他汀類藥物對(duì)牙周炎骨代謝調(diào)節(jié)作用的體內(nèi)外研究進(jìn)展

葉欣，段學(xué)靜，吳益華，李曉光

山東第一醫(yī)科大學(xué)附屬省立醫(yī)院口腔科，濟(jì)南 250021

牙周炎作為最常見的口腔疾病，是老年人群失牙的主要原因，還會(huì)影響患者的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)、認(rèn)知功能等［1］。牙槽骨吸收是評(píng)價(jià)牙周炎嚴(yán)重程度和預(yù)后的關(guān)鍵因素，牙槽骨再生則是牙周炎治療的目標(biāo)和難點(diǎn)。大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床研究表明，牙周炎與高脂血癥存在相關(guān)性，牙周炎伴高脂血癥患者牙周探診深度和附著喪失程度較血脂正常的牙周炎患者更嚴(yán)重；對(duì)伴有高脂血癥的牙周炎患者進(jìn)行非手術(shù)牙周治療，聯(lián)合應(yīng)用他汀類降脂藥可進(jìn)一步改善牙周臨床指標(biāo)［2］。他汀類藥物是一類通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性抑制3-羥基-2-甲基戊二酰輔酶A 還原酶從而減少膽固醇合成的藥物，常用于治療高脂血癥及預(yù)防心臟病等［3］。研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物還具有骨代謝調(diào)節(jié)作用，有利于減緩牙槽骨吸收和促進(jìn)骨再生［4］。本文分別從體外實(shí)驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床試驗(yàn)方面就他汀類藥物對(duì)牙周炎骨代謝調(diào)節(jié)作用相關(guān)研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 他汀類藥物對(duì)牙周炎骨代謝調(diào)節(jié)作用的體外研究

1.1 他汀類藥物調(diào)節(jié)成骨、破骨過(guò)程 體外研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物可以促進(jìn)成骨細(xì)胞增殖，抑制成骨細(xì)胞凋亡。他汀類藥物（匹伐他汀、美伐他汀和辛伐他?。┩ㄟ^(guò)誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β 表達(dá)激活Smad3通路，抑制成骨細(xì)胞凋亡［5］。辛伐他汀可抑制低氧誘導(dǎo)的成骨細(xì)胞線粒體功能失調(diào)、自噬和凋亡［6］，并通過(guò)降低MLO-Y4 骨細(xì)胞NADPH 氧化酶（Nox）1、Nox2 表達(dá)從而減輕氧化應(yīng)激，逆轉(zhuǎn)同型半胱氨酸誘導(dǎo)的骨細(xì)胞凋亡［7］。辛伐他汀還可增強(qiáng)MC3T3-E1 小鼠前成骨細(xì)胞活性，減少細(xì)胞凋亡，通過(guò)抑制Nox4 降低鎘誘發(fā)的細(xì)胞毒性［8］。

他汀類藥物能夠通過(guò)多種信號(hào)途徑促進(jìn)成骨分化。有學(xué)者以0.3 nmol/L的辛伐他汀培養(yǎng)大鼠骨髓基質(zhì)干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞的堿性磷酸酶活性、礦化結(jié)節(jié)數(shù)目及成骨基因表達(dá)均顯著升高，此作用與Wnt/β-catenin 信號(hào)通路相關(guān)［9］。α5 整合素/FAK 信號(hào)參與辛伐他汀誘導(dǎo)的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化［10］。有學(xué)者使用辛伐他汀刺激人脂肪來(lái)源的基質(zhì)細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞堿性磷酸酶活性降低而礦化增強(qiáng)，認(rèn)為辛伐他汀可能通過(guò)不依賴堿性磷酸酶的其他信號(hào)途徑促進(jìn)礦化［11］。氟伐他汀則通過(guò)抑制RhoA-ROCK信號(hào)，誘導(dǎo)內(nèi)源性骨形態(tài)發(fā)生蛋白2表達(dá)，促進(jìn)人脂肪來(lái)源的間充質(zhì)干細(xì)胞成軟骨分化［12］。辛伐他汀同樣能通過(guò)骨形態(tài)發(fā)生蛋白2/Smads通路促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化［13］，還可顯著提高頜骨骨髓基質(zhì)細(xì)胞的自噬水平，減少不利環(huán)境條件下活性氧的產(chǎn)生，間接促進(jìn)骨生成［14］。另有研究表明，辛伐他汀可下調(diào)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞內(nèi)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ 及其下游chemerin/趨化因子樣受體1 信號(hào)，抑制脂肪細(xì)胞分化［15］，間接促進(jìn)細(xì)胞成骨分化。

研究顯示，將他汀類藥物與支架材料相結(jié)合，可促進(jìn)其骨誘導(dǎo)能力。鈦底物加載含辛伐他汀的多層膜能夠有效促進(jìn)間充質(zhì)干細(xì)胞增殖和成骨分化［16］。負(fù)荷0.001 g/L 辛伐他汀的介孔二氧化鈦薄膜即可顯著促進(jìn)MC3T3-E1 成骨細(xì)胞增殖，而0.01 g/L 辛伐他汀則能夠顯著增強(qiáng)細(xì)胞成骨分化活性［17］。工程化負(fù)載阿托伐他汀的鎂—錳/層狀雙氫氧化物納米粒子與聚乳酸—羥基乙酸共聚物（PLGA）的復(fù)合材料在體外有良好的促成骨分化能力［18］。PLGA 與羥基磷灰石/β-磷酸三鈣（HA/β-TCP）的復(fù)合支架材料、絲素蛋白納米顆粒支架材料等均有利于他汀類藥物的持續(xù)釋放［19-20］。研究表明，辛伐他汀能改善PLGA+HA/β-TCP 的親水性，表現(xiàn)出適合骨組織工程的結(jié)構(gòu)、化學(xué)、熱特性和生物學(xué)特性［21］。結(jié)合支架材料的他汀類藥物能夠促進(jìn)成骨細(xì)胞增生、成骨基因表達(dá)和礦物沉積，在骨缺損修復(fù)中具有巨大潛能。

另一方面，他汀類藥物可抑制破骨細(xì)胞功能。美伐他汀和辛伐他汀在體外可促進(jìn)骨細(xì)胞骨保護(hù)素（OPG）表 達(dá)，抑 制NF-κB 受 體 活 化 因 子 配 體（RANKL）表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)OPG/RANKL 信號(hào)從而抑制破骨細(xì)胞分化［22］。氟伐他汀體外通過(guò)減少活性氧產(chǎn)生，抑制RANKL 和細(xì)菌脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的小鼠骨髓巨噬細(xì)胞破骨分化［23］。阿托伐他汀可下調(diào)白細(xì)胞介素（IL）-1β 誘導(dǎo)的破骨細(xì)胞NF-κB 和MAPK 信號(hào)，抑制破骨細(xì)胞分化，在炎癥性骨病中起骨保護(hù)作用［24］。

1.2 他汀類藥物促進(jìn)血管生成 血管生成與成骨作用相互偶聯(lián)，在骨修復(fù)再生中起重要作用［25］。研究表明，攜帶辛伐他汀的介孔羥基磷灰石微球不僅能夠促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞成骨分化，還可促進(jìn)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞融合細(xì)胞EA.hy926 遷移和血管生成［26］。攜帶辛伐他汀和地塞米松的雙重給藥聚己內(nèi)酯—膠原纖維支架也能同時(shí)促進(jìn)早期成骨分化和血管形成［27］。除單獨(dú)作用外，他汀類藥物還可增強(qiáng)骨形成細(xì)胞—血管內(nèi)皮細(xì)胞的協(xié)同作用。有學(xué)者在錳合金表面制作負(fù)載辛伐他汀的明膠納米球/殼聚糖涂層，并將其與骨髓基質(zhì)干細(xì)胞（BMSCs）和人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVECs）共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)涂層釋放的辛伐他汀使BMSCs 分泌趨化因子和血管生成因子增多，促進(jìn)HUVECs 遷移和血管形成；同時(shí)，辛伐他汀能誘導(dǎo)HUVECs 分泌骨形態(tài)發(fā)生蛋白，也有利于BMSCs 的成骨分化［28］。研究者在純鈦基底上將負(fù)載匹伐他汀的β-環(huán)糊精接枝殼聚糖和明膠逐層組裝，構(gòu)建具有成骨特性和血管生成特性的多層膜，實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，其可通過(guò)多種旁分泌信號(hào)介導(dǎo)間充質(zhì)干細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞相互作用，間接促進(jìn)成骨和血管生成［29］。

除以上作用外，還有研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物對(duì)口腔微生物具有廣泛的抗菌作用，能夠抑制生物膜形成。辛伐他汀在不影響共生菌斑的同時(shí)能夠抑制牙齦卟啉單胞菌，可作為慢性牙周炎的輔助治療藥物［30］。另外，他汀類藥物還可抑制內(nèi)皮細(xì)胞、成骨細(xì)胞等產(chǎn)生IL-6、IL-8，促進(jìn)T淋巴細(xì)胞產(chǎn)生IL-4、IL-5、IL-13，調(diào)節(jié)機(jī)體免疫—炎癥反應(yīng)［31］。他汀類藥物的抗菌作用和免疫—炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)作用均有助于減少牙周炎引起的牙槽骨吸收。

2 他汀類藥物對(duì)牙周炎骨代謝調(diào)節(jié)作用的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究

研究者進(jìn)行了大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)探索他汀類藥物的作用及機(jī)制。他汀類藥物有全身應(yīng)用和局部應(yīng)用兩種給藥方式，全身應(yīng)用通常采用口服和皮下、腹腔或肌肉注射等方式，局部應(yīng)用則采用直接牙周袋注射和通過(guò)可植入載體兩種方式。全身應(yīng)用他汀類藥物因機(jī)體藥物代謝和藥物對(duì)骨組織親和力低，通常需要一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)給藥以達(dá)到有效局部劑量；局部直接注射同樣需反復(fù)給藥，而通過(guò)載體如支架材料給藥則可使藥物在骨愈合部位持續(xù)釋放，總用量減少。研究發(fā)現(xiàn)，他汀類藥物可改善牙周臨床指標(biāo)且無(wú)嚴(yán)重不良反應(yīng)。一項(xiàng)基于14 項(xiàng)實(shí)驗(yàn)性牙周炎模型研究的Meta 分析表明，局部或全身使用他汀類藥物可顯著改善牙槽骨量［32］。

2.1 他汀類藥物全身應(yīng)用對(duì)牙周炎動(dòng)物骨代謝的調(diào)節(jié)作用 有學(xué)者對(duì)伴放線放線桿菌LPS誘導(dǎo)的牙周炎大鼠給予辛伐他汀灌胃，發(fā)現(xiàn)可顯著減輕LPS誘導(dǎo)的牙槽骨吸收，并降低破骨細(xì)胞活性及炎癥標(biāo)志物、骨吸收標(biāo)志物的表達(dá)［33］。研究者于牙齦卟啉單胞菌LPS 誘導(dǎo)的牙周炎小鼠腹腔注射氟伐他?。? mg/kg），發(fā)現(xiàn)牙槽骨中破骨細(xì)胞數(shù)顯著減少，牙槽骨破壞減輕［23］。在牙周結(jié)扎誘導(dǎo)的牙周炎大鼠模型中，阿托伐他?。?0 mg/kg）全身給藥后能顯著減輕牙槽骨吸收，且炎癥因子IL-1β 和腫瘤壞死因子α（TNF-α）、基 質(zhì) 金 屬 蛋 白 酶（MMP）2、MMP-9、RANKL/RANK 等均有下調(diào)，同時(shí)OPG 表達(dá)升高［34］。在糖皮質(zhì)激素誘導(dǎo)骨質(zhì)疏松大鼠的結(jié)扎牙周炎模型中，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，口服阿托伐他汀可降低炎癥因子TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8 水平，抑制髓過(guò)氧化物酶表達(dá)，促進(jìn)谷胱甘肽、超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶表達(dá)，同時(shí)增強(qiáng)Wnt10b、β-catenin 表達(dá)和骨特異性堿性磷酸酶的活性［35］。上述研究結(jié)果表明，全身應(yīng)用他汀類藥物能夠通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)、減輕氧化應(yīng)激、直接促進(jìn)成骨信號(hào)和抑制破骨吸收等多種方式減輕牙周炎牙槽骨吸收。

2.2 他汀類藥物局部應(yīng)用對(duì)牙周炎動(dòng)物骨代謝的調(diào)節(jié)作用 有學(xué)者對(duì)結(jié)扎誘導(dǎo)牙周炎大鼠全身或局部使用辛伐他汀，發(fā)現(xiàn)局部或全身應(yīng)用辛伐他汀都可以減輕牙槽骨吸收；而不同于全身給藥，局部應(yīng)用辛伐他汀還能顯著增加牙槽骨嵴高度，同時(shí)不影響全身骨代謝［36］。局部應(yīng)用他汀類藥物的作用機(jī)制主要是抑制炎癥反應(yīng)和破骨細(xì)胞功能、促進(jìn)成骨及礦化等。研究者對(duì)大鼠正畸牙齒移動(dòng)模型局部應(yīng)用辛伐他汀，可顯著抑制TNF-α、NF-κB 等炎癥因子表達(dá)和破骨細(xì)胞生成［37］。在異位牙周再生模型中，組裝有多層牙周膜干細(xì)胞細(xì)胞片的含辛伐他汀的聚己內(nèi)酯膜骨架能夠促進(jìn)成骨基因表達(dá)，將其置于牙本質(zhì)和陶瓷牛骨之間，植入裸鼠皮下8周后，研究者觀察到牙本質(zhì)表面有明顯的異位牙骨質(zhì)樣礦化組織生成［38］。

為研究局部應(yīng)用他汀類藥物對(duì)牙周炎進(jìn)展的影響，有學(xué)者采用結(jié)扎法建立大鼠牙周炎模型，用攜帶辛伐他汀的熱敏性水凝膠進(jìn)行牙周袋注射，發(fā)現(xiàn)牙槽骨量顯著增多，牙周炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)減少［39］。還有研究顯示，將辛伐他汀和焦磷酸鹽結(jié)合用于結(jié)扎誘導(dǎo)的牙周炎模型，可以保留更多牙槽骨并減輕牙周炎癥［40］。有學(xué)者將辛伐他汀和疊氮聚乙二醇單甲基醚（mPEG）載體結(jié)合進(jìn)行牙周袋注射，發(fā)現(xiàn)1.5 mg辛伐他汀/辛伐他汀-mPEG 可顯著抑制牙周炎骨破壞及炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)［41］。同樣，在大腸桿菌LPS 誘導(dǎo)的大鼠牙周炎模型中，提前局部注射辛伐他汀—阿侖膦酸酯-β-環(huán)糊精，大鼠在牙周炎誘導(dǎo)過(guò)程無(wú)明顯牙槽骨厚度減少，骨量較對(duì)照組多，且破骨細(xì)胞數(shù)和炎癥因子均在較低水平［42］。他汀類藥物局部應(yīng)用同樣可以促進(jìn)已形成的牙周骨缺損愈合。研究者給予大鼠頜骨極限牙周缺損以聚（d，l-丙交酯）和聚（d，l-丙交酯—乙交酯）共聚物微球充填，發(fā)現(xiàn)攜帶血小板來(lái)源生長(zhǎng)因子和辛伐他汀的微球可以順序釋放血小板來(lái)源生長(zhǎng)因子和辛伐他汀，大鼠新生牙槽骨增多，并有牙周膜和牙骨質(zhì)的再生［43］。

3 他汀類藥物對(duì)牙周炎骨代謝調(diào)節(jié)作用的臨床試驗(yàn)研究

牙周炎患者經(jīng)非手術(shù)治療后牙周臨床指標(biāo)變化與其血脂水平相關(guān)，對(duì)于伴有高脂血癥的牙周炎患者，聯(lián)合應(yīng)用他汀類藥物可進(jìn)一步改善牙周臨床指標(biāo)［44］。有研究表明，2 型糖尿病伴牙周炎患者應(yīng)用他汀類藥物治療后，促炎因子干擾素γ、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-7、IL-21、TNF-α 水平較未治療組降低，而抗炎因子IL-4、IL-5 水平升高，他汀類藥物有助于減輕因全身因素加重的局部炎癥，從而減少牙周炎骨吸收［45］。

研究者拔除患者雙側(cè)第三磨牙，以浸有10 mg辛伐他汀的生理鹽水處理牙槽窩，根尖X 線片結(jié)果顯示，術(shù)后3 個(gè)月辛伐他汀組拔牙窩的平均灰度值較對(duì)照組高，表明局部應(yīng)用他汀可以促進(jìn)牙槽骨再生［46］。Meta 分析表明，局部應(yīng)用他汀類藥物輔助治療慢性牙周炎，牙周臨床附著水平、探診深度、骨內(nèi)缺損深度等指標(biāo)較基礎(chǔ)治療+安慰劑組均有所改善［47］。有學(xué)者分別將1.2%瑞舒伐他汀和1.2%阿托伐他汀凝膠用于Ⅱ度根分叉病變牙周刮治和根面平整的輔助治療，結(jié)果顯示，兩種方法均使探診深度進(jìn)一步減少，臨床附著水平增加，骨缺損高度降低，其中瑞舒伐他汀的作用較阿托伐他汀更強(qiáng)［48］。臨床研究表明，他汀類藥物局部應(yīng)用輔助治療牙周炎，與全身應(yīng)用相比，減少了藥物用量，減輕了全身應(yīng)用可能帶來(lái)的不良反應(yīng)［49］，但其藥物選擇、用量和輸送系統(tǒng)等還需進(jìn)一步優(yōu)化。

綜上所述，他汀類藥物在體外可通過(guò)多種信號(hào)途徑促進(jìn)成骨前體細(xì)胞分化，而與支架材料的結(jié)合有利于藥物持續(xù)釋放和改善材料的生物學(xué)性質(zhì)，更好地發(fā)揮成骨作用；同時(shí)，他汀類藥物可抑制破骨細(xì)胞分化及骨吸收，調(diào)節(jié)成骨—破骨代謝平衡。他汀類藥物還能通過(guò)抗菌作用、調(diào)節(jié)免疫—炎癥反應(yīng)、直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞及促進(jìn)成骨—成血管偶聯(lián)等，減輕牙周炎癥、促進(jìn)骨修復(fù)再生。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，全身或局部應(yīng)用他汀類藥物可以抑制炎癥反應(yīng)和破骨細(xì)胞功能，減輕牙周炎骨吸收。他汀類藥物局部應(yīng)用尤其與其他藥物或載體結(jié)合后能夠有效減輕牙槽骨吸收，促進(jìn)牙槽骨缺損修復(fù)再生。他汀類藥物輔助治療牙周炎可明顯改善牙周臨床附著水平、探診深度，促進(jìn)骨缺損愈合。然而，他汀類藥物實(shí)際用于牙周炎治療前尚有許多問題需要解決，如他汀類藥物聯(lián)合多種支架材料在體內(nèi)牙周骨組織再生中的作用尚需明確，他汀類藥物在牙周組織中的代謝過(guò)程和對(duì)不同細(xì)胞的作用還需要進(jìn)一步探索，藥物劑量和載體系統(tǒng)仍需進(jìn)行優(yōu)化。