活化型基質(zhì)金屬蛋白酶-8作為牙周生物標(biāo)志物的研究進(jìn)展

趙宇琪，田勝蘭，李 瑩，王愛芹

2018年牙周病和植體周病國(guó)際新分類中根據(jù)牙周炎的發(fā)生階段(牙周組織破壞的嚴(yán)重程度和復(fù)雜性)和等級(jí)(未來的進(jìn)展風(fēng)險(xiǎn))對(duì)牙周炎進(jìn)行了更加全面的劃分，該分類除了為醫(yī)生提供個(gè)體化識(shí)別、治療和預(yù)防牙周炎的框架外，也為引入診斷和預(yù)后的生物標(biāo)志物提供了必要引導(dǎo)，為改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)臨床措施提供了信息[1-2]。生物標(biāo)志物可標(biāo)記疾病進(jìn)展、檢測(cè)健康狀況和指導(dǎo)臨床治療[3]。目前為止，牙周炎可能的生物標(biāo)志物如白介素(interleukin)-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)、C-反應(yīng)蛋白、干擾素-γ(interferon-γ, IFN-γ)、維生素C和抗氧化劑等雖不斷被提出[4-8]，但特異性和穩(wěn)定性尚不確定，能明確的標(biāo)志物十分有限。Kc等[9]對(duì)牙周炎患者齦溝液和唾液中的膠原酶溶解活性進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，主要膠原酶是基質(zhì)金屬蛋白酶-8(matrix metalloproteinase-8, MMP-8)，活化型基質(zhì)金屬蛋白酶-8(activated matrix metalloproteinase-8, aMMP-8)在活動(dòng)期牙周炎中的表現(xiàn)更為突出[10]。

1 aMMP-8生物學(xué)特性

基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)是正常組織更新時(shí)負(fù)責(zé)降解大多數(shù)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的一組酶類[11]，已經(jīng)確定的MMPs成員至少26個(gè)[12]。MMP-8作為膠原酶型中的一種，主要由中性粒細(xì)胞產(chǎn)生[13-14]，可降解Ⅰ型膠原纖維，同時(shí)也能降解Ⅱ型和Ⅲ型膠原及α-2巨球蛋白[15]。牙齦、牙周膜和牙槽骨ECM的主要成分是Ⅰ型膠原，牙齦炎癥時(shí)MMP-8在牙周組織破壞過程中發(fā)揮重要作用。研究表明，MMP-8濃度與牙周病嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。

健康口腔中大多數(shù)膠原酶以潛伏形式存在，牙周炎患者口腔內(nèi)穩(wěn)態(tài)被破壞，MMP-8與活化片段結(jié)合形成aMMP-8并大量釋放，降解結(jié)締組織，造成骨破壞，導(dǎo)致一系列病理過程[16-19]。Meta分析表明，口腔液體中的aMMP-8水平可以預(yù)測(cè)和反映正在進(jìn)行的或未來可能發(fā)展的牙周疾病活動(dòng)，與牙周疾病的進(jìn)展嚴(yán)重程度之間存在顯著相關(guān)性，同時(shí)研究數(shù)據(jù)表明成功的牙周治療可顯著降低口腔內(nèi)液體中aMMP-8水平[16, 20-23]。

2 aMMP-8在血清、唾液、齦溝液中的檢測(cè)分析

aMMP-8有望成為診斷和評(píng)估牙周炎進(jìn)展階段的生物標(biāo)記物，可以作為預(yù)測(cè)和預(yù)防性輔助生物技術(shù)工具，用于指示和確定實(shí)施干預(yù)措施的時(shí)間，體現(xiàn)了二級(jí)預(yù)防的主要目的，并抑制牙齦炎向牙周炎轉(zhuǎn)化[24]。

2.1 血清aMMP-8水平

既往研究大多指出血清MMP-8水平與牙周炎癥存在相關(guān)性[25-26]，但有關(guān)牙周炎患者血清中aMMP-8水平的檢測(cè)研究很少。之前的分類中，因未將全身因素納入牙周炎分類以及血清獲取有創(chuàng)，使得血清aMMP-8水平在牙周病中的診斷意義被忽視。2018年牙周病新分類指出應(yīng)提高對(duì)全身風(fēng)險(xiǎn)因素的認(rèn)識(shí)[1]，并將吸煙及糖尿病因素單獨(dú)作為分級(jí)調(diào)整因素進(jìn)行再歸類。血清aMMP-8水平由于可在一定程度上反映全身影響因素，逐漸受到研究者重視。Keles等[27]對(duì)83名無系統(tǒng)疾病非吸煙人群進(jìn)行了一項(xiàng)橫斷面分析，將Ⅲ期C級(jí)牙周炎患者、牙齦炎患者及牙周健康人群的唾液、齦溝液和血清aMMP-8水平進(jìn)行對(duì)比，首次證明牙周炎和牙齦炎患者的血清aMMP-8含量高于健康者，血清aMMP-8水平與臨床牙周參數(shù)呈正相關(guān)。牙齦炎和Ⅲ期牙周炎患者血清aMMP-8水平升高可能表明局部炎癥可反映在全身aMMP-8水平上，但由于參與體循環(huán)的血清中各指標(biāo)易受其他復(fù)雜因素影響，所以目前血清aMMP-8水平通常以支持性的方式參與牙周炎的評(píng)估[16,27-28]?，F(xiàn)階段國(guó)內(nèi)對(duì)于血清aMMP-8水平與牙周炎分期分級(jí)的臨床數(shù)據(jù)仍然不足，同時(shí)血清aMMP-8水平與系統(tǒng)性疾病之間關(guān)系尚無明確闡述，這部分結(jié)果仍有待進(jìn)一步探究。

2.2 唾液aMMP-8水平

唾液可以無創(chuàng)收集，具有源自頸動(dòng)脈局部血管系統(tǒng)的血清成分[8-9,26,29]?；顒?dòng)期牙周炎發(fā)生時(shí)，唾液中可以檢測(cè)出aMMP-8水平的病理性升高，具有較高的敏感性，許多學(xué)者也認(rèn)為唾液aMMP-8水平上升能夠反映牙周炎癥[8,24,30]。Yuan等[31]采用Logistic和線性回歸模型檢測(cè)唾液aMMP-8水平與牙周狀況之間的相關(guān)性、診斷敏感性和特異性，結(jié)果顯示唾液aMMP-8水平與臨床牙周指數(shù)(包括探診深度或出血指數(shù))之間存在明顯正相關(guān)，相應(yīng)的敏感性和特異性值分別為0.8和0.9，直觀表明唾液aMMP-8具有較強(qiáng)的特異性，這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與大多數(shù)學(xué)者得出結(jié)論一致[22,24,32]。在此基礎(chǔ)上Schmalz等[33]提出aMMP-8可能與牙周炎的嚴(yán)重程度和潛在的高致病性牙周致病菌(如牙齦卟啉單胞菌或齒垢密螺旋體)存在相關(guān)性，為aMMP-8診斷及預(yù)防方面提供了重要線索。

根據(jù)牙周病新分類，R?is?nen等[34]在Heikkinen等[35]及Lang等[36]分析基礎(chǔ)上，對(duì)居住在芬蘭的15～17歲的544名青少年進(jìn)行口腔健康狀況檢查(菌斑指數(shù)和探診出血等)，并采集全唾液樣本，利用免疫熒光測(cè)定法(IFMA)測(cè)定樣本aMMP-8水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：aMMP-8的水平似乎可以反映牙齦炎向早期牙周炎轉(zhuǎn)化過程的“強(qiáng)度”變化。當(dāng)唾液aMMP-8作為牙周炎分期和分級(jí)的生物標(biāo)志物時(shí)，其對(duì)Ⅰ期牙周炎的早期檢測(cè)十分必要，通過這種方式可以更好地區(qū)分牙齦炎和牙周炎，達(dá)到預(yù)防牙周炎發(fā)生發(fā)展的目的，進(jìn)一步為aMMP-8成為口腔生物標(biāo)志物提供證據(jù)。

2.3 齦溝液aMMP-8水平

齦溝液的液體成分主要源自血清，其中膠原酶活性的90%～95%來源于MMP-8[37]。齦溝液膠原酶活性和aMMP-8水平的增加與Ⅰ型膠原酶降解產(chǎn)物的水平相關(guān)。在慢性或侵襲性牙周炎患者中，aMMP-8不僅在唾液中表達(dá)升高，而且在患者的齦溝液或含漱液中的水平也同樣升高，此外，經(jīng)牙周治療后，aMMP-8水平出現(xiàn)相應(yīng)降低趨勢(shì)[20,38-40]。有學(xué)者對(duì)牙周袋齦溝液中aMMP-8水平進(jìn)行了檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)齦溝液中aMMP-8水平與臨床牙周參數(shù)相關(guān)[41]。經(jīng)牙周基礎(chǔ)治療后aMMP-8水平降低可以視為有效治療，是牙周袋深度和臨床附著水平改善的基礎(chǔ)，表明齦溝液中aMMP-8水平的升高與牙周炎存在不容忽視的相關(guān)性。

有學(xué)者對(duì)牙周健康者、靜止期牙周炎患者、牙齦炎患者及Ⅲ期牙周炎患者采集樣本并利用IFMA法對(duì)aMMP-8進(jìn)行分析，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明齦溝液和血清中的aMMP-8有區(qū)分牙齦炎和牙周健康的潛力，唾液和齦溝液aMMP-8水平都能一定程度上反映Ⅲ期牙周炎。通過aMMP-8的獨(dú)立免疫和催化活性試驗(yàn)均證實(shí)，在預(yù)測(cè)牙周炎進(jìn)展時(shí)，唾液aMMP-8的敏感性最高，而齦溝液aMMP-8的特異性較高[22]。盡管唾液易于收集且無創(chuàng)，但齦溝液提供了特定部位的信息，推測(cè)齦溝液在區(qū)分牙周健康和牙齦炎方面更可靠[27]。齦溝液中高水平的aMMP-8對(duì)牙齦炎向牙周炎的轉(zhuǎn)化有不容忽視的預(yù)測(cè)作用，可以更好地評(píng)估牙周炎進(jìn)展。

3 口腔aMMP-8與即時(shí)檢驗(yàn)技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用

即時(shí)檢驗(yàn)技術(shù)(point-of-care testing，POCT)的興起為臨床檢驗(yàn)工作提供了便利。POCT由非專業(yè)檢測(cè)人員直接在病人旁邊完成臨床檢測(cè)或床邊檢測(cè)，現(xiàn)場(chǎng)采樣，即刻分析，省去標(biāo)本在實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)時(shí)的復(fù)雜處理程序，可快速得到檢驗(yàn)結(jié)果。POCT技術(shù)主要包括干化學(xué)技術(shù)、多層涂膜技術(shù)、免疫層析與滲濾技術(shù)等[42]。理想的椅旁分析技術(shù)應(yīng)當(dāng)具有特異性、敏感性、可重復(fù)性、廉價(jià)和快速鑒別牙周炎各個(gè)具體階段的特點(diǎn)[7,32]，推動(dòng)POCT技術(shù)發(fā)展有利于快速評(píng)價(jià)牙周炎炎癥狀態(tài)。

為了探究aMMP-8作為牙周炎標(biāo)志物的可行性，Sorsa等[3]招募了150名25～78歲的希臘成年人，參與者接受aMMP-8含漱液測(cè)試，之后進(jìn)行全口臨床檢查發(fā)現(xiàn)aMMP-8對(duì)口腔衛(wèi)生的敏感度比傳統(tǒng)的牙周探診出血指數(shù)更高，且受試結(jié)果穩(wěn)定。aMMP-8含漱液試驗(yàn)可作為輔助和預(yù)防性診斷工具用于臨床實(shí)踐中，僅需5 min即可識(shí)別牙周炎并判斷牙周炎是否正處于進(jìn)展階段，aMMP-8可以很好地預(yù)測(cè)未來的牙周疾病(陽性預(yù)測(cè)值在81.8%～94.7%之間)[3]。膠體金免疫層析技術(shù)作為POCT技術(shù)的一種，被廣泛應(yīng)用于臨床快速檢測(cè)領(lǐng)域，將抗原抗體反應(yīng)與膠體金這一可見標(biāo)記物結(jié)合應(yīng)用，檢測(cè)后5～10 min膠體金會(huì)形成肉眼可見紅色條帶，對(duì)定性及半定量結(jié)果的判斷非常方便[43]，真正意義上為解決標(biāo)志物檢測(cè)靈敏性及時(shí)效性提供便捷。目前，實(shí)時(shí)定量含漱液aMMP-8膠體金免疫層析技術(shù)已被成功開發(fā)并投入市場(chǎng)，并在芬蘭、尼日利亞、德國(guó)、荷蘭、馬拉維、土耳其、瑞典和美國(guó)獨(dú)立開展測(cè)試并成功驗(yàn)證，診斷敏感性和特異性分別為76%～90%和96%[24]。結(jié)合上述多位學(xué)者的觀點(diǎn)及臨床數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，aMMP-8水平在鑒別牙周炎的發(fā)生發(fā)展過程中具有很強(qiáng)的特異性，所以將aMMP-8作為牙周炎生物標(biāo)志物與恰當(dāng)?shù)腜OCT技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用具有較好的發(fā)展前景。

綜合國(guó)內(nèi)外學(xué)者觀點(diǎn)，有充分證據(jù)表明aMMP-8有能力作為牙周炎生物標(biāo)志物，對(duì)牙周炎的分期分級(jí)起到有效輔助作用，同時(shí)針對(duì)aMMP-8椅旁分析也是十分必要的，通過將合適的椅旁檢測(cè)方法與牙周生物標(biāo)志物相結(jié)合[7]，可以大大增加對(duì)患者病情評(píng)估的可靠性和直觀性，避免對(duì)牙周炎的估計(jì)不足以及診療不當(dāng)。同時(shí)在醫(yī)患溝通中，椅旁分析得出的數(shù)據(jù)有利于直觀地向牙周炎患者介紹病情的發(fā)展階段[19]，使患者對(duì)自身牙周炎狀態(tài)有更清楚的認(rèn)識(shí)，更利于建立醫(yī)患間信任并提高患者的牙周維護(hù)意識(shí)，從而實(shí)現(xiàn)牙周炎防治的目的。