)菌不耐藥等優(yōu)點(diǎn)[5]。

1.1 光活化姜黃素治療齲源性菌相關(guān)研究 齲病是以細(xì)菌生物膜為主要病因的慢性進(jìn)行性疾病，細(xì)菌生物膜具有獨(dú)特的習(xí)性以及基因表達(dá)，目前常見齲致病菌生物膜已能耐受常規(guī)抗菌方法，因而細(xì)菌不耐受的aPDT法被引入到齲病的治療研究中。

體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CUR 聯(lián)合藍(lán)光LED 可有效減少存活細(xì)菌的數(shù)量，包括常見的齲病致病菌變形鏈球 菌（S.mutans）[5,6]及嗜酸乳桿菌（L.acidophilus）[7]。不同濃度的CUR（0.75～5.0g/L）均可達(dá)到抗菌效果，其中最低濃度0.75g/L 就可殺滅97.5%的微生物[8]。對(duì)于S.mutans，0.75～60μM的CUR 聯(lián)合光照12.2s～120s，即可有效抑制其活性[9]。對(duì)于Lactobacillus，CUR 有效藥物濃度則較低（0.5～10μmol/L，即0.184～3.68g/L），光照作用時(shí)間較長(zhǎng)（240s），該作用條件可使其全部失活[7]。

目前，CUR 介導(dǎo)的aPDT 原位生物膜實(shí)驗(yàn)以及臨床研究較少，其作用效果與光敏劑的滲透力以及有效光照穿透力密切相關(guān)。Cusicanqui[10]等從齲壞乳牙中取得病變牙本質(zhì)并培養(yǎng)細(xì)菌生物膜，發(fā)現(xiàn)光活化CUR 使完整生物膜活力下降卻不明顯影響其產(chǎn)酸能力。進(jìn)一步齲壞牙本質(zhì)細(xì)菌原位實(shí)驗(yàn)證實(shí)不同濃度CUR（0.75～5.0g/L）聯(lián)合LED 可使S.mutans 和L.acidophilus 總數(shù)明顯減少，且呈現(xiàn)出CUR濃度依賴性[11]。最新研究認(rèn)為，aPDT 抑菌效果與CUR 的照射前作用時(shí)間（pre-irradiation times,PIT）相關(guān)，PIT 能增強(qiáng)光活化CUR 的作用，建議CUR 介導(dǎo)的aPDT 需要≥2min 的PIT 作用時(shí)間[12]。

簡(jiǎn)言之，CUR 介導(dǎo)的aPDT 對(duì)致齲菌有滅活作用，但該方法在臨床應(yīng)用前仍需要更多的科學(xué)研究和證據(jù)支持，CUR 處理方法和參數(shù)有待進(jìn)一步優(yōu)化。

1.2 光活化姜黃素治療根管感染細(xì)菌相關(guān)研究 根管感染細(xì)菌主要為糞腸球菌（Enterococcus faecalis,E.faecalis），根管系統(tǒng)的復(fù)雜性使其內(nèi)部的細(xì)菌生物膜耐藥性是浮游微生物的1000倍[13]。傳統(tǒng)根管消毒劑效果多以次氯酸鈉（NaClO）為金標(biāo)準(zhǔn)，但其能導(dǎo)致宿主細(xì)胞、牙本質(zhì)蛋白、膠原等損傷[14]。如前文所述，aPDT無創(chuàng)、不損傷周圍組織，且活化產(chǎn)物的非接觸性可作用于根管更深部的生物膜，有望解決傳統(tǒng)消毒劑的潛在問題，因而被引入到相關(guān)研究[15]。

Pilegi[16]等發(fā)現(xiàn)（5μΜ，450mW/cm2,4min）可有效使浮游E.faecalis失活，對(duì)其生物膜的抑制濃度則為10μΜ。進(jìn)一步體外人牙原位細(xì)菌生物膜實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)aPDT 對(duì)E.faecalis 及其生物膜均有良好的失活作用，比單獨(dú)或超聲蕩洗作用下的CUR 能更好地清除根管內(nèi)表層及深層的活細(xì)菌[14]。體內(nèi)研究中，若將光活化CUR 根管封藥14天，可有效減少根管內(nèi)各層次細(xì)菌數(shù)量[17]，這與光活化CUR 的非接觸性抗菌作用密切相關(guān)。此外，光活化CUR 對(duì)導(dǎo)致根管內(nèi)感染的專性厭氧菌-內(nèi)氏放線菌（Actinomyces naeslundii）也具有抑制活性的作用[18]。

目前，光活化CUR尚未進(jìn)入臨床應(yīng)用，有以下原因[14,16]：（1）實(shí)驗(yàn)多為浮游微生物研究，針對(duì)生物膜的研究較少；（2）已有生物膜研究多為單菌生物膜，而根管內(nèi)感染由多種細(xì)菌混雜形成；（3）體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)光照參數(shù)尚不匹配，且光照時(shí)間或者PIT等設(shè)置較長(zhǎng)，不適于臨床應(yīng)用。

1.3 光活化姜黃素抗念珠菌屬相關(guān)研究 在口腔中，念珠菌屬（Candida）感染與多種口腔疾病相關(guān)。體外研究發(fā)現(xiàn)，光照下的CUR可滅活浮游白色念珠菌及其生物膜（C.albicans）[19]，對(duì)于熱帶念珠菌（C.tropicalis）、光滑念珠菌（C.glabrata）具有同樣的滅活作用[20]。光活化CUR作用效果較傳統(tǒng)光敏劑（如亞甲藍(lán)）良好[21]。目前，已有將CUR作為凝膠或漱口水局部應(yīng)用于口腔黏膜疾病[22]。

1.4 姜黃素抗牙周病致病菌相關(guān)研究 牙周病的主要致病菌有牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis,Pg）、伴放線聚集桿菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans,Aa）和具核梭桿菌（Fusobacterium nucleatum,Fn）等。

體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，CUR除了能有效抑制Pg、Fn和Aa 活性，還能抑制齒垢密螺旋體（Treponema denticola,Td）[23]。CUR對(duì)牙周致病菌的作用呈濃度依賴性，其可降低Pg毒力因子的表達(dá)，包括黏附因子和蛋白酶，從而降低細(xì)菌及其生物膜的活性[24]。

CUR介導(dǎo)下aPDT亦能有效抗牙周病菌，其中包括Pg、Fn[25]和Aa[26]。進(jìn)一步動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)其可減少牙周炎動(dòng)物的骨吸收量[27]，且有效抑菌濃度范圍內(nèi)對(duì)人牙齦成纖維細(xì)胞無顯著毒性，成為牙周炎一種有效的輔助治療。為驗(yàn)證其臨床效果，Ivanaga[28]等在糖尿病患者SRP治療后，局部使用CUR介導(dǎo)的aPDT，術(shù)后能有效減少殘余牙周袋的位點(diǎn)，從而提高糖尿病患者的牙周炎治療效果。

2.姜黃素的抗炎作用

2.1 姜黃素抗牙周炎相關(guān)研究 在細(xì)菌作用下，牙周組織持續(xù)炎癥，導(dǎo)致軟組織的破壞和牙槽骨的吸收。CUR可抗多種牙周炎致病菌[23]、并能抑制炎癥信號(hào)通路[29-31]和抑制破骨細(xì)胞形成[30]。

不同學(xué)者均發(fā)現(xiàn)，CUR口服給藥可減少牙周炎實(shí)驗(yàn)小鼠中TNF-α、IL-6、IL-10、IL-1β、TFN-γ等炎癥相關(guān)因子的表達(dá)，且炎癥相關(guān)信號(hào)通路（如NF-kB和MAPK）和骨吸收相關(guān)信號(hào)通路（如RANK/RANKL/OPG等）均可受到不同程度抑制[29,30,32,33]，從而減少牙齦膠原蛋白的降解和成纖維細(xì)胞的損傷，并減少骨吸收。所以，在牙周炎治療過程中，全身CUR給藥有望成為治療牙周病的輔助手段。然而，因CUR疏水、胃內(nèi)給藥吸收率低、半衰期短等特點(diǎn)，使得其臨床應(yīng)用明顯受限。對(duì)此，不同研究者提出了不同的解決方案。

CMC 2.24，二甲氧基-4-苯基氨基羰基化合物，在天然CUR上修飾苯基氨基羰基，是一種新型的三酮化合物[34]，比天然CUR具有更大的溶解度和生物利用度，在改善藥物生物特性的同時(shí)保持天然化合物的生物功能。Elburki[30,34]等將CMC 2.24應(yīng)用在小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，它可抑制MMPs 活性從而減少對(duì)結(jié)締組織的破壞，同時(shí)抑制NF-κB和MAPK信號(hào)通路而減少糖尿病小鼠牙周炎的骨吸收。CMC 2.24和常規(guī)CUR均能抑制炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，但前者能顯著抑制破骨細(xì)胞活性[35]。CMC 2.24對(duì)牙周炎相關(guān)骨吸收的抑制作用不受給藥濃度影響，低劑量（1mg/kg/d）即有明顯效果[36]。進(jìn)一步犬型動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果也支持CMC 2.24可作為牙周炎SRP術(shù)后的輔助治療手段，改善牙周炎治療效果[37]。此外，局部納米材料給藥是另外一種研究思路，Zambrano[38]等合成CUR納米顆粒，予牙周炎小鼠局部注射用藥，4周后發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)組炎癥浸潤(rùn)以及骨吸收減少。

總之，盡管CUR在實(shí)際應(yīng)用上尚有許多問題待解決，但經(jīng)過化學(xué)修飾后，無論局部用藥還是全身給藥，均能有效減少牙周組織的破壞，在動(dòng)物模型的牙周病治療中可呈現(xiàn)顯著療效，待進(jìn)一步完善后，有望成為牙周治療的輔助用藥。

2.2 姜黃素抗種植體周圍炎相關(guān)研究 種植體周圍炎包含種植體周圍軟組織的炎癥及進(jìn)行性骨質(zhì)吸收等臨床表現(xiàn)。前文提到CUR可有效減少骨吸收和破骨細(xì)胞形成，Cirano[39]等也發(fā)現(xiàn)它可下調(diào)骨吸收相關(guān)基因Dkk1和RANKL/OPG的表達(dá)，從而減少種植體周圍骨喪失。當(dāng)CUR和胰島素聯(lián)合應(yīng)用于糖尿病小鼠時(shí)，兩者在降低種植體周圍炎上呈現(xiàn)類似于協(xié)同的作用。為了克服CUR系統(tǒng)給藥的低溶解性，有學(xué)者利用多巴胺作為錨定層，將CUR修飾在種植體表面，能有效減少種植體周圍成纖維細(xì)包裹以及降低纖維化，又不對(duì)成骨細(xì)胞造成明顯影響[40]。但是，目前關(guān)于CUR治療種植體周圍炎的體內(nèi)研究相對(duì)較少，仍需被進(jìn)一步探究。

2.3 姜黃素抗顳下頜關(guān)節(jié)炎相關(guān)研究CUR可通過抑制炎癥因子表達(dá)，以及抑制IL-1β誘導(dǎo)的ROS和MMPs表達(dá)，保護(hù)顳下頜軟骨免受降解破壞；此外，還能增加抗炎因Nrf的表達(dá)和上調(diào)病理狀態(tài)下軟骨合成因子COL2A1和ACAN的水平，起到抗炎和保護(hù)軟骨的作用[41]。

綜上，因CUR本身或者介導(dǎo)aPDT具備抗菌功能，又能減少細(xì)菌介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)、能有效減少纖維化、抑制骨吸收，從理論上而言，CUR對(duì)抗牙周炎癥、種植體周圍炎癥均具有科學(xué)意義。而由此推及，CUR應(yīng)當(dāng)也可減少正畸過程中的牙周炎和骨吸收，有學(xué)者通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這一推論[42]。值得注意的是，現(xiàn)有研究以體外研究為主，至于臨床應(yīng)用效果如何，有待進(jìn)一步探索。

3.姜黃素的牙本質(zhì)交聯(lián)改善作用

在樹脂-牙本質(zhì)粘接過程中，酸蝕與樹脂滲透深度的不一致，常導(dǎo)致混合層的膠原纖維間及水分子未能徹底被樹脂單體置換，為活化的內(nèi)源性金屬基質(zhì)蛋白酶MMPs提供環(huán)境，導(dǎo)致裸露膠原降解，從而破壞粘接界面。大量研究表明化學(xué)交聯(lián)可增加混合層的穩(wěn)定性，改善樹脂-牙本質(zhì)粘接的耐久性，而CUR則是酚類化學(xué)交聯(lián)劑的其中一種。

最早研究發(fā)現(xiàn)CUR 具有交聯(lián)劑作用的是Seseogullari[43]等在牙本質(zhì)塊用10%H3PO4酸蝕24h后，發(fā)現(xiàn)不同濃度CUR可降低MMPs活性，并提高牙本質(zhì)交聯(lián)度。CUR通過酚羥基和膠原多肽的游離氨基間可形成氫鍵而結(jié)合，氫鍵是CUR等酚類交聯(lián)劑與牙本質(zhì)結(jié)合的主要化學(xué)鍵。此外，在CUR的作用下，MMP-8、MMP-2和MMP-9釋放量也顯著減少。

CUR類化合物中，DMC和BDMC交聯(lián)劑作用也相繼被得到證實(shí)[44]。所以，CUR及CUR類化合物均具有提高牙本質(zhì)交聯(lián)的作用，這對(duì)進(jìn)一步改善牙本質(zhì)粘接的研究具有科學(xué)意義。

4.姜黃素抗口腔癌癥作用

CUR作為抗癌藥物在全身多系統(tǒng)腫瘤中的研究和應(yīng)用已相對(duì)成熟，已有許多優(yōu)秀的綜述對(duì)其進(jìn)行相關(guān)總結(jié)和闡述[45]，其中包括頭頸部鱗狀上皮細(xì)胞癌（neck squamous cell carcinoma，HNSCC）。CUR對(duì)口腔癌癥作用可分為PDT 療法[46]和非PDT 療法[47,48]。PDT療法中，部分研究以CUR作為光敏劑，其產(chǎn)生的ROS產(chǎn)物具有抗癌活性[46]，而在沒有光源輔助的CUR亦能達(dá)到有效抗癌作用。CUR[47]及其納米顆粒[48]能通過線粒體通路誘導(dǎo)口腔癌干細(xì)胞等凋亡而達(dá)到抗癌效果。此外，臨床研究表明，口服CUR膠囊對(duì)于癌前病變口腔黏膜下纖維化亦有改善作用[49]。

5.展望

姜黃素（CUR）作為一種植物來源的食用香料，具有無毒、價(jià)格便宜、來源豐富等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具有抗菌、抗炎、抗癌等生理功能，使其長(zhǎng)期以來在醫(yī)療領(lǐng)域中都是一個(gè)研究熱點(diǎn)，但其生物利用度和穩(wěn)定性較差，是CUR 基礎(chǔ)及臨床研究亟待解決的重點(diǎn)和難點(diǎn)問題。目前解決的方法主要有以下3種[32]：（1）合適的溶劑，最佳溶劑是二甲亞砜溶液（DMSO），但其具有毒性。（2）納米載體[50]可提高CUR 生物利用度。（3）化學(xué)修飾，對(duì)天然CUR 通過Pabon 反應(yīng)等方法進(jìn)行化學(xué)修飾[30,34,36,37]。盡管各種方法被用于改善CUR 溶解度，但目前生產(chǎn)量有限、存在生物毒性等問題，且CUR 改變天然藥物理化性能的潛在可能尚待進(jìn)一步挖掘，故距離實(shí)際臨床應(yīng)用仍有差距，仍需深入研究和探索[50]。