慢性牙周炎與神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病相關(guān)性的研究進(jìn)展*

胡穎哲 徐全臣

神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病(Neurodegenerative diseases，NDD)在老年人中發(fā)病率逐年提高。NDD 的具體發(fā)病機(jī)制尚不明確，目前無有效的預(yù)防和治療措施[1]。研究表明，全身免疫系統(tǒng)的持續(xù)性炎癥會對中樞神經(jīng)系統(tǒng)(Central nervous system,CNS)產(chǎn)生有害影響，繼而引發(fā)神經(jīng)炎癥，加速衰老過程中神經(jīng)功能的惡化[2]。慢性牙周炎(Chronic periodontitis,CP)作為一種局部感染性疾病可通過多種途徑引發(fā)全身炎癥反應(yīng)，從而影響CNS 的穩(wěn)態(tài)平衡[3]。越來越多的研究表明，CP 和神經(jīng)系統(tǒng)退行性變之間存在著某些緊密的聯(lián)系，預(yù)防或控制CP 的發(fā)生發(fā)展或許是預(yù)防或改變NDD 進(jìn)程的潛在策略。本文就CP 與常見NDD 之間的相關(guān)性及其影響神經(jīng)系統(tǒng)的可能方式作一綜述。

1.NDD

NDD 是由于機(jī)體特定神經(jīng)元結(jié)構(gòu)或功能逐漸喪失，進(jìn)而導(dǎo)致認(rèn)知和運(yùn)動功能障礙的一類不可逆轉(zhuǎn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病，主要包括阿爾茨海默癥(Alzheimer’s disease，AD)、帕金森癥(Parkinson’s disease，PD)和多發(fā)性硬化癥(Multiply sclerosis，MS)等。此類疾病以蛋白的錯誤折疊和沉積、突觸功能障礙、自噬異常與缺失以及炎癥為共同病理特征，臨床主要表現(xiàn)為認(rèn)知功能降低、癡呆及運(yùn)動功能喪失，多發(fā)于老年人[4]。

2.CP

CP 是一類以牙齦炎癥、牙周袋形成、牙槽骨吸收、牙齒松動為主要臨床特征的慢性感染性疾病，是成年人失牙的首要原因[5]。2017 年第四次全國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，我國各年齡組人群的牙周患病率居高，中年和老年人群中牙周健康者分別僅為9.1%和9.3%。醫(yī)學(xué)的迅速發(fā)展使人們逐漸意識到牙周病不再是單純的口腔疾病，而與各種全身系統(tǒng)性疾病緊密相關(guān)[1]。

菌斑微生物是CP 的始動因子。牙周袋內(nèi)的細(xì)菌成分和結(jié)構(gòu)復(fù)雜，牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis,Pg)是CP 的優(yōu)勢致病菌。CP 的發(fā)生發(fā)展過程中，細(xì)菌及其毒性產(chǎn)物和牙周局部組織產(chǎn)生的炎性介質(zhì)可直接通過牙周袋內(nèi)壁進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致菌血癥或內(nèi)毒素血癥從而進(jìn)一步加重全身系統(tǒng)性疾病；或是間接調(diào)節(jié)宿主免疫功能從而引起全身炎癥反應(yīng)[6]。

3.CP 與常見NDD的相關(guān)性

3.1 AD 2020 年一項Meta 分析研究結(jié)果顯示，牙周炎患者更易發(fā)生癡呆癥，預(yù)防和治療牙周炎有助于控制全球癡呆癥的流行[7]。一項包含27963 名50 歲中老年人的回顧性隊列研究發(fā)現(xiàn)，與牙周健康組相比，具有10 年牙周病史的受試者患AD 的風(fēng)險大大增加[8]。有學(xué)者調(diào)查了各年齡組受試者中癡呆癥的發(fā)病率[9,10]，發(fā)現(xiàn)30 歲以上的牙周病患者更易于患癡呆癥，且70 歲以上年齡組癡呆癥發(fā)病率最高，但在20～29 歲年齡組中未發(fā)現(xiàn)癡呆癥患者。以上結(jié)果提示牙周炎是導(dǎo)致癡呆和認(rèn)知障礙的潛在危險因素之一，老年牙周炎患者更易出現(xiàn)認(rèn)知功能降低。

AD 以神經(jīng)細(xì)胞外β-淀粉樣蛋白(Amyloid β-protein，Aβ)的異常沉積為典型病理特征。2018 年的一項研究首次證明，成年小鼠在反復(fù)口服Pg 后導(dǎo)致神經(jīng)變性和神經(jīng)細(xì)胞外Aβ 的形成，提示低度慢性牙周病原體感染可導(dǎo)致與AD 一致的神經(jīng)病理學(xué)發(fā)展[11]。研究人員用二維差分凝膠電泳分析CP 患者和對照組的血清樣品，發(fā)現(xiàn)AD 和CP 之間存在直接血清蛋白聯(lián)系，為兩者之間的相關(guān)性提供了直接證據(jù)[12]。

牙周治療干預(yù)后，AD 患者的記憶力得到改善，更好地管理牙周細(xì)菌能夠預(yù)防AD 發(fā)生[13]。最新研究發(fā)現(xiàn)，在口服感染Pg 的小鼠大腦及腦脊液中顯示Pg 浸潤，給予其口服牙齦蛋白酶抑制劑可降低其腦部Pg-DNA 的含量、減輕神經(jīng)毒性作用，抑制牙齦蛋白酶或許能夠成為治療AD 的潛在策略[14,15]。

CP 和AD 之間的聯(lián)系已逐漸被學(xué)者們所關(guān)注，成為研究熱點(diǎn)。二者皆為老年人群高發(fā)疾病，究竟是CP 促進(jìn)了AD 的發(fā)展，還是AD 促進(jìn)CP 的發(fā)生，抑或是二者相互影響推動病程發(fā)展，仍未得知。且目前研究中并未完全排除年齡及性別因素對這兩種疾病的影響，因此需要更多的研究來進(jìn)一步探索這兩種疾病之間的因果關(guān)系。由于CP 的發(fā)展可以通過牙周系統(tǒng)治療等方式進(jìn)行有效的控制，因此學(xué)者們期望通過治療CP 進(jìn)而緩解AD 的癥狀，為未來治療AD 探索新道路。

3.2 PD PD 在65 歲以上的人口中發(fā)病率達(dá)到2%～3%，在常見NDD 中位居第二，以含有α-突觸核蛋白聚集體的細(xì)胞內(nèi)包裹體為典型神經(jīng)病理學(xué)特征[16]。研究人員調(diào)查了45例輕度PD 患者和45例同年齡非PD 患者的口腔健康狀況，發(fā)現(xiàn)PD組的缺牙數(shù)和牙周病的患病率皆顯著高于非PD組[17]。將伴有牙周炎的PD 患者的血液和標(biāo)準(zhǔn)生化指標(biāo)與無牙周炎的PD 患者進(jìn)行比較，結(jié)果顯示兩組之間白細(xì)胞和分葉嗜中性粒細(xì)胞的指標(biāo)存在明顯差異[18]，皆提示牙周炎和PD 之間存在潛在聯(lián)系。

最新研究表明牙周炎引起的全身性低度炎癥可能在PD 的早期導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙，這為學(xué)者們探索兩者間的作用機(jī)制提供了新的思路[19]。迄今雖無直接證據(jù)證明CP 在PD 的發(fā)病機(jī)制中起作用，但充分研究表明慢性神經(jīng)炎癥與PD 的病理生理密切相關(guān)[16]。CP 很可能通過局部炎癥-全身炎癥-神經(jīng)炎癥這一途徑影響PD 的發(fā)生發(fā)展，而PD 患者的運(yùn)動功能及認(rèn)知障礙也同樣妨礙其對于日?？谇恍l(wèi)生的維護(hù)，從而增高牙周病患病風(fēng)險。兩者之間究竟如何相互影響需進(jìn)一步研究，兩者之間的相關(guān)性也需要更加充分的證據(jù)證明。

3.3 MS MS 是一種常見的CNS 特發(fā)性炎性脫髓鞘疾病，與機(jī)體的自身免疫有關(guān)，白質(zhì)周圍T淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞浸潤，并伴發(fā)局部脫髓鞘病變，最終引發(fā)MS[20,21]。T 淋巴細(xì)胞在MS 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，其中T 淋巴細(xì)胞各亞群功能之間的平衡喪失是導(dǎo)致MS 的直接原因。CD4+T細(xì)胞受到激活后分化為Th17 細(xì)胞亞群并分泌其特有的細(xì)胞因子IL-17，誘導(dǎo)自體免疫反應(yīng)，引發(fā)一系列神經(jīng)炎癥[22]。在CP 進(jìn)展過程中，T 淋巴細(xì)胞同樣發(fā)揮重要作用：受到特異性抗原信號刺激的CD4+T 細(xì)胞分化為Thl、Th2、Th17、Tregs 等細(xì)胞亞群，并且研究人員發(fā)現(xiàn)IL-17 這一細(xì)胞因子在Th17 細(xì)胞亞群中明顯高表達(dá)?；罨蟮腡 淋巴細(xì)胞與牙周致病菌、炎癥因子及其他免疫細(xì)胞共同介導(dǎo)牙周炎癥反應(yīng)[23]。

2013 年曾有研究表明CP 與MS 之間存在關(guān)聯(lián)，但這一結(jié)論2 年后被另一項研究所推翻[24,25]，直至今日，仍缺乏對于CP 與MS 兩者相關(guān)性的研究。但根據(jù)上述T 淋巴細(xì)胞在這兩種疾病各自發(fā)生發(fā)展中的作用，CP 與MS 的發(fā)病機(jī)制可能在機(jī)體的某些免疫反應(yīng)或炎性通路上存在交叉，兩者之間的相互關(guān)系有待進(jìn)一步研究。

4.CP 影響CNS 的可能方式

4.1 血液循環(huán)途徑 牙周炎發(fā)生發(fā)展過程中，牙周致病菌及其毒性產(chǎn)物可通過血液循環(huán)影響CNS并損害其功能[3]。

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4.1.1 直接途徑 感染口腔紅色復(fù)合體細(xì)菌(牙齦卟啉單胞菌、福賽坦氏菌、齒垢密螺旋體)的小鼠腦中被檢測到Pg-DNA 序列，證實Pg 能夠突破血腦屏障進(jìn)入大腦[15]。脂多糖(Lipopolysacchari，LPS)是Pg 分泌的一種重要毒力因子，研究發(fā)現(xiàn)Pg-LPS 能夠進(jìn)入腦組織并上調(diào)大腦皮層炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)，導(dǎo)致小鼠的記憶和學(xué)習(xí)障礙[26]。于CP 患者而言，常規(guī)的拔牙、牙周手術(shù)、刷牙甚至使用牙線，都可能導(dǎo)致口腔致病菌進(jìn)入全身血液循環(huán)，從而對CNS 產(chǎn)生影響。

4.1.2 間接途徑 口腔病原微生物及其代謝產(chǎn)物可誘導(dǎo)全身免疫炎癥反應(yīng)，循環(huán)系統(tǒng)中的炎癥因子水平的上升可激活CNS 炎癥級聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞分泌大量的促炎細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1、6 和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor，TNF)-α 等，造成腦細(xì)胞炎性損傷和壞死[3,27]。最新研究證實革蘭氏陰性細(xì)菌能分泌一種直徑20～250nm 的外膜囊泡(outer membrane vesicle，OMV)，其含有豐富的細(xì)菌LPS 并可調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)[28]。牙周致病菌可能通過這一間接途徑參與CNS 免疫反應(yīng)。

除上述外，近期研究發(fā)現(xiàn)以Pg 為代表的革蘭氏陰性細(xì)菌表面存在一種外膜蛋白——孔蛋白，它能夠從細(xì)菌胞漿移至細(xì)胞膜外，并控制細(xì)胞膜上小溶質(zhì)的通過，影響細(xì)胞代謝[29]。學(xué)者們由此推測這或許是細(xì)菌誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡的途徑之一。

盡管很多研究證明牙周致病菌可通過血液循環(huán)途徑影響CNS，但仍有學(xué)者對其存在異議，具體發(fā)生機(jī)制尚需更深入的研究。

4.2 神經(jīng)旁路途徑 口腔病原菌可通過與大腦相連的三叉神經(jīng)、嗅覺神經(jīng)和面神經(jīng)等進(jìn)入大腦，周圍神經(jīng)在將致病微生物運(yùn)送至CNS 的過程中發(fā)揮了重要作用[30]。螺旋體是一種具有高活動性的革蘭陰性細(xì)菌，能夠沿神經(jīng)纖維移動，具有較強(qiáng)的親神經(jīng)性。研究人員在AD 患者的大腦中檢測到6 種口腔密螺旋體，由此提出口腔密螺旋體可能通過三叉神經(jīng)的分支感染大腦[31]。

4.3 軟腦膜細(xì)胞介導(dǎo)途徑 學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，軟腦膜細(xì)胞在將全身炎癥信號轉(zhuǎn)移至小膠質(zhì)細(xì)胞(microglia,MG)的過程中發(fā)揮重要作用。由此提出一條由全身炎癥誘導(dǎo)CNS 神經(jīng)炎癥的新路徑，即軟腦膜細(xì)胞介導(dǎo)路徑[32]。

MG 是CNS 駐留免疫細(xì)胞，MG 功能紊亂可引起或加重神經(jīng)元損傷，其介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥是神經(jīng)退行性變的重要機(jī)制之一[33]。Liu 等首次提出巨噬細(xì)胞可分泌炎性物質(zhì)作用于軟腦膜，誘使其釋放出相應(yīng)的促炎因子，刺激CNS 內(nèi)的MG[34]。Pg-LPS刺激后的軟腦膜細(xì)胞進(jìn)一步處理MG，與單純用Pg-LPS 處理的MG 相比，前者TNF-α 和IL-1β的mRNA 表達(dá)水平顯著增加，說明軟腦膜細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子在MG 活化過程中發(fā)揮重要作用，支持軟腦膜在外周炎癥影響神經(jīng)系統(tǒng)炎癥過程中發(fā)揮信使功能[34]。牙周致病菌及其產(chǎn)物通過刺激軟腦膜細(xì)胞釋放炎癥因子，使MG 發(fā)生活化并產(chǎn)生TNF-α、IL-1β 等。其中TNF-α 在神經(jīng)炎癥、血腦屏障破壞、脫髓鞘等病理改變中發(fā)揮重要作用，參與了NDD 的發(fā)生發(fā)展[27,34]。

除神經(jīng)毒性作用外，軟腦膜細(xì)胞還可刺激MG分泌IL-10 等抗炎因子，與促炎因子一同調(diào)節(jié)CNS內(nèi)的免疫平衡[35]。

綜上所述，軟腦膜細(xì)胞在外周炎癥影響神經(jīng)炎癥的過程中可能發(fā)揮著重要的作用。牙周致病菌或許可通過軟腦膜細(xì)胞介導(dǎo)路徑影響CNS。雖然目前有關(guān)該途徑的研究為數(shù)不多，為探索牙周炎與NDD 的相關(guān)性開辟了新方向。

4.4 NLRP3 炎癥小體途徑 炎癥小體是先天性免疫系統(tǒng)的重要組成部分，先天性免疫介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥在NDD 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。激活的NLRP3 炎癥小體活化MG 并使其分泌IL-1β 和IL-18，進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)炎癥，被認(rèn)為是NDD 中最具特征的炎癥體[36]。

NLRP3 的激活有助于Aβ 的積累，在AD 的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。敲除NLRP3 基因的小鼠在很大程度上避免了空間記憶喪失和其他與AD相關(guān)的后遺癥，檢測發(fā)現(xiàn)其大腦中IL-1β 的水平降低，Aβ 的清除率提高[37]，提示通過抑制NLRP3炎癥體活性或許能有效地干預(yù)AD 的進(jìn)展。另有研究發(fā)現(xiàn)抑制NLRP3 激活可減少大腦的MG 焦亡，減輕神經(jīng)元功能損傷，進(jìn)而改善大腦認(rèn)知功能[38]。

Yamaguchi 等首次證明了Pg 通過激活NLRP3引發(fā)炎癥反應(yīng)，促進(jìn)牙周病的發(fā)展[39]。與健康人相比，CP 患者的牙周組織和唾液中NLRP3 及齦溝液中IL-1β 的表達(dá)明顯增高[40]。

已有研究發(fā)現(xiàn)肺內(nèi)NLRP3 激活引起的外周炎癥可引發(fā)腦內(nèi)神經(jīng)炎癥，從而擴(kuò)大中樞炎癥反應(yīng),加重腦內(nèi)多巴胺能神經(jīng)元的退化[41]。那是否有這樣的可能：CP 的發(fā)生激活牙周組織內(nèi)NLRP3 小體，引發(fā)外周炎癥繼而導(dǎo)致神經(jīng)炎癥，損害CNS；或是牙周致病菌(如Pg)進(jìn)入CNS 直接激活腦內(nèi)NLRP3炎癥小體，活化MG 進(jìn)而引發(fā)神經(jīng)炎癥，導(dǎo)致神經(jīng)元的損傷。目前并無相關(guān)研究報道，未來仍需要進(jìn)一步探究。

4.5 微生物-腸-腦軸途徑 微生物-腸-腦軸是將大腦和腸道功能整合的雙向信息交流系統(tǒng)，涉及免疫、內(nèi)分泌及神經(jīng)通路機(jī)制。腸道菌群結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致機(jī)體免疫功能障礙和穩(wěn)態(tài)失衡，從而引發(fā)多種系統(tǒng)性疾病。近年來大量對微生物-腸-腦軸的研究表明，腸道微生物參與調(diào)節(jié)人類行為和認(rèn)知，其失衡可能導(dǎo)致神經(jīng)炎癥和認(rèn)知障礙[42]。

口腔作為消化道的起點(diǎn)，其菌群失衡會誘導(dǎo)腸道微生物群組成、屏障功能和免疫系統(tǒng)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致以全身低度炎癥為特征的疾病風(fēng)險增加。有研究發(fā)現(xiàn)口內(nèi)涂布Pg 的小鼠腸道菌群發(fā)生變化、腸緊密連接蛋白mRNA 表達(dá)降低以及血清內(nèi)毒素水平升高，由此支持因口腔菌群失調(diào)引起的腸道微生物改變介導(dǎo)全身性疾病這一假說[43]。動物實驗發(fā)現(xiàn)，在建立小鼠實驗型CP 模型1 年后，CP 組小鼠大腦神經(jīng)元突觸受到損傷、MG 被激活，并伴有進(jìn)行性認(rèn)知障礙，并且其唾液和糞便的微生物多樣性明顯高于正常組，證明CP 影響口腔和腸道菌群的結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，CP 組小鼠血清中LPS的濃度顯著增加且血腦屏障受到損傷，這表明CP誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)和引發(fā)的全身炎癥能夠損傷血腦屏障，導(dǎo)致神經(jīng)元損傷[44]。這一發(fā)現(xiàn)為微生物-腸-腦軸在CP 與AD 關(guān)系中的可能作用提供了直接證據(jù)。

目前研究已證明牙周炎與腸道菌群、腸道菌群與神經(jīng)系統(tǒng)以及牙周炎與神經(jīng)系統(tǒng)之間各存在相互影響的關(guān)系，然而對于這三者之間的相互作用關(guān)系及作用機(jī)制的研究仍處于空白。未來的研究可著重于探索CP、腸道菌群及NDD 之間的關(guān)系及可能的相關(guān)機(jī)制，或許能通過微生物-腸-腦軸這一途徑防治與CP 相關(guān)的認(rèn)知功能障礙。

5.小結(jié)與展望

CP 可能通過調(diào)節(jié)宿主全身免疫反應(yīng)參與NDD的發(fā)生發(fā)展，牙周致病菌及細(xì)胞因子可通過血液循環(huán)、神經(jīng)旁路等多種途徑影響CNS，造成神經(jīng)元的損傷。雖然AD、PD 及MS 的臨床表現(xiàn)略有差異，但三者所導(dǎo)致的認(rèn)知及行為功能障礙皆能影響患者對于日?？谇恍l(wèi)生保健的實施，從而引發(fā)或加劇患者牙周疾病。NDD 和CP 皆為老年人群高發(fā)疾病，如何完全排除年齡因素對于兩者相關(guān)性研究的干擾，仍是一個有待解決的研究難題。由于目前對于NDD 發(fā)病和進(jìn)展機(jī)制的認(rèn)識有限，且缺少研究資料來證實和闡明CP 影響NDD 的具體機(jī)制，因此未來研究一方面應(yīng)著重于為二者是否存在相關(guān)性及具體作用機(jī)制繼續(xù)尋找直接證據(jù)；另一方面可嘗試對NDD 患者進(jìn)行牙周干預(yù)治療并觀察其治療效果及預(yù)后，從而為NDD 患者的治療方式尋找新策略。