白藜蘆醇治療牙周炎及其生物利用度的研究進展

李瓊 于維先,2

1.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院牙周病科 長春 130021；2.吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點實驗室 長春 130021

牙周炎是一種慢性炎癥性疾病，其發(fā)病機制主要與牙菌斑生物膜形成、口腔微生態(tài)失調(diào)和機體的免疫炎癥反應(yīng)異常有關(guān)[1]。牙周炎已成為全球第六大常見疾病，影響著11%世界人口的牙周健康[2]。牙周炎可造成牙齒周圍結(jié)締組織破壞和牙槽骨進行性吸收，引起牙齦退縮，牙周袋形成，牙齒松動，最終導(dǎo)致牙齒脫落，咀嚼功能受損，對患者的生活質(zhì)量產(chǎn)生負面影響[2]。白藜蘆醇（resveratrol）是一種在深色葡萄、漿果和花生皮中發(fā)現(xiàn)的植物來源的多酚天然化合物。研究[3]表明，白藜蘆醇具有抗炎、抗氧化、預(yù)防心血管疾病和抗衰老、抗癌活性等多種功能。隨機對照試驗[4]發(fā)現(xiàn)：含有白藜蘆醇的口腔噴霧劑可顯著減少學(xué)齡前兒童的牙菌斑數(shù)量和牙齦炎癥，并改善唾液pH值。目前，白藜蘆醇已被用作膳食補充劑和化妝品成分[3]。

近年來，由于白藜蘆醇強大的生物學(xué)活性，它在預(yù)防和治療牙周炎方面受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。本文總結(jié)了白藜蘆醇在治療牙周炎時發(fā)揮的藥理學(xué)機制和研究進展，以及白藜蘆醇作為牙周炎治療藥物使用的一些問題及改進方法，旨在為進一步研究白藜蘆醇，以便作為治療牙周炎的藥物，并開發(fā)更好的藥品劑型提供參考依據(jù)。

1 白藜蘆醇的結(jié)構(gòu)

白藜蘆醇是一種多酚二苯乙烯化合物，以白色粉末的形式存在，具有連接兩個酚環(huán)的雙鍵，可通過紫外線照射進行幾何異構(gòu)化。因此，白藜蘆醇存在兩種亞型，分別為順式白藜蘆醇（cisresveratrol） 和反式白藜蘆醇 （trans-resveratrol），其結(jié)構(gòu)式見圖1，其中反式異構(gòu)體是一種空間上更穩(wěn)定的形式[5]。在各種常見的實驗室條件下，反式白藜蘆醇可以保持穩(wěn)定，而順式白藜蘆醇只有在完全避光且接近中性pH時才能保持穩(wěn)定，低pH和光照都會導(dǎo)致順式白藜蘆醇異構(gòu)化為反式白藜蘆醇[6]?？梢娫谧匀粭l件下，反式異構(gòu)體除了具有更強的生物活性外，也比順式異構(gòu)體更穩(wěn)定[5]。

圖1 反式（上）和順式（下）白藜蘆醇結(jié)構(gòu)式Fig 1 Structural formula of trans-resveratrol (top) and cis-resveratrol(bottom)

2 白藜蘆醇治療牙周炎的作用機制

牙周炎是一種慢性細菌感染性疾病。牙周致病菌不僅可以表達多種毒力因子，如脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）、肽聚糖、蛋白酶等，造成健康組織的破壞；還能刺激宿主產(chǎn)生各種細胞因子，如基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）-1、MMP-8、白細胞介素（interleukin，IL）-1β、前列腺素E2（prostaglandin E2，PGE2）等，從而引發(fā)局部炎癥反應(yīng)[7]。氧化應(yīng)激是機體抗氧化防御系統(tǒng)失衡的結(jié)果，可以通過各種機制導(dǎo)致細胞和組織損傷。牙周炎與氧化應(yīng)激有直接的相關(guān)性，動物實驗[8]表明：當(dāng)抑制炎癥牙周組織中的氧化應(yīng)激水平后，小鼠牙周炎可明顯減輕。白藜蘆醇作為一種有效的抗炎抗氧化劑，在牙周炎治療方面的研究受到學(xué)術(shù)界越來越多的關(guān)注。在一項隨機雙盲的臨床試驗[9]中發(fā)現(xiàn)：每天補充白藜蘆醇可顯著降低牙周炎合并2型糖尿病患者的牙周袋深度，因此補充白藜蘆醇可以對牙周病的破壞發(fā)展起到一定的控制作用。白藜蘆醇在治療牙周炎中的作用機制，主要包括抗炎、抗氧化、抗菌作用，以及抑制骨吸收和成骨作用。

2.1 抗炎和抗氧化作用

白藜蘆醇可通過抑制炎癥因子的產(chǎn)生來發(fā)揮其抗炎作用。Li等[10]通過體外實驗證明：白藜蘆醇可以劑量依賴性方式下調(diào)炎癥因子IL-1β、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α （tumor necrosis factor-α，TNF-α）的表達。在牙周炎大鼠模型[11-12]中，白藜蘆醇顯著降低了IL-1β、IL-17、IL-4、干擾素-γ（interferon-γ，IFN-γ）等蛋白質(zhì)的分泌。臨床試驗[13]也表明：每日服用白藜蘆醇有利于降低伴有糖尿病牙周炎患者血清中炎癥因子IL-6的表達。進一步研究[14]發(fā)現(xiàn)：白藜蘆醇可通過激活ERK1/2通路，減少相關(guān)炎癥因子的分泌。

此外，白藜蘆醇具有很強的抗氧化活性，表現(xiàn)為抑制主要的抗氧化酶和減少活性氧（reactive oxygen species，ROS） 對組織的損傷。體外研究[10,15]顯示：白藜蘆醇可通過靶向調(diào)控PI3K/AKT和Wnt/β-catenin信號通路預(yù)防細胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，如增加抗氧化劑超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）的含量，并減少ROS和氧化應(yīng)激標志物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的產(chǎn)生。Corrêa等[16]在體內(nèi)研究中也發(fā)現(xiàn)：白藜蘆醇可通過降低還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH）氧化酶水平、上調(diào)SIRT1（Sirtuin 1）和SOD的表達來減輕由吸入香煙煙霧造成的牙周炎大鼠的氧化應(yīng)激狀態(tài)，減輕牙周組織破壞程度。然而，目前關(guān)于白藜蘆醇在治療牙周炎中發(fā)揮抗炎抗氧化作用的機制研究仍不夠透徹，需要進一步探索其涉及到的信號通路及相關(guān)分子。

2.2 抗菌作用

在多項針對牙齦卟啉單胞菌的研究[17-18]中發(fā)現(xiàn)：白藜蘆醇可呈劑量依賴性地阻止生物膜形成，減少細菌與基質(zhì)蛋白的結(jié)合，并通過降低毒力因子基因，如菌毛（Ⅱ型和Ⅳ型）和牙齦素的表達來減弱牙齦卟啉單胞菌的毒力。此外，白藜蘆醇還可以通過抑制牙齦卟啉單胞菌對角質(zhì)細胞緊密連接的破壞，從而對角質(zhì)細胞緊密連接的完整性起到保護作用[17-18]。Pothapur等[19]在研究與白藜蘆醇相互作用的牙周紅色復(fù)合病原體的蛋白質(zhì)和毒力因子時發(fā)現(xiàn)：與白藜蘆醇相互作用的蛋白質(zhì)主要與細胞過程有關(guān)，其次是代謝和毒力因子，沒有鑒定出與信息存儲相關(guān)的蛋白質(zhì)。牙齦卟啉單胞菌與白藜蘆醇反應(yīng)的蛋白質(zhì)包括去甲亞精胺脫羧酶（carboxynorspermidine decarboxylase）和SOD Fe-Mn（superoxide dismutase Fe-Mn）；福賽斯坦納菌與白藜蘆醇反應(yīng)的蛋白質(zhì)是去甲亞精胺脫羧酶。Abdullahi等[20]通過分子力學(xué)Poisson/Boltzmann表面積分析表明：白藜蘆醇與白細胞功能相關(guān)受體 （leukocyte function-associated receptor，LFA-1）具有較高的親和力和穩(wěn)定性，提示它們有能力占據(jù)白細胞毒素（leukotoxin，LtxA）的結(jié)合部位，從而降低伴放線聚集桿菌的毒力。雖然目前關(guān)于白藜蘆醇對牙齦卟啉單胞菌的抗菌作用研究較多，但具體機制仍不十分清楚；此外，牙周炎是多細菌感染性疾病，需要進一步研究白藜蘆醇對于其他牙周致病菌的抗菌機制。

2.3 抑制骨吸收和成骨作用

白藜蘆醇能夠調(diào)節(jié)破骨細胞生成相關(guān)因子的產(chǎn)生，表現(xiàn)為顯著降低大鼠牙齦組織中IL-17的水平，從而減輕大鼠的牙槽骨吸收[21]。Wang等[22]通過體內(nèi)體外研究表明：白藜蘆醇可促進健康人群和牙周炎患者牙周組織中牙周膜干細胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）聚集體的形成，并提高其成骨潛能。進一步研究[23]表明：經(jīng)過白藜蘆醇處理后，PDLSCs的自我更新和多向分化能力得到明顯改善。進一步進行機制分析，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可激活ERK/WNT串?dāng)_，分別上調(diào)成骨和免疫調(diào)節(jié)中runx2和fasl基因的表達水平；此外在牙周炎動物模型上，白藜蘆醇可通過激活內(nèi)源性體干細胞和抑制炎癥T細胞浸潤來減輕部分骨吸收。Adhikari等[24]也發(fā)現(xiàn)：通過結(jié)扎法建立小鼠牙周炎模型，5 d后拔除患牙，并在拔牙窩內(nèi)給予白藜蘆醇治療，免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示治療組的促炎細胞因子水平（TNF-α和IL-6）、中性粒細胞和巨噬細胞標志物髓過氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）反應(yīng)性均低于對照組，并且觀察到白藜蘆醇治療組CD31、F4/80 和骨鈣素 （osteocalcin，OCN）陽性細胞的數(shù)量較對照組更多，同時顯微CT也證實白藜蘆醇治療組拔牙窩骨量增加。雖然已經(jīng)有不少研究，但白藜蘆醇目前在抑制牙周炎骨吸收和促進牙周炎成骨方面的實驗仍較少，并且缺乏相關(guān)機制方面的研究，仍需要進一步探索。

3 白藜蘆醇的吸收與代謝

白藜蘆醇口服后可通過被動擴散或載體介導(dǎo)的跨細胞頂端膜轉(zhuǎn)運而被腸道細胞大量吸收，然后迅速廣泛地代謝成白藜蘆醇葡萄糖醛酸苷或硫酸鹽[25]。研究[26]表明：攝入的白藜蘆醇有很大一部分（約90%）以完整的形式到達結(jié)腸，隨后進行腸道發(fā)酵。當(dāng)通過門靜脈吸收后，產(chǎn)生的多酚代謝物將進入肝臟進一步甲基化、葡萄糖醛酸化或與硫酸鹽反應(yīng)。隨后，代謝物將滲透到體循環(huán)中，并到達目標組織和細胞發(fā)揮生物學(xué)活性。多余的白藜蘆醇和其代謝物可以通過膽汁循環(huán)回小腸或通過尿液排出體外。

4 白藜蘆醇應(yīng)用中存在的問題及解決方法

快速吸收、低生物利用度和低水溶性是白藜蘆醇體內(nèi)應(yīng)用的關(guān)鍵因素[27]。研究[28]表明：白藜蘆醇的口服生物利用度低于5%，水溶性也較低，溶解度約為0.03 g·L-1，這也影響了其吸收和生物利用度。pH和溫度變化都可強烈影響白藜蘆醇的穩(wěn)定性和溶解性。Zupan?i?等[29]研究表明：白藜蘆醇在水中僅在室溫或在酸性條件下的體溫環(huán)境中保持穩(wěn)定，隨著pH值的增加，其溶解度則呈指數(shù)級降低。盡管白藜蘆醇在口服使用時存在代謝速度快、生物利用度低和水溶性差等問題，但掩蓋不了其強大的生物學(xué)活性及藥用價值。目前學(xué)者們正在研究新的給藥系統(tǒng)，以克服白藜蘆醇的藥代動力學(xué)障礙，提高其生物利用度并改善其溶解性。白藜蘆醇在牙周炎治療的應(yīng)用方面，主要有以下兩種改進方式。

4.1 助溶劑的使用

二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）是一種有機溶劑，可用來溶解白藜蘆醇等水溶性低的治療藥物。Adhikari等[24]通過DMSO作為溶劑溶解白藜蘆醇，來治療小鼠實驗性牙周炎，并取得了一定效果。然而DMSO具有細胞毒性作用，必須在低濃度下使用。研究[30]顯示：即使低于10%體積比，也能觀察到DMSO的毒性效應(yīng)。在此基礎(chǔ)上，有學(xué)者提出使用安全性較高的溶劑——環(huán)糊精（cyclodextrin）。環(huán)糊精具有重要的藥用價值，是一種有潛力的增溶劑和賦形劑，已被廣泛用于食品和制藥行業(yè)[31]。環(huán)糊精是一種環(huán)狀低聚糖，有3種常見的天然存在形式，即α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精。2-羥丙基-β-環(huán)糊精 （2-hydroxypropyl-β-cyclodextrin，HPβCD）是一種通過羥丙基改性的環(huán)糊精，具有較好的安全性，在水中的溶解度高于天然存在形式，溶解度大于60%（質(zhì)量分數(shù)）[32]。白藜蘆醇與HPβCD絡(luò)合后，白藜蘆醇的水溶性提高，生物利用度和療效方面均有提高[33]。Yang等[34]通過小鼠模型研究發(fā)現(xiàn)：口服白藜蘆醇和HPβCD的絡(luò)合物與口服白藜蘆醇納米懸浮劑相比，口服絡(luò)合物可使白藜蘆醇組織的生物利用度增加約2倍。Lim等[35]也證明：利用HPβCD作為溶劑溶解白藜蘆醇，有效地抑制了牙周致病菌具核梭桿菌生物膜的形成。此外，羧甲基纖維素（carboxymethyl cellulose，CMC）也可作為溶劑應(yīng)用。CMC是一種陰離子水溶性生物聚合物，是纖維素的衍生物之一。CMC具有親水性、生物黏附性、無毒性和成膠能力等特點，廣泛應(yīng)用于藥物輸送和其他生物醫(yī)學(xué)研究[36]。Li等[37]發(fā)現(xiàn)：白藜蘆醇用0.5%的CMC溶解后進行全身給藥，可有效防止實驗性牙周炎大鼠的牙槽骨吸收。綜合這些研究可以推測，使用安全性高的助溶劑，如HPβCD和CMC可以提高白藜蘆醇的溶解度，增強其生物活性。

4.2 納米顆粒的利用

納米藥物具有靶向輸送功能，從而可以改善治療效果。局部應(yīng)用納米藥物可以將治療藥物直接輸送進入靶組織，發(fā)揮治療作用，且簡單易行[38]。研究[39]表明：固體脂質(zhì)納米顆粒和納米結(jié)構(gòu)脂質(zhì)載體可用于改善白藜蘆醇的水溶性差和生物利用度低等問題。Shi等[40]研制了一種治療性白藜蘆醇脂質(zhì)體系統(tǒng)（resveratrol-loaded liposomal system，Lipo-RSV），用于牙周炎的局部用藥治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：Lipo-RSV具有良好的生物相容性，可通過激活p-信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子（signal transducer and activator of transcription，STAT） 3和下調(diào)p-STAT1，將炎癥巨噬細胞從M1表型重新編碼為M2表型，而巨噬細胞M1表型與M2表型比例的增加與牙周炎癥的程度呈正相關(guān)。此外，Lipo-RSV還能有效清除ROS，降低促炎細胞因子IL-1β、IL-6和TNF-α，同時使抗炎因子IL-10升高，改善牙周組織的炎癥狀態(tài)[40]。如今基于生物相容高的蛋白質(zhì)納米顆粒、納米結(jié)合物和蛋白質(zhì)復(fù)合體越來越受到重視，如白蛋白、酪蛋白、大豆蛋白、鞘磷脂等。這些納米顆粒具有獨特的優(yōu)勢，可以提高藥物穩(wěn)定性，在某些情況下，還可以釋放藥物[41]。絲素蛋白（silk fibroin）在再生醫(yī)學(xué)和促進傷口愈合方面具有顯著的性能。體外和體內(nèi)研究[42]均已證明：構(gòu)成絲素蛋白結(jié)構(gòu)的多肽在刺激脂肪細胞的葡萄糖轉(zhuǎn)運和刺激傷口愈合時的成纖維細胞活性方面都具有很高的治療價值，同時還能降低環(huán)氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）、IL-6和IL-1β的水平，從而發(fā)揮抗炎作用。將白藜蘆醇包裹在絲素蛋白納米顆粒中，不僅可以提高其治療能力，還改善了白藜蘆醇在生物體內(nèi)的穩(wěn)定性，并防止它們經(jīng)歷不必要的代謝過程；此外，這2種天然化合物的組合也沒有明顯的細胞毒性，可見絲素蛋白納米顆粒可以作為白藜蘆醇的載體，同時還能在體內(nèi)可控地釋放白藜蘆醇以延長治療效果[43]。Giménez-Siurana等[44]研究表明：給實驗性牙周炎的糖尿病雄性大鼠口服負載白藜蘆醇的絲素蛋白納米顆粒后，可以顯著降低牙周炎局部組織中的IL-6和IL-1β，減輕局部炎癥反應(yīng)。能提高白藜蘆醇生物利用度及溶解度的納米顆粒有很多，仍然需要進一步的探索研究。

5 白藜蘆醇在牙周炎相關(guān)全身性疾病中的治療作用

一些全身性疾病，如糖尿病、動脈粥樣硬化、阿爾茲海默癥等，與牙周炎的發(fā)生發(fā)展相互影響。研究[13]顯示：給患有牙周炎的2型糖尿病患者每日口服白藜蘆醇480 mg可明顯緩解胰島素抵抗。還有學(xué)者[45]給予動脈粥樣硬化患者每天服用白藜蘆醇100 mg，持續(xù)1年，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：白藜蘆醇能降低患者的收縮壓、舒張壓，膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白，同時還能減少血管平滑肌細胞系中NADPH氧化酶的表達。Abozaid等[46]觀察到：白藜蘆醇-硒納米顆粒具有抗淀粉樣蛋白生成的潛力，可增加錯誤折疊蛋白質(zhì)的清除率，改善膽堿能缺陷，從而減緩阿爾茲海默癥的神經(jīng)病理改變和神經(jīng)認知功能減退。白藜蘆醇雖然對一些牙周炎相關(guān)的全身性疾病有治療作用，但仍然需要進一步研究其治療這些相關(guān)疾病的具體機制。

6 總結(jié)與展望

目前，牙周炎防治是一個全球性的公共衛(wèi)生問題。白藜蘆醇作為一種具有藥用價值的天然化合物，有望成為新的牙周炎替代治療藥物，以減輕濫用抗生素造成的不良影響。雖然白藜蘆醇存在生物利用度低，水溶性差和肝腸代謝快等缺點，但是可以通過改進助溶劑和使用納米顆粒等方法解決或改善這些問題。根據(jù)助溶劑和納米顆粒的特有優(yōu)勢，可以研發(fā)不同的白藜蘆醇劑型，如口腔噴霧劑、局部緩釋劑、口腔含片和口服膠囊等，使白藜蘆醇的藥效得到精準發(fā)揮。此外，白藜蘆醇也可用于治療一些牙周炎相關(guān)的全身疾病，在使用白藜蘆醇治療牙周炎的同時，也可能對牙周炎相關(guān)的全身性疾病起到一定的治療效果，以充分發(fā)揮白藜蘆醇的治療作用。盡管白藜蘆醇具有極佳的應(yīng)用前景，但作為牙周炎治療藥物的研究仍不夠深入和充分，還需要大量研究來探索如何提高白藜蘆醇的生物利用度，以進一步提高其治療效果。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。