牙周炎和胎膜早破的關(guān)系及其炎癥介質(zhì)的研究進展

齊 帥，林曉萍

牙周炎是一種口腔慢性感染性疾病，近年來因其與全身性疾病的相關(guān)性而備受關(guān)注。在牙周病損確立期，齦下菌斑和牙石能夠刺激局部牙周袋內(nèi)壁和附著齦形成潰瘍面，這為炎性細胞因子和牙周致病菌進入血液循環(huán)并到達下游的母胎組織提供了充分條件。胎膜早破(premature rupture of membranes, PROM)是指臨產(chǎn)前胎膜自然破裂，在美國PROM患者的數(shù)量已經(jīng)超過了先兆子癇、妊娠期糖尿病和其他醫(yī)源性早產(chǎn)，成為了妊娠中晚期的首要威脅之一[1]。胎膜組織和牙周結(jié)締組織的主要框架都由富含膠原纖維和各種非膠原蛋白的細胞外基質(zhì)(extra cellular matrix，ECM)構(gòu)成，這是二者機械強度的主要來源。因此我們推測PROM與牙周炎的組織破壞具有相似的起因和病理機制，現(xiàn)有的文獻表明PROM和牙周炎都有多種病因和相關(guān)危險因素，但都以微生物感染為主[2-3]，雖然二者的相關(guān)性機制尚不清楚，但二者涉及的微生物類型、細胞因子和蛋白酶等有部分重疊，這可以為我們分析二者的相關(guān)性提供一定參考。

1 牙周炎和PROM的流行病學(xué)相關(guān)性

多個研究發(fā)現(xiàn)，PROM患者相對于正常孕婦牙周炎的檢出率更高，且牙齦指數(shù)(gingival index, GI)，菌斑指數(shù)(plaque index, PI)，探診深度(periodontal depth, PD)，臨床附著喪失(clinical attachment loss, CAL)等牙周指標(biāo)均有不同程度的升高。Figueiredo等[4]在對138例孕婦的回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)，非牙周炎組有7例(13.7%)PROM，牙周炎組有21例(29.6%)PROM(P=0.058)，嚴(yán)重牙周炎組有6例(37.5%)PROM(P=0.017)。Radochova等[5]比較了78例PROM和77例健康孕婦的牙周狀況，牙周炎患病率分別為45%和29%，與健康組相比PROM患者GI、PI、CAL和PD顯著增高，另一項研究還發(fā)現(xiàn)PROM與孕婦牙周袋的存在高度相關(guān)(比值比為2.04；95%可信區(qū)間：1.17～3.56)[6]。此外，有學(xué)者探討了已患牙周病孕婦的口腔衛(wèi)生保健對PROM的發(fā)生是否有影響，他們將患有牙周病的婦女隨機分為干預(yù)組(n=232)和對照組(n=234)。干預(yù)組在妊娠期間給予無乙醇漱口水，并進行口腔健康教育。而對照組僅接受口腔衛(wèi)生教育。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組(5.7%)相比，干預(yù)組發(fā)生PROM的風(fēng)險(1.4%)明顯降低(P=0.03)[7]。目前，有關(guān)牙周治療對PROM的影響的研究尚少，這可能是因為孕期不便開展牙周治療，因此，安全的、非創(chuàng)傷性的口腔保健措施可能有助于降低PROM的風(fēng)險。

2 牙周病原菌的影響

基于以往的臨床和微生物學(xué)研究，羊膜腔的微生物感染可能是PROM的主要病因之一，而微生物的來源可能是多方面的。一些研究在PROM孕婦的胎盤和羊膜腔內(nèi)檢測出了牙周病原菌，提示牙周病原菌感染可能是牙周炎患者發(fā)生PROM的起因之一。

2.1 妊娠組織中的牙周病原菌

目前普遍認(rèn)為口腔病原菌可能通過血行播散直接入侵子宮、胎盤和胎膜組織[8]；也可能由陰道逆行通過宮頸到達母胎界面[9]。干預(yù)性研究發(fā)現(xiàn)，口腔實驗性感染牙齦卟啉單胞菌(porphyromonasgingivalis,P.gingivalis)的小鼠在胎盤組織中能夠檢測到P.gingivalis的存在，實驗組小鼠可能出現(xiàn)PROM、胎盤脫離、滋養(yǎng)層細胞和內(nèi)皮細胞退行性改變等現(xiàn)象[10-12]。臨床研究也有相關(guān)發(fā)現(xiàn)，Radochova等[13]對78名未足月胎膜早破(preterm prelabour rupture of membranes, pPROM)孕婦進行了羊膜腔穿刺檢測，其中2名孕婦中鏈球菌陽性，1名孕婦具核梭桿菌陽性。Montenegro等[14]檢測了211名產(chǎn)婦的胎盤組織，微生物的總檢出率為9.47%，其中P.gingivalis所占比例最高。這些證據(jù)為牙周致病菌能夠侵犯并引起胎膜破壞的假設(shè)提供了依據(jù)。然而現(xiàn)有的文獻主要集中于對P.gingivalis的研究，其他牙周致病菌如中間普氏菌、伴放線聚集桿菌、齒垢密螺旋體等還需要進一步實驗探索。

2.2 P.gingivalis的致病機制

研究表明,P.gingivalis能夠在體外引起滋養(yǎng)層細胞炎癥以及細胞周期阻滯和凋亡，這涉及到IL-1β、IL-6、IL-8等的釋放以及細胞凋亡蛋白酶-9(caspase-9)和caspase-3的上調(diào)等[15]。眾所周知，凋亡和炎癥過程依賴于復(fù)雜的胞內(nèi)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。就炎癥通路而言，體外研究發(fā)現(xiàn)P.gingivalis能顯著提高胎膜細胞的TLR-7和TLR-2表達[16-17],后者在體內(nèi)實驗也得到了證實[18]。進一步研究發(fā)現(xiàn)，口腔實驗性感染P.gingivalis的小鼠，胎膜細胞的NF-κB p65和p38 MAPK通路的激活顯著增強[18]，體外實驗的發(fā)現(xiàn)與之相似，且抑制NF-κB顯著下調(diào)了P.gingivalis誘導(dǎo)產(chǎn)生的IL-8和TNF-α的水平[12]，這反過來印證了NF-κB通路的促炎效應(yīng)。在另一方面，體外研究發(fā)現(xiàn)P38和JNK通路與P.gingivalis介導(dǎo)的G1期阻滯和細胞凋亡有關(guān)，該過程涉及到下游效應(yīng)分子熱休克蛋白(heat shock protein27, HSP27)和P21的磷酸化[19]，此外，在P.gingivalis共培養(yǎng)的滋養(yǎng)層細胞中也發(fā)現(xiàn)了炎癥和凋亡抑制通路PI3K/AKt的顯著上調(diào)[15]，該過程涉及的其他信號分子還有待于進一步探索。

3 牙周炎和PROM的相關(guān)炎癥介質(zhì)

定植于胎膜或牙周組織的致病微生物能夠引起宿主的免疫反應(yīng)，及各種細胞因子、趨化因子的釋放并誘導(dǎo)一些基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotei-nase, MMPs)產(chǎn)生。這些信號分子能夠激活胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，誘導(dǎo)正常組織細胞的凋亡和蛋白酶產(chǎn)生，從而促進組織破壞。

3.1 白細胞介素

白細胞介素(interleukin, IL)是一類調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的重要細胞因子，目前在人體中至少發(fā)現(xiàn)了38種IL,但僅有少數(shù)與PROM和牙周炎相關(guān)。根據(jù)我們的文獻調(diào)查，牙周炎和PROM患者多伴隨體內(nèi)IL-6、IL-8和IL-1β水平顯著升高[20-25]，這種變化在患者的血清、羊水和臍帶血中均有發(fā)現(xiàn)[26]。鑒于IL-6是感染和組織損傷急性期反應(yīng)的關(guān)鍵介質(zhì)，有研究指出IL-6可以作為牙周炎和PROM的評價指標(biāo)。Batool等[22]發(fā)現(xiàn)輕、中、重度牙周炎和健康對照組的唾液IL-6和IL-17水平均有顯著性差異，提示二者可能在臨床上輔助判斷牙周炎的嚴(yán)重程度，Musilova等[27]發(fā)現(xiàn)檢測宮頸液中IL-6水平有助于pPROM孕婦羊膜內(nèi)感染的診斷。

一些研究進一步探索了IL的來源和作用機制。體外實驗表明，P.gingivalis的脂多糖能夠在P53介導(dǎo)下刺激人牙齦成纖維細胞導(dǎo)致IL-1β和IL-6分泌增加[28]。作為參與牙周炎的重要炎癥因子，IL-1β能刺激牙周膜細胞產(chǎn)生MMP-1和MMP-2，其中MMP1的產(chǎn)生與牙周膜細胞中MAPK/AP-1和NF-κB的激活有關(guān)[29-30]；能刺激牙齦成纖維細胞產(chǎn)生MMP-8[31]，以及激活成牙骨質(zhì)細胞的ERK1/2和JNK信號通路誘導(dǎo)產(chǎn)生MMP-9[32]。另一方面，Kiyokawa等[33]報道IL-1β處理羊膜間充質(zhì)細胞顯著上調(diào)了MMP-1和MMP-9的表達，這在pPROM的發(fā)病機制中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。文獻還指出，IL-6既能結(jié)合靶細胞膜上的IL-6受體，也能與游離IL-6受體結(jié)合在糖蛋白130的參與下激活反式信號通路，經(jīng)下游的JAK/STAT3等信號分子促進牙齦成纖維細胞和胎膜細胞產(chǎn)生MMPs，導(dǎo)致牙周膠原纖維的降解和胎膜的破壞[34-35]。以上證據(jù)表明，體內(nèi)的某些細胞因子升高可能是牙周炎患者更易發(fā)生PROM的原因之一。

3.2 趨化因子

分娩是一個炎癥過程，許多研究報道了在分娩過程中子宮、蛻膜、宮頸和胎膜中存在中性粒細胞和巨噬細胞，二者可能釋放多種MMPs參與組織破壞過程[36-37]。IL-8(又稱CXCL8)是體內(nèi)主要的中性粒細胞趨化因子，在正常分娩過程中，IL-8的mRNA在宮頸和子宮肌層顯著表達，這與白細胞浸潤(主要是中性粒細胞和巨噬細胞)的出現(xiàn)相吻合[38]，3.1中已經(jīng)列出了牙周炎和PROM患者體內(nèi)IL-8水平升高的證據(jù)，提示IL-8在病變局部的中性粒細胞浸潤中發(fā)揮了一定作用。CXCL10主要負(fù)責(zé)T細胞向炎癥部位的趨化，可參與RANKL誘導(dǎo)的破骨細胞形成和骨吸收以及調(diào)控CD8+T細胞誘導(dǎo)胎膜炎癥和滋養(yǎng)層細胞凋亡[39-40]。其他研究表明炎性趨化因子(CCL)3、CCL4、CCL5等也與牙周炎和PROM有關(guān)，Gomez-Lopez等[41]檢測了PROM患者胎膜的破裂部位和周圍的趨化因子表達，發(fā)現(xiàn)胎膜破裂部位的CXCL10、CCL3、CCL4、CCL5均顯著高于周圍胎膜組織。Repeke等[42]則報告了CCL3、CCL4和CCL5及其受體CCR1+和CCR5+在小鼠實驗性牙周炎中協(xié)同作用的證據(jù)，其他有關(guān)趨化因子還有待于研究者的進一步發(fā)掘。

3.3 MMPs

MMPs是一類具有強大的細胞外基質(zhì)降解能力的內(nèi)源性酶，現(xiàn)有的資料顯示MMP-8和MMP-9等少數(shù)MMPs與牙周炎和PROM密切相關(guān)。多個研究發(fā)現(xiàn)牙周炎患者牙齦組織、血清和齦溝液中的MMP-8和MMP-9含量顯著高于牙周健康者[43-45]，而唾液或齦溝液中的MMP-8和MMP-9含量還對牙周炎具有良好的診斷價值[46-47]。另一方面，研究者們發(fā)現(xiàn)PROM患者羊水中的MMP-8和MMP-9顯著高于對照組，PROM孕婦血清和羊膜上皮中MMP-9也顯著升高，且胎膜中Ⅳ型膠原水平顯著降低[48-50]，這與在牙周炎患者病變處的發(fā)現(xiàn)相吻合。

我們已經(jīng)了解，牙周膜和胎膜組織的主要膠原蛋白都為Ⅰ型和Ⅲ型膠原，Ⅳ型膠原及其他成分連接其間共同維持組織的機械強度，而MMP-1、MMP-8是主要能夠破壞Ⅰ型和Ⅲ型膠原的蛋白酶[51]，MMP-9則主要與Ⅳ型膠原和明膠分解相關(guān)[52]，這可能是MMP-8和MMP-9與二者的組織破壞緊密相關(guān)的原因之一。此外，慢性牙周炎患者的齦溝液或唾液中的膠原酶MMP-1和明膠酶MMP-2含量顯著升高也有相關(guān)報道，在齦下刮治后齦溝液中MMP-1顯著降低[53-54]。相似的變化也在PROM患者的胎盤組織或血清中被觀察到[55-56]。以上證據(jù)表明，MMPs可能是誘導(dǎo)牙周炎和PROM患者組織破壞的最終效應(yīng)分子，而MMPs的產(chǎn)生是IL-6和IL-1β等細胞因子與多種組織或免疫細胞聯(lián)合作用的結(jié)果。

4 氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激(oxidative stress, OS)被認(rèn)為是活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生和清除作用的不平衡所導(dǎo)致。研究表明慢性牙周炎患者的血漿樣本中總抗氧化能力及過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶等抗氧化劑顯著低于健康組[57]，唾液樣本顯示一氧化氮、8-羥基脫氧鳥苷和總氧化物水平顯著升高[58]，這些證據(jù)表明牙周炎患者的體內(nèi)OS狀態(tài)顯著增強。F2-異前列腺素(F2-Isoprostanes，F(xiàn)2-Isop)是OS的相關(guān)標(biāo)志物之一，Menon等[59]發(fā)現(xiàn)pPROM孕婦羊水中的F2-Isop水平明顯高于早產(chǎn)胎膜完整的女性。Dutta等[60]從多方面比較了早產(chǎn)胎膜完整孕婦和pPROM孕婦的OS狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)pPROM組胎膜樣本中超氧化物歧化酶和過氧化物酶等抗氧化劑顯著低于對照組，pPROM組的3-NT修飾蛋白(OS的標(biāo)志物)染色強度顯著高于對照組(P=0.0001)，提示PROM可能與OS狀態(tài)有關(guān)。近年來，OS一直是牙周炎患者更易發(fā)生PROM的原因假說之一，以上證據(jù)證實了該假說的可能性。

5 結(jié) 論

綜上，本文系統(tǒng)闡述了近年來牙周炎和胎膜早破在流行病學(xué)、微生物、細胞因子、蛋白酶和氧化應(yīng)激等方面的研究進展，對二者的相關(guān)性探索具有一定參考價值。未來的研究應(yīng)多集中于分子生物學(xué)水平的探索，尤其是各個致病因素涉及的具體信號通路的，應(yīng)該成為當(dāng)前研究人員關(guān)注的焦點。