牙周病促進(jìn)炎癥性腸病機(jī)制的研究進(jìn)展*

林 安,張嘉欣,彭佳涵 綜述，黃睿潔 審校

(口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心/四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院兒童口腔科,成都 610041)

牙周病是由細(xì)菌感染和宿主防御功能之間相互作用引起的牙周支持組織破壞和喪失的慢性感染性疾病，包括牙齦炎與牙周炎。牙周病作為一種多因素影響的口腔常見疾病，當(dāng)某些局部促進(jìn)因素或全身因素改變牙周組織的防御機(jī)制時，可以加重牙周組織的炎癥[1]。炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)包括克羅恩病(Crohn’s disease)和潰瘍性結(jié)腸炎(ulcerative colitis，UC)，是一類涉及遺傳、環(huán)境、微生物及免疫反應(yīng)之間復(fù)雜相互作用的慢性復(fù)發(fā)性腸道炎性疾病，現(xiàn)有流行病學(xué)數(shù)據(jù)表明我國IBD臨床病例數(shù)、發(fā)病率和患病率呈上升趨勢[2]。近年來的研究認(rèn)為牙周病與多種全身性疾病相關(guān)，多項(xiàng)研究證實(shí)牙周病與IBD具有相互促進(jìn)關(guān)系[3-5]。牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis)是牙周病的重要致病菌之一，參與牙周病的發(fā)生發(fā)展，同時，P.gingivalis還被證實(shí)與IBD相關(guān)[6]。本文就牙周病與IBD之間的相互促進(jìn)關(guān)系及P.gingivalis作為IBD與牙周病關(guān)聯(lián)核心的相關(guān)研究進(jìn)展做一綜述。

1 牙周病與IBD相互促進(jìn)關(guān)系

1.1 IBD患者檢出牙周病的概率更高

因牙周病與微生物感染相關(guān)，SOMINENI等[7]采集IBD患者口腔菌斑進(jìn)行基因測序分析后發(fā)現(xiàn)，IBD患者口腔內(nèi)具有更高水平的與機(jī)會性感染有關(guān)的細(xì)菌。在7萬多名女性中進(jìn)行的一項(xiàng)觀察性隊(duì)列研究結(jié)果顯示，IBD患者其口腔健康狀況較差的可能性更高[8]。ZHANG等[3]的一項(xiàng)橫斷面研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，在IBD患者中觀察到牙周袋深度≥5 mm和臨床附著喪失≥4 mm的比例明顯增加，因此其是牙周炎的危險(xiǎn)指標(biāo)。IMAI等[4]的一項(xiàng)臨床隨機(jī)對照實(shí)驗(yàn)亦發(fā)現(xiàn)早期牙周炎的發(fā)生可能與克羅恩病臨床癥狀加重有關(guān)。

1.2 牙周病患者發(fā)生IBD的概率更高

與健康人群相比，牙周病患者發(fā)生IBD的概率更高。LIN等[5]進(jìn)行的一項(xiàng)隊(duì)列研究顯示，調(diào)整混雜因素后，牙周炎患者患UC的風(fēng)險(xiǎn)明顯增高(校正后危險(xiǎn)比為1.56)。KANG等[9]進(jìn)行了包括9 950 548人在內(nèi)的隊(duì)列研究，發(fā)現(xiàn)牙周炎患者患UC的風(fēng)險(xiǎn)高于無牙周炎人群(調(diào)整后的危險(xiǎn)比為1.091，95%CI:1.008～1.182)，且≥65歲的吸煙牙周炎患者患UC的風(fēng)險(xiǎn)是不吸煙無牙周炎人群的1.9倍。

1.3 IBD與牙周病的meta分析數(shù)據(jù)

ZHANG等[10]為探究牙周病與IBD之間的相關(guān)性，共納入6項(xiàng)研究進(jìn)行meta分析，結(jié)果表明IBD患者患牙周炎的總風(fēng)險(xiǎn)明顯高于對照組。呂宗凱等[11]共納入9篇研究進(jìn)行meta分析，其中7篇為病例對照研究，2篇為橫斷面研究，結(jié)果顯示IBD與牙周炎具有較為明顯的相關(guān)性，7項(xiàng)研究數(shù)據(jù)合并顯示克羅恩病患者患牙周炎風(fēng)險(xiǎn)升高，6項(xiàng)研究顯示UC患者牙周炎患病率增加。LORENZO-POUSO等[12]共納入包括33 216人在內(nèi)的9項(xiàng)研究進(jìn)行meta分析，結(jié)果顯示牙周病與克羅恩病、UC均密切相關(guān)。

2 IBD與牙周病的關(guān)聯(lián)核心P.gingivalis

牙周病主要的微生物因素中，根據(jù)微生物群的定植、分布及與牙周狀況的關(guān)系，可分為6個不同的牙周微生物復(fù)合體，與牙周炎關(guān)系最為緊密的為紅色復(fù)合體，其中就包括P.gingivalis。P.gingivalis是牙周炎的常見致病菌，在牙周病進(jìn)展過程中起到關(guān)鍵作用。通過基因組學(xué)分析發(fā)現(xiàn)，口腔和腸道存在微生物群的重疊[13]。同時有研究表明在IBD患者的腸道微生物區(qū)系中發(fā)現(xiàn)了口腔微生物[14]。通過將P.gingivalis口服或灌胃處理后，IBD小鼠的疾病活動指數(shù)評分、炎性浸潤等都得到了加強(qiáng)[6]，表明P.gingivalis可以促進(jìn)IBD的發(fā)展。

然而，小鼠反復(fù)口服P.gingivalis后糞便和盲腸微生物群中并沒有P.gingivalis定植[15]。因此P.gingivalis促進(jìn)IBD發(fā)展可能并不是由于其在腸道環(huán)境內(nèi)生長引起的。研究發(fā)現(xiàn)，雖然P.gingivalis未在腸道中定植，但可以從口腔中遷移到腸道并改變腸道微生物區(qū)系組成，導(dǎo)致菌群失調(diào)。微生物穩(wěn)態(tài)本身在維護(hù)腸道健康方面起到關(guān)鍵作用，可有效限制致病菌，起到天然免疫的作用。而腸道發(fā)生菌群失調(diào)后，與疾病相關(guān)的條件致病菌就可在腸道中存活并引起免疫級聯(lián)反應(yīng)[15-17]，進(jìn)而加重炎性反應(yīng)。

因此，牙周致病菌P.gingivalis與IBD的發(fā)展密切相關(guān)，可加重IBD的炎性反應(yīng)，導(dǎo)致疾病的加劇。

3 P.gingivalis促進(jìn)IBD的作用機(jī)制

3.1 P.gingivalis的黏附與定植、傳播

黏附并侵入宿主細(xì)胞是細(xì)菌發(fā)揮毒力作用的重要環(huán)節(jié)。P.gingivalis的表面有一種重要的菌毛蛋白(Fimbrillin)，它能夠促進(jìn)P.gingivalis對目標(biāo)部位的黏附和侵襲，是介導(dǎo)其與宿主相互作用的關(guān)鍵因素[18]。此外，該結(jié)構(gòu)還能促進(jìn)與其他細(xì)菌的共聚集，從而介導(dǎo)生物膜的形成，使其能夠逃避正常的宿主免疫反應(yīng)。

有研究表明，健康小鼠口服P.gingivalis后，P.gingivalis可在腸道內(nèi)出現(xiàn)但在數(shù)小時內(nèi)消失，而不會定植在胃腸道上，這可能是因?yàn)槲改c道的黏液層可以防止外來細(xì)菌到達(dá)并附著在腸上皮細(xì)胞上[19]。但是在硫酸葡聚糖(dextran sulfate sodium salt，DSS)誘導(dǎo)的結(jié)腸炎小鼠模型中，黏液層會快速耗竭，此時口腔飼喂的P.gingivalis可以與腸上皮細(xì)胞直接接觸，進(jìn)而促進(jìn)IBD的發(fā)生和發(fā)展[6]。此外，P.gingivalis可以分泌一種能分解MUC2黏蛋白的蛋白酶，破壞黏液層并可能引發(fā)結(jié)腸炎[20]。

有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，腸道炎癥會破壞正常腸道菌群的穩(wěn)態(tài)，使口腔細(xì)菌擊敗并取代腸道內(nèi)的細(xì)菌，而牙周炎等口腔炎癥會增加口腔病原體的數(shù)量，當(dāng)達(dá)到一定閾值后，將增加這些口腔病原體到達(dá)腸道的概率，這兩種條件的協(xié)同作用可以促進(jìn)口腔細(xì)菌在腸道的異位定植[21]。

3.2 P.gingivalis對炎癥通路的調(diào)控作用

Th17/Treg的失衡被證實(shí)是牙周炎和許多自身免疫性疾病發(fā)病機(jī)制的重要原因之一。腸道細(xì)菌反應(yīng)性CD4+T細(xì)胞被認(rèn)為在IBD的發(fā)展中發(fā)揮重要作用[22]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)P.gingivalis可以誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞凋亡，上調(diào)Th17相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子RoRγt的表達(dá)及促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞介素-17(IL-17)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)的表達(dá)，并通過TLR4通路下調(diào)Treg相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Foxp3的表達(dá)和抗炎因子轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)和白細(xì)胞介素-10(IL-10)的表達(dá)，增加結(jié)腸和固有層淋巴細(xì)胞中Th17/Treg的比例，進(jìn)而加重DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎[23]。在某些情況下，腸道中的Th17細(xì)胞可以發(fā)生致病性轉(zhuǎn)化，產(chǎn)生γ-干擾素(IFN-γ)進(jìn)而引起腸道炎癥，這些細(xì)胞還能通過增強(qiáng)細(xì)胞的滲透性和促進(jìn)炎癥細(xì)胞的招募和激活，從而促進(jìn)UC的發(fā)展[24]。P.gingivalis的PPAD基因表達(dá)的P.gingivalis肽酰精氨酸脫亞氨酶可介導(dǎo)蛋白質(zhì)的瓜氨酸化，而蛋白質(zhì)瓜氨酸化可以抑制Th2細(xì)胞因子的表達(dá)，增加Th17細(xì)胞因子的產(chǎn)生，導(dǎo)致Th17/Treg的失衡，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄和促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，進(jìn)一步誘發(fā)腸道組織的異常免疫應(yīng)答反應(yīng)[25]。

與未接種P.gingivalis的實(shí)驗(yàn)性關(guān)節(jié)炎小鼠相比，接種了P.gingivalis的實(shí)驗(yàn)性關(guān)節(jié)炎小鼠的血清、關(guān)節(jié)和腸道組織中IL-6和環(huán)瓜氨酸的水平增加[17]。有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)性關(guān)節(jié)炎小鼠體內(nèi)接種P.gingivalis會加重腸道RvD5n-3DPA-IL-10軸的破壞，進(jìn)而削弱腸道屏障，有助于P.gingivalis發(fā)揮其致病作用[26]。

3.3 P.gingivalis對腸道細(xì)菌多樣性的影響

有實(shí)驗(yàn)表明，攝入P.gingivalis導(dǎo)致腸道細(xì)菌多樣性減少[27]，而腸道細(xì)菌多樣性的減少與各種胃腸道疾病如IBD和結(jié)直腸癌相關(guān)[28]。此外，有研究顯示，口服P.gingivalis會改變腸道微生物群，使得擬桿菌門菌增多，厚壁菌門菌減少，并通過下調(diào)Tjp1和 Ocln基因表達(dá)來破壞腸道屏障功能，引起炎癥并改變宿主代謝[19,28]。通過對口服P.gingivalis后小鼠小腸基因的表達(dá)進(jìn)行分析，有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)了腸道屏障中緊密連接蛋白ZO-1的mRNA表達(dá)下調(diào)[17]。這些結(jié)果表明，口服P.gingivalis改變腸道微生物群，破壞腸上皮細(xì)胞屏障功能。之后，首次有研究揭示其背后可能的機(jī)制，該研究通過對從小腸分離的固有層淋巴細(xì)胞進(jìn)行流式細(xì)胞術(shù)分析，發(fā)現(xiàn)P.gingivalis可介導(dǎo)腸IL-9+CD4+T細(xì)胞百分比增加，而這類細(xì)胞亞群會破壞腸道屏障，導(dǎo)致微生物及其代謝產(chǎn)物的改變，從而導(dǎo)致腸道炎癥[29]。

3.4 P.gingivalis對免疫功能的影響

固有免疫系統(tǒng)是宿主抵御病原體的第一道防線。病原體相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)被Toll樣受體(toll-like receptors，TLRs)識別，通過TLR信號通路誘導(dǎo)細(xì)胞或組織特異性炎性反應(yīng)。P.gingivalis細(xì)胞表面的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)可誘導(dǎo)PAMP信號的產(chǎn)生，引發(fā)固有免疫反應(yīng)和炎癥轉(zhuǎn)錄因子如NF-κB的表達(dá)，而NF-κB活化在IBD發(fā)展中的關(guān)鍵作用已被充分證明[30]。

腸道的樹突狀細(xì)胞(DC)存在于派爾集合淋巴結(jié)(Peyer patch)內(nèi)，并分布于整個固有層，人源性DC可被黏膜病原體的LPS極化，進(jìn)而將信息傳遞給T細(xì)胞，快速引發(fā)病原體特異性免疫反應(yīng)[31]。有研究表明，P.gingivalis可在DC中存活和復(fù)制，在進(jìn)入DC和誘導(dǎo)Th1型炎性反應(yīng)方面，表達(dá)主菌毛成分的P.gingivalis比缺少菌毛成分的P.gingivalis更有效，P.gingivalis通過菌毛蛋白與DC特異性細(xì)胞間黏附分子-3-結(jié)合非整合素因子(dendritic cell-specific ICAM-3 grabbing nonintegrin，DC-SIGN)結(jié)合，被內(nèi)化并大量進(jìn)入DC的胞內(nèi)囊泡[32]。

4 總 結(jié)

牙周病和IBD之間有很高的共發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，并且有潛在的相關(guān)性。其中P.gingivalis作為牙周炎的重要致病菌，可能是兩種疾病之間的關(guān)聯(lián)核心。P.gingivalis可通過消化道進(jìn)入腸道發(fā)揮作用，但目前認(rèn)為其發(fā)揮作用并不是以黏附與定植的方式。同時P.gingivalis可影響炎癥通路的相關(guān)表達(dá)，引起Th17/Treg的失衡及相關(guān)炎性因子的表達(dá)。腸道菌群失調(diào)是IBD的重要發(fā)病因素，但是有關(guān)P.gingivalis引起菌群失調(diào)的具體機(jī)制，以及菌群失調(diào)是以何種方式破壞腸道黏膜屏障進(jìn)而促進(jìn)IBD的發(fā)生、發(fā)展，有待更多學(xué)者的進(jìn)一步探究。

目前，越來越多研究表明，牙周炎還與類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、阿爾茲海默癥及動脈粥樣硬化等多種全身疾病相互關(guān)聯(lián)[33]。更值得注意的是，已有多項(xiàng)研究表明，腸道菌群失調(diào)可能是牙周炎與其中某些全身疾病相關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，并由此衍生出了口-腸軸[34]、腸-關(guān)節(jié)軸[35]、腦-腸軸[36]等假說，而理解P.gingivalis對IBD的影響機(jī)制將推動口腔疾病與全身疾病相互關(guān)聯(lián)的相關(guān)機(jī)制探索。