光動力療法對口腔疾病免疫調(diào)控作用的研究進(jìn)展

郝 昶 林 江

口腔中存在著一系列微生物，包括細(xì)菌、真菌和病毒，這些微生物群與口腔疾病至關(guān)重要，并影響著人類全身性疾病，如腫瘤、糖尿病、心血管疾病、菌血癥、早產(chǎn)和嬰兒低出生體重，口腔微生物間的平衡失調(diào)對致病起著至關(guān)重要的作用。由于口腔獨特的解剖特點，微生物可以存在于牙齒表面、根管系統(tǒng)、唾液、黏膜等處，這就使得對疾病的治療無法達(dá)到理想的效果。因此通常使用局部或口服抗生素控制和預(yù)防感染，但是抗生素的使用除了會產(chǎn)生不良反應(yīng)外，最主要的問題是細(xì)菌對抗生素產(chǎn)生的耐藥性。細(xì)菌感染的治療需要敏感和滲透性良好的抗生素，以確保感染部位有足夠濃度的有效抗生素，同時又不會破壞口腔的自然微生物生態(tài)，然而局部使用抗生素會被唾液快速沖洗而不能在必要的濃度下長時間保留，這就使得眾多研究者探究新的治療方式以解決這一問題[1]。

近年來，光動力療法(photodynamic therapy，PDT)被認(rèn)為是一種很有前途的治療方法，主要用于抗感染和腫瘤的治療，PDT在口腔領(lǐng)域的療效得到了廣泛的認(rèn)可，對牙髓病、牙周病、黏膜病、口腔癌等疾病有確定的治療效果，與傳統(tǒng)療法(手術(shù)、化療和放療)不同，PDT具有對病變細(xì)胞的高選擇性、對特定受體的靶向性、不良反應(yīng)小、可以重復(fù)使用、侵襲性小、快捷方便、不產(chǎn)生耐藥性、很少或沒有瘢痕形成等優(yōu)點[2]。除了抗菌作用，PDT還可以通過增強(qiáng)機(jī)體的免疫應(yīng)答反應(yīng)來控制癌癥、感染性疾病及自身免疫病的進(jìn)展，免疫因素在口腔疾病中也發(fā)揮著重要的作用，本文將從 PDT概念、相關(guān)免疫調(diào)控機(jī)制以及對口腔疾病的免疫調(diào)節(jié)作用的進(jìn)行論述。

一、光動力療法概述

PDT的三大基本要素是光敏劑、光源和氧，目前應(yīng)用廣泛的光敏劑主要有合成染料、四吡咯類化合物和天然光敏劑三大類。合成染料常用的有亞甲基藍(lán)(methyleneblue，MB)和甲苯胺藍(lán)(toluidine blue，TB)；四吡咯類化合物常用的有酞菁和卟啉；天然光敏劑常用的有姜黃素和二氫卟吩(chlorine e6，C e6)[3]。PDT光源有三大類：激光、發(fā)光二極管(LED)和鹵素?zé)?。其中，二極管激光器因其操作簡單、價格低廉、攜帶方便，成為PDT中的首選光源[4]。

PDT是一種現(xiàn)代的非侵入性治療方法，其作用機(jī)制復(fù)雜，基本原理是光敏劑在特定波長的光源吸收光子，使能量從較低的基態(tài)躍遷到能量較高的激發(fā)單重態(tài)，激發(fā)的單重態(tài)可能隨著激光照射時間而衰減，或者可能轉(zhuǎn)變?yōu)槿貞B(tài)，這種激發(fā)的三重態(tài)可以發(fā)生兩種反應(yīng)：在I型反應(yīng)中，活化的光敏劑直接與底物分子(如細(xì)胞膜)反應(yīng)，一個電子或氫從分子中被除去形成自由基，隨后自由基與氧發(fā)生反應(yīng)并產(chǎn)生高活性氧物種：超氧物、羥基自由基和單線態(tài)氧，通過破壞DNA或者產(chǎn)生的毒性物質(zhì)作用于細(xì)菌膜達(dá)到消除致病微生物的目的[5]。

目前PDT在口腔感染性疾病中的研究主要在于其抗菌作用，并對牙髓病、牙周病、種植體周圍炎及黏膜病中的抗菌作用效果顯著，有研究表明PDT 可以有效地消除原發(fā)性牙髓病變中的厭氧菌和兼性厭氧菌，殺滅牙周炎中具核梭桿菌牙齦卟啉單胞菌，隨著對PDT研究的深入，越來越多的研究者關(guān)注于PDT對口腔疾病的免疫調(diào)節(jié)作用，并進(jìn)行了一系列的研究[6，7]。

二、光動力療法的免疫調(diào)控作用

腫瘤、感染及自體免疫疾病的治療離不開機(jī)體固有免疫細(xì)胞及適應(yīng)性免疫細(xì)胞的參與，機(jī)體受到腫瘤和感染危害時機(jī)體產(chǎn)生的免疫應(yīng)答反應(yīng)影響著疾病的進(jìn)展，研究表明PDT可通過調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)影響疾病治療的效果。

在腫瘤中PDT免疫調(diào)控作用的研究更為深入和廣泛。研究表明PDT可通過產(chǎn)生活性氧(ROS)誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死、凋亡或自噬，這些細(xì)胞死亡過程中產(chǎn)生的損傷相關(guān)分子模式(damage-associated molecular pattern，DAMPs)將由免疫細(xì)胞上的模式識別受體(pattern recognition receptor，PRR)識別，從而使免疫細(xì)胞活化[8]。Yu等[9]研究發(fā)現(xiàn)PDT殺死腫瘤細(xì)胞后，激活了樹突狀細(xì)胞，同時CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞在腫瘤內(nèi)的浸潤，顯著抑制腫瘤生長，并且通過刺激免疫記憶抑制腫瘤復(fù)發(fā)，從而防止遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移。

研究表明在寄生蟲感染中，PDT可通過誘導(dǎo)Treg細(xì)胞及TGF-β的表達(dá)從而減少感染小鼠的炎癥和寄生蟲數(shù)量[10]；在光化性角化病中，PDT可以激活機(jī)體的先天和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)，在PDT后48h，Ki67和p53陽性為特征的異常角質(zhì)形成細(xì)胞數(shù)量減少，CD1a+Langerhans細(xì)胞數(shù)量減少[11]。

在自身免疫疾病中，二氧化鈦納米晶須溶液介導(dǎo)的PDT能顯著降低血清IL-17和TNF-α水平，改善類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎的炎癥癥狀[12]。5-氨基酮戊酸(5-aminolevulinic acid，5-ALA)介導(dǎo)的PDT可阻斷K14-VEGF轉(zhuǎn)基因小鼠銀屑病病變的發(fā)生，并減輕其組織病理學(xué)改變，此外，5-ALA-PDT可明顯減少銀屑病樣病變中T細(xì)胞、CD11c+DC和中性粒細(xì)胞的浸潤[13]。綜上所述，PDT具有調(diào)控機(jī)體免疫應(yīng)答的作用，通過調(diào)節(jié)機(jī)體免疫細(xì)胞的表達(dá)調(diào)控著疾病的進(jìn)展。

三、光動力療法對口腔相關(guān)疾病的免疫調(diào)控作用

1.光動力療法在口腔癌中的免疫調(diào)節(jié)作用：口腔癌是發(fā)生于口腔的惡性腫瘤，生存率低，尤其是在診斷處于晚期時。盡管目前的治療方法有所進(jìn)步，但在過去50年中，存活率的改善微乎其微。局部復(fù)發(fā)、局部衰竭和第二原發(fā)性腫瘤的形成是這種不良預(yù)后的原因。組織氧存在的情況下，PDT產(chǎn)生的細(xì)胞毒性自由基殺死腫瘤細(xì)胞、損傷微血管的同時可以激活免疫反應(yīng)，免疫系統(tǒng)的激活可以使機(jī)體獲得對抗腫瘤細(xì)胞的能力。PDT作為早期病變的獨立治療或晚期病例的輔助治療，為在不同階段控制該疾病提供了一種新的方法。

Theodoraki等[14]對鱗狀細(xì)胞癌患者進(jìn)行PDT治療后發(fā)現(xiàn)，患者外周血中Treg和NK細(xì)胞的數(shù)量和頻率增加，IL-6和IL-10濃度顯著升高，雖然PDT是一種局部治療方案，但可以使外周免疫細(xì)胞群和細(xì)胞因子濃度改變，因此筆者認(rèn)為PDT治療后免疫細(xì)胞數(shù)量增加支持了鱗狀細(xì)胞癌特異性免疫的假說。

Zhang等[15]在口腔鱗狀細(xì)胞癌動物模型中，通過使用納米材料石墨烯量子點(graphene quantum dots，GQDs)作為光敏劑與聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)偶聯(lián)，探究了GQD-PEG在激光照射下的抗腫瘤免疫作用，無論是在體外還是在體內(nèi)，均顯示出對口腔鱗狀細(xì)胞癌的強(qiáng)消融作用；同時，光激活抗腫瘤活性后，宿主免疫相關(guān)的CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞和促炎性細(xì)胞因子(包括IFN-γ和TNF-α)顯著增加，CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞可以形成mhci-肽復(fù)合物，釋放細(xì)胞毒素(IFN-γ、穿孔素、顆粒酶和顆粒溶素)殺死腫瘤細(xì)胞[15，16]。Dube等[17]使用Cp6介導(dǎo)的PDT治療頰癌模型時發(fā)現(xiàn)，低劑量Cp6介導(dǎo)的PDT可以使免疫細(xì)胞在腫瘤中大量浸潤，引起炎性反應(yīng)，從而誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞壞死。在對小鼠皮膚鱗狀細(xì)胞癌治療中發(fā)現(xiàn)，5-ALA介導(dǎo)的PDT可以明顯增加DCs、CD4+T、CD8+T細(xì)胞數(shù)量，使局部TNF-α增多，誘導(dǎo)腫瘤間質(zhì)及皮下結(jié)締組織細(xì)胞凋亡迅速。另外PDT可以促進(jìn)樹突狀細(xì)胞的數(shù)量表達(dá)增加，通過上調(diào)MHCII、CD80和CD86的表達(dá)以及促炎性細(xì)胞因子IFN-γ和IL-12的分泌來誘導(dǎo)樹突狀細(xì)胞的成熟，這使得腫瘤中抗原呈遞的能力增強(qiáng)，更好地發(fā)揮抗腫瘤免疫[18]。由此可見，光動力療法在調(diào)控機(jī)體免疫應(yīng)答，使疾病得到控制及維護(hù)療效中起到了重要作用。

2.光動力療法在口腔黏膜病中的免疫調(diào)節(jié)作用：口腔黏膜病屬于常見的口腔疾病，由多種病因引起的口腔黏膜色澤、外形、完整性、功能等發(fā)生病變，當(dāng)機(jī)體免疫功能下降時容易患病[19]。在口腔扁平苔蘚(oral lichen planus，OLP)及口腔念珠菌病治療中，光動力療法顯示出了積極的作用。

OLP是一種常見的T細(xì)胞介導(dǎo)的慢性復(fù)發(fā)性黏膜炎癥性疾病,可引起嚴(yán)重的不適。Cosgarea等[20]通過對20例OLP患者進(jìn)行4個療程(第1、3、7及14天)PDT治療后發(fā)現(xiàn)，在PDT治療前(第1天)和治療后(第28天)分析外周血和炎性T細(xì)胞，結(jié)果顯示PDT可以使臨床參數(shù)(病灶大小、自身免疫性皰病嚴(yán)重程度評分)顯著降低，所有評估的生活質(zhì)量(QOL)項目均有改善，且黏膜OLP病變中CD4+和CD8+T細(xì)胞相對數(shù)量顯著減少，此外，CXCL10血漿水平降低，活化的外周血CD4+CD137+T細(xì)胞、CD8+CD137+T細(xì)胞和IL-17+T細(xì)胞數(shù)量減少，因此筆者認(rèn)為PDT可以通過降低CD4+、CD8+T炎性細(xì)胞相對數(shù)量使OLP病變減少，改善生活質(zhì)量，并可誘導(dǎo)局部和全身抗炎作用。

白色念珠菌口腔黏膜感染的最常見原因，在有利的條件下，也可能進(jìn)入血液導(dǎo)致深層組織感染，正常的情況下它通常是一種無害的共生真菌，在免疫功能低下或免疫缺陷的個體中可以轉(zhuǎn)化為機(jī)會致病菌(口腔念珠菌病)[21]。Huang等[22]為了探究PDT是否可以通過增強(qiáng)宿主的體液免疫功能來降低白色念珠菌的感染，通過對大蠟螟進(jìn)行PDT后，通過提取大蠟螟血細(xì)胞后與白色念珠菌共培養(yǎng)，結(jié)果顯示與對照組比較，PDT組的血細(xì)胞密度增加顯著，表明PDT可以通過增加循環(huán)血細(xì)胞，促進(jìn)機(jī)體的體液免疫反應(yīng)減輕真菌感染。

3.光動力療法在牙周炎中的免疫調(diào)節(jié)作用：牙周炎是口腔疾病中發(fā)病率較高的疾病之一，是口腔微生物和宿主免疫系統(tǒng)之間的相互作用產(chǎn)生的慢性炎癥，主要表現(xiàn)為牙周組織炎癥和牙槽骨病理性破壞。宿主免疫反應(yīng)是牙周病進(jìn)展的重要原因。牙周炎中的宿主免疫反應(yīng)是復(fù)雜的，有多種細(xì)胞及細(xì)胞因子共同參與，研究表明牙菌斑病原體產(chǎn)生內(nèi)毒素、熱休克蛋白等誘導(dǎo)大量炎性細(xì)胞積聚在牙周組織中，通過分泌炎性因子導(dǎo)致牙周纖維降解及牙槽骨吸收[23]。

目前光動力對牙周炎免疫細(xì)胞作用的研究比較少，大部分只局限于對細(xì)胞因子分泌水平的影響。在牙周炎動物模型的研究中，甲苯胺藍(lán)介導(dǎo)的PDT可以有效減輕牙周組織炎癥和牙周組織中的炎性細(xì)胞浸潤；通過促進(jìn)骨保護(hù)素OPG表達(dá)，抑制促炎性細(xì)胞因子RANKL的表達(dá)來抑制對牙周炎的骨吸收[24]。Zhang等[25]比較了TBO介導(dǎo)的PDT與全身抗生素(SA)治療大鼠牙周炎的療效，其中發(fā)現(xiàn)與SA組比較，PDT組COX-2和MMP-8水平明顯降低，OPG的表達(dá)水平增加，PDT能有效抑制細(xì)菌生長，降低牙周袋深度、炎癥浸潤和牙槽骨吸收，從而促進(jìn)牙周組織的修復(fù)。Carvalho等[26]研究證明曙紅介導(dǎo)的PDT減輕了大鼠牙槽骨吸收，降低TNF-α表達(dá)，同時也觀察到了中性粒細(xì)胞遷移減少。Jiang等[27]研究發(fā)現(xiàn)MB介導(dǎo)的PDT可以通過線粒體caspase途徑誘導(dǎo)THP-1使巨噬細(xì)胞浸潤減少，降低牙周組織中IL-1β和TNF-α表達(dá)水平，從而減輕牙槽骨吸收及牙周炎癥。在最新的報道中，Sun等[28]研究發(fā)現(xiàn)PDT可以通過下調(diào)巨噬細(xì)胞的M1極化(促炎性)和上調(diào)巨噬細(xì)胞的M2極化(抗炎性和再生)調(diào)節(jié)牙周炎癥，這也為牙周再生提供了研究思路。

根據(jù)不同光敏劑介導(dǎo)的牙周炎的光動力治療實驗結(jié)果可以總結(jié)出，光動力可以通過增加骨保護(hù)素OPG表達(dá)，降低促炎性細(xì)胞因子RANKL、IL-1β和TNF-α的表達(dá)，以及減少中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞在牙周組織的聚集等方面改善牙周炎。

四、展 望

光動力療法由于靶向性好、不良反應(yīng)少等特點在口腔疾病中得到了廣泛的關(guān)注，并在臨床治療中取的很好的效果，在口腔癌、黏膜疾病、牙周炎都體現(xiàn)出多重的治療機(jī)制，尤其是對機(jī)體免疫的干預(yù)，成為研究的熱點。但是目前研究的機(jī)制還不是很清楚，尤其是對于牙周炎的免疫調(diào)節(jié)知之甚少。光動力療法是否可以通過免疫細(xì)胞發(fā)揮作用，還未可知。隨著新型納米材料光敏劑的研究，靶向調(diào)節(jié)各亞型免疫細(xì)胞的功能將成為可能。深入研究光動力對于口腔疾病的免疫調(diào)節(jié)作用及相關(guān)機(jī)制，將為口腔疾病的治療提供新的思路。