染料木素在口腔科應(yīng)用的研究進(jìn)展*

張雪冰 李 琦

染料木素(genistein，GEN)來源于豆科植物，是一種天然的黃酮類化合物，具有多種生物學(xué)效應(yīng)，廣泛應(yīng)用于制藥、營養(yǎng)及保健等領(lǐng)域[1-4]。近年來，染料木素在頭頸部鱗癌、牙周炎、扁平苔蘚、單純皰疹等口腔相關(guān)疾病的研究中顯示出良好的治療潛力。本文就染料木素在口腔相關(guān)領(lǐng)域的研究進(jìn)行綜述，為其在口腔臨床中的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1.染料木素概述

GEN,“4,5,7-三羥基異黃酮或5,7-二羥基-3(4-羥基苯基)鉻-4-酮，又稱為染料木黃酮、金雀異黃素等,是一種天然的黃酮類化合物。主要存在于大豆，葛根、黃芪等植物中，約占大豆異黃酮總量的60%[5]。1899 年，GEN 被Newbury 和Perkin 從Genista tincto?ria當(dāng)中提取出來并以該植物命名[6]。1982年，染料木素實現(xiàn)了其人工合成，并在二甲基亞砜等有機溶劑中展現(xiàn)出較好的溶解性，但幾乎不溶于水[6]。GEN(C15H10O5)由2個芳香環(huán)通過吡喃環(huán)連接而形成,與17β-雌二醇(Estradio?l, E2) 的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，被稱為植物雌激素，具有抗炎、抗氧化、抗腫瘤、調(diào)節(jié)血脂及骨穩(wěn)態(tài)等有多種生物學(xué)功能[1-4]”。

2.染料木素在口腔科的相關(guān)應(yīng)用研究

2.1 抑制頭頸部鱗癌的發(fā)展 頭頸部鱗狀細(xì)胞癌(head and neck squamo?us cell carcino?ma ，HNSCC)，作為世界第六大最常見的癌癥，每年有60多萬例，死亡人數(shù)約38萬，嚴(yán)重危害著人類身心健康[7]。

GEN 被發(fā)現(xiàn)在口腔鱗癌細(xì)胞中引發(fā)細(xì)胞周期停滯、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞侵襲與增殖，其具體作用機制與細(xì)胞分裂周期蛋白25C(Cell Divisio?n Cycle 25C，CDC25C）的下調(diào)和降解有關(guān)[8]。對頭頸部腫瘤(head and neck cancer，HNC)來源的 腫 瘤 起 始 細(xì) 胞(HNC -tumo?r initiating cells，HNC-TIC)，GEN 也可以通過激活微小RNA-34a(micro? RNA-34a，miRNA-34a)/RTCB 信 號 軸抑制其生長、遷移、侵襲以及成球能力，并阻礙其上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)變，增加HNC-TIC的化療敏感性[9]。此外，研究者將GEN 與納米制劑相結(jié)合，在增強GEN的溶解和遞送的同時，抑制3PK- zeste基因同源蛋白2 (enhancer o?f zeste ho?mo?lo?g 2, EZH2)信號通路，誘導(dǎo)口腔鱗癌細(xì)胞凋亡[10,11]。

2.2 影響髁突軟骨骨量 顳下頜關(guān)節(jié)主要由顳骨關(guān)節(jié)面、下頜骨髁突、關(guān)節(jié)囊和囊外韌帶組成，對顱面骨的生長發(fā)育以及口腔頜面功能的正常行使十分重要[12]。

研究發(fā)現(xiàn)GEN對下頜髁突軟骨的作用并不唯一，通過雌激素受體β（estro?gen recepto?r β, ERβ）介導(dǎo),低劑量GEN(10 mg/kg)可以增加骨形成并抑制骨吸收，而過量的GEN(50 mg/kg)會抑制大鼠下頜髁突軟骨的骨吸收和骨形成[13,14]。

2.3 增強種植體周圍骨結(jié)合 種植成功的關(guān)鍵是種植體與骨界面之間形成穩(wěn)定的骨結(jié)合，它直接影響種植體的初期穩(wěn)定性以及遠(yuǎn)期療效[15]。

Dudec等證明，飼喂GEN可以增加種植體周圍骨量，增強大鼠種植體的骨結(jié)合[16]。Mei 等將GEN加載到經(jīng)濃硫酸處理的聚醚醚酮(po?lyetheretherketo?ne, PEEK)與納米多孔五氧化二鉭(Nano?po?-ro?us tantalum pento?xide, NTP)復(fù)合材料(SPN)的表面（SPNG），發(fā)現(xiàn)SPNG 中GEN 的緩釋能增強SPN 對骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(BMSC)黏附、增殖和成骨分化的促進(jìn)作用，顯著增加兔股骨中SPN周圍的新生骨量，促進(jìn)骨結(jié)合。且由于磺酸基團(tuán)（SO3H）的協(xié)同作用以及GEN的緩釋，SPNG對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌也顯示出良好的抑制作用。認(rèn)為SPNG 可在促進(jìn)骨整合的同時產(chǎn)生抑菌作用，提高種植的成功率[17]。Cai 等將GEN 加載到經(jīng)噴砂法處理的介孔鎂鈣硅酸鹽(m-MCS)/ EEK復(fù)合材料(MPCm)表面(MPCm-gen),也得出類似的結(jié)論。認(rèn)為MPCm-gen 可作為骨科植入物或口腔科種植體的候選材料[18]。

2.4 減輕牙周組織炎癥與牙槽骨吸收 慢性牙周炎是成人牙齒脫落的主要原因，表現(xiàn)為牙周組織炎癥、牙周袋形成、附著喪失和牙槽骨吸收[19]。牙菌斑是其主要的致病因素，例如牙齦卟啉單胞菌，放線菌等。脂多糖(Lipo?po?lysaccharide, LPS)是細(xì)菌的胞壁成分，可由這些細(xì)菌分泌使牙周組織中的巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、成纖維細(xì)胞等分泌一系列炎癥相關(guān)因子，導(dǎo)致牙周組織破壞，與牙周炎的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[20]。

Gutiérrez 等發(fā)現(xiàn)，GEN 可抑制人牙齦成纖維細(xì) 胞(human gingival fibro?blasts，HGF)中，由LPS 誘導(dǎo)的一氧化氮(nitric o?xide, NO)合成、絲裂原活化蛋白激酶(Mito?gen-activated Pro?tein Kinase, MAPK)信號通路的活化、白介素1β(Interleukin1β, IL-1β)及 前 列 腺 素E2 (pro?staglandin E2, PGE2)的 合 成[21]。Luo?等 也 發(fā) 現(xiàn)，GEN 可以抑制由IL-1β 誘導(dǎo)的人牙周膜(perio?do?ntal ligament, PDL)細(xì)胞中MAPKs 的激活，認(rèn)為染料木素具有治療牙周炎的潛在作用[22]。

此外，Cho?i證實GEN(50 mM)可抑制巨噬細(xì)胞中83%的NO 和91%的白細(xì)胞介素6(Interleukin6,IL-6)的分泌，減輕結(jié)扎誘導(dǎo)的大鼠牙周炎中74%的牙槽骨吸收[23]，認(rèn)為GEN在未來可用于人類牙周炎的治療。隨后，Bhattarai等探明GEN對LPS/結(jié)扎誘導(dǎo)的小鼠牙周炎中牙槽骨的保護(hù)作用是通過對NFkappaB 受體活化因子配體(Recepto?r Activato?r o?f NF-kappaB Ligand, RANKL)蛋白的調(diào)節(jié)實現(xiàn)的[24]。

2.5 促進(jìn)正畸過程中的新骨形成 牙槽骨重建是影響正畸治療效果的關(guān)鍵因素，其過程主要是破骨細(xì)胞吸收陳舊骨，成骨細(xì)胞形成新骨，在維持骨量平衡的同時使牙齒移動到相應(yīng)的位置[25]。Suparwitri 等發(fā)現(xiàn)，GEN 可影響年輕(4 個月)或年長豚鼠(2.5 歲)正畸牙的移動，增加豚鼠牙齒張力側(cè)成骨細(xì)胞的數(shù)量，認(rèn)為GEN 可以促進(jìn)成骨，加速牙齒移動[26]。

此外，由于細(xì)胞活性的降低以及血管數(shù)量的減少，成人牙槽骨重建過程比青少年慢得多，這意味著成人正 畸 牙 齒 的 移 動(o?rtho?do?ntic to?o?th mo?vement,OTM)更加緩慢，治療的持續(xù)時間更長[27]。轉(zhuǎn)化生長因子-β(transfo?rminggro?wth facto?r-β1,TGF-β 1)可增強成骨細(xì)胞活性，誘導(dǎo)破骨細(xì)胞凋亡，促進(jìn)新骨形成，并在牙槽骨重建過程中有效地增加I型膠原、骨橋蛋白、纖連蛋白等的表達(dá)[28]。Indriasari的研究結(jié)果表明，老兔的TGF-β1水平低于幼兔。而攝入GEN后，老兔組TGF-β1水平升高，并且該值與未攝入GEN的幼兔相似。表明GEN可以在正畸過程中改善老兔的TGF-β1水平，促進(jìn)成骨，具有加快成人OTM的潛能[29]。

2.6 誘導(dǎo)修復(fù)性牙本質(zhì)的形成 口腔診療過程中常發(fā)生漏髓，醫(yī)師通常會使用蓋髓劑，以誘導(dǎo)或加速修復(fù)性牙本質(zhì)的形成，維持牙髓活力及功能[30]。Hung等發(fā)現(xiàn)GEN(1 μm)不但可以上調(diào)小鼠胚胎成骨細(xì)胞前 體 細(xì) 胞(mo?use embryo? o?steo?blast precurso?r cells, MC3T3-E1)中堿性磷酸酶(alkaline pho?sphatase, ALP)、骨鈣素(o?steo?calcin, OCN)和骨唾液酸蛋白(Bo?ne sialo?pro?tein, BSP)的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞礦化；而且可以增加牙髓干細(xì)胞(dental pulp stem cells, DPSCs)中ALP、OCN、BSP、牙本質(zhì)唾液焦磷酸蛋白(dentin sialo?pho?spho?pro?tein, DSPP)和牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1 (dentin matrix acidic pho?spho?-pro?tein 1, DMP1)的表達(dá)。認(rèn)為GEN在特定濃度下可以誘導(dǎo)成骨和成牙本質(zhì)細(xì)胞分化，誘導(dǎo)修復(fù)性牙本質(zhì)形成，可作為蓋髓材料進(jìn)行進(jìn)一步研究[30]。

2.7 減少扁平苔蘚中單核細(xì)胞浸潤 扁平苔蘚(o?ral lichen planus, OLP)是一種常見口腔黏膜慢性炎癥性疾病，可產(chǎn)生疼痛和燒灼感，有惡變風(fēng)險，可顯著降低患者的生活質(zhì)量[31]。OLP的組織學(xué)特征是固有層大量淋巴細(xì)胞浸潤和基底層液化變性[31]。Yamamo?to?對單核細(xì)胞浸潤的機制進(jìn)行探究，發(fā)現(xiàn)與非炎癥牙齦來源的角質(zhì)形成細(xì)胞keratino?cytes separated fro?m the no?ninflamed gingivae, No?r-KC)的上清液相比，OLP來源KC的上清液可顯著增強 外 周 血 單 核 細(xì) 胞（blo?o?d mo?no?nuclear cells,PBMC)的跨內(nèi)皮遷移活性，增加PBMC的遷移數(shù)量。GEN預(yù)處理后，可使遷移的PBMC減少約64%左右，認(rèn)為GEN對扁平苔蘚具有潛在的治療作用[32]。

2.8 抑制單純皰疹病毒復(fù)制 單純皰疹病毒(Herpes simplex virus, HSV)分為1型和2型，可引起多種疾病，如齦口炎、唇皰疹、腦膜炎、眼和生殖器皰疹等[33]。Lyu等人評估了五種黃酮類化合物的抗皰疹作用，發(fā)現(xiàn)GEN對HSV的抑制作用最為顯著[34]。HSV主要在皮膚的基底層進(jìn)行復(fù)制，因此藥物到達(dá)基底層才能發(fā)揮最好的治療效果[35]。然而，一般藥物滲透性差，只能停留在于皮膚的角質(zhì)層。因此，Argenta等將染GEN摻入納米乳液，涂抹于局部皮膚。發(fā)現(xiàn)表皮和真皮層中GEN 含量顯著增加，且HSV-1 和HSV-2的復(fù)制受到明顯抑制，認(rèn)為用納米乳液負(fù)載GEN是一種治療單純皰疹的潛在方法[35]。

3.總結(jié)

GEN 是一種廣泛存在的天然異黃酮，在口腔科多種疾病的發(fā)展過程中顯示出良好的治療潛力，但相關(guān)研究多停留于體外實驗，體內(nèi)研究較少，未見有相關(guān)的臨床試驗。此外，相關(guān)體內(nèi)研究的給藥方式以全身應(yīng)用居多，但研究表明，口服后GEN 的生物利用率低[36],療效難以保證，且口腔科相關(guān)疾病大多比較局限，局部應(yīng)用相比全身給藥而言，是更合適的選擇。雖然有研究將GEN 與納米制劑或復(fù)合材料相結(jié)合，嘗試局部應(yīng)用，但相關(guān)研究數(shù)量有限，局部應(yīng)用形式相對比較單一。因此，充實基礎(chǔ)研究及開展臨床研究是加快GEN 在口腔相關(guān)疾病中應(yīng)用的關(guān)鍵。