牙龈卟啉单胞菌在牙周炎病理和防治中的研究进展*

黄镜静,武 曦 综述,谭颖徽审校

(第三军医大学新桥医院口腔科,重庆 400037)

牙龈卟啉单胞菌在牙周炎病理和防治中的研究进展*

黄镜静,武 曦 综述,谭颖徽△审校

(第三军医大学新桥医院口腔科,重庆 400037)

卟啉单胞菌,牙髓;牙周炎;病理过程;牙疾病预防

牙周炎是细菌及其产物引起的慢性感染性疾病,并引起宿主的免疫应答和炎性反应,造成牙周组织的直接和间接破坏｡牙龈卟啉单胞菌(porphyromonas gingivalis,Pg)是牙周病变区最主要的优势菌,在慢性牙周炎､侵袭性牙周炎､牙周脓肿等的发生､发展中起重要作用,是牙周微生态学的研究热点,在微生物学､分子生物学､基因工程等方面都取得了一定进展｡

1 基本特性

Pg是革兰阴性无芽孢有菌毛的专性厌氧杆菌,细菌自身不发酵葡萄糖,能产生蛋白酶为其提供能量,在血平板上培养能代谢铁储存亚铁血红素形成特征性的黑色菌落[1],CDC厌氧血琼脂培养基中加入的氯化血红素､维生素K1和绵羊冻血能促进细菌生长和黑色素形成[2]｡

2 分 布

Pg在健康人龈沟､唾液､龈上菌斑､口腔黏膜等部位较少,但在龈下菌斑尤其病变的牙周组织中数量显著增多｡研究表明,牙周健康者检出的Pg主要是fimAⅠ型Pg,而慢性牙周炎患者主要与fimAⅡ型和fimAⅣ型Pg有关[3]｡龈下菌斑是牙周炎的进展前沿,与牙周组织的快速破坏相关,Pg通过与其他细菌和宿主的相互作用影响了龈下菌斑的形成和构成,改变了牙菌斑生态系,从而导致牙周疾病的发生､发展｡

3 致病物质及机制

Pg有关的致病物质主要分两类,(1)菌体成分:菌毛､纤毛､外膜､荚膜;(2)菌体产生的毒力因子:内毒素､蛋白酶以及一些代谢产物等｡

3.1 Pg介导的病原体黏附和聚集 牙菌斑是牙周炎的始动因子,细菌的聚集和黏附是致病的先决条件｡口腔细菌的相互作用主要有以下3种:(1)通过凝集素-糖类样机制介导自身的共聚和其他细菌的凝集,研究表明Pg能通过自身的菌毛蛋白与福赛拟杆菌(bacteroides forsythus,Bf)､伴放线杆菌(actinobacillus actinomycetem comitans,Aa)的菌体多糖特异性结合,这种结合受单糖和氨基酸的调节,但不受温度影响;(2)蛋白质和蛋白质间的相互作用,主要是与唾液获得性膜间的相互作用,易受温度影响;(3)氢键､疏水键､亲水键等的辅助作用,Pg的表面结构如疏水性强的纤毛､荚膜､外膜等与其相关[4-5]｡3.2 Pg对宿主组织的侵入 与正常组织相比,牙周病变部位侵入的细菌数量显著增多,Jandik等[6]通过菌落形成单位的测定显示Pg在病变位点有更强的侵袭能力｡Pg的侵袭能力还受其他细菌的影响,Saito等[7]研究发现具核梭杆菌(fusobacterium nucleatum,Fn)可以显著增强Pg的入侵,Aa和Bf却减弱Pg的入侵,这表明不同种类的病原体在入侵过程中存在协同和拮抗作用｡菌毛可以介导病原体穿越上皮屏障,Amano[8]研究发现在菌毛的6种基因型(Ⅰ～Ⅴ､Ⅰb型)中,具有Ⅱ型菌毛的Pg可以通过降解整合素相关的信号分子,破坏上皮屏障和上皮细胞功能从而侵入宿主组织｡

3.3 Pg介导的免疫逃逸和组织损伤 Pg能逃避和抵抗宿主的防御反应,这是其得以在宿主体内适应性定植和生长的关键因素｡Wang等[9]发现Pg菌毛蛋白的部分成分FimCDE能增强病原体适应性,介导病原体逃避细胞内杀伤机制;与其他病原体相比,Pg细胞壁成分肽聚糖的片段,在刺激结合龈沟上皮受体方面具有弱的免疫活性,此外,Pg的脂多糖(lipopolysaccharide,LPS)具有特殊的结构脂质A,可以作为TLR4的拮抗剂,抑制了炎症的NF-kappaB通路[10],并且随炎症部位温度的变化,脂质A可以变构调节宿主的免疫应答[11];Brunner等[12]首次发现Pg的荚膜多糖可以通过减少白细胞介素(IL-1β､IL-6､IL-8)等来抑制宿主的免疫应答,这些可能是其逃脱免疫系统的内源分子机制,从而诱发牙周组织炎症｡

Pg侵入机体组织后,能通过各种途径介导牙周组织的损伤｡其LPS对成纤维细胞有明显的细胞毒作用,可抑制人牙龈成纤维细胞的生长和增殖,降低成纤维细胞附着和定向移动能力,还可以抑制牙周膜细胞的活性和分化[13],并能与一些炎症介质如IFN-γ协同作用,增加局部组织氧自由基产生,促进成纤维细胞凋亡[14]｡LPS能通过激活Notch1信号抑制成骨细胞前体细胞的成骨分化[15],并抑制成骨细胞的生长､分化和功能,抑制骨形成,改变病变部位牙槽骨改建的动态平衡[16-17]｡LPS还能刺激肥大细胞脱颗粒产生前炎症介质如白三烯,增加微血管通透性造成局部水肿,并使肥大细胞表面的TLR2和TLR4表达增高[18]｡内毒素(endotoxin)是革兰阴性菌细胞壁外膜的LPS成分,可在细菌死亡或裂解时释放,也可由活菌以细胞壁发泡的形式释放｡

Pg能产生许多细胞外蛋白酶,如牙龈素(gingipains,gps)､胶原酶,是破坏宿主组织的重要毒力因子,能降解非常广泛的底物,直接参与牙周组织的破坏和降解｡牙龈素是存在于Pg外膜､膜泡､胞外的一组蛋白酶,为半胱氨酸酶类,包括精氨酸-牙龈素(arginine-gingipains,Rgps､RgpA和RgpB)和赖氨酸-牙龈素(lysine-gingipain,Kgp)｡Pg产生的牙龈素(1)能破坏上皮屏障的功能,使细菌渗透入牙周结缔组织中[19];(2)能灭活中性粒细胞产生的抗微生物多肽LL-37,使其丧失与LPS结合的能力和杀菌活性[20];(3)能裂解表达于口腔上皮的ICAM-1,干扰了中性粒细胞的黏附和免疫作用[21];(4)能降解炎症介质如IL-4､IL-5等[22]或其配体如 TNF-α的配体CD27[23],使机体免疫功能紊乱,有利于细菌在龈下菌斑的生长繁殖和疾病的发生;(5)能辅助细菌逃脱机体血清抗体的免疫应答[24]｡

4 Pg在牙周炎防治中的研究现状和展望

Pg是牙周炎的主要致病菌,毒力较强,因此国内外学者针对Pg的牙周病防治进行了大量研究,已经深入到分子水平并取得了一定进展｡

通过筛选针对牙周致病菌的敏感药物或天然物质,制成牙周缓释剂,其抑菌作用可辅助治疗和控制牙周感染[25-26]｡一些研究针对FimAⅠ､Ⅱ､Ⅳ型Pg菌毛制备的单克隆抗体能有效中和Pg所致的感染,其中抗FimAⅡ型Pg的单克隆抗体可以抑制人牙龈成纤维细胞中IL-8的产生[27-28]｡

将Pg外膜蛋白抗体制成的疫苗经皮免疫通过抑制Pg的共聚,可以阻止Pg的感染,从而有效阻止慢性牙周炎的进展[29-31];Yu等[32]针 对 Pg 的 FimA 构 建 了 靶 向 质 粒 DNA 疫苗,能有效预防实验动物的牙槽骨丧失;Pg菌毛蛋白免疫动物能阻止牙槽骨吸收｡

牙周炎疫苗的研究刚刚起步,有关全菌免疫还存在一定争议,菌体成分复杂,而且全细胞抗原多,增加了与人体组织免疫交叉反应的危险性,在牙周炎病原菌的众多抗原分子中,选择有效且具有免疫保护作用的抗原分子,是研究的热点问题｡此外不同病原菌的抗原分子,其单独或共同作用时,对机体的免疫系统的影响都有待于进一步研究｡

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10.3969/j.issn.1671-8348.2012.18.034

A

1671-8348(2012)18-1869-03

* 基金项目:军队医药卫生科研基金项目课题(06MA184)｡△

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2011-10-09

2011-11-12)

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