张一丁 程兴群 吴红崑
透明质酸(hyaluronic acid,HA)是分子量为4-20000k Da的大分子糖胺聚糖物质,广泛存在于脊椎动物组织当中。根据结构不同,HA可分为非交联型和交联型,其理化性能及生物学性能也随之改变。非交联型HA为线性结构,分子量小,呈溶液状态,易被人体组织中天然存在的透明质酸酶及自由基降解,而交联型HA为网状结构,分子量大,呈颗粒状态,不易被降解。HA分子量及交联型HA在治疗药物中的含量与其治疗作用具有相关性。HA具有良好吸湿性,能够吸附自身重量1000倍的水分,其高黏弹性使1%的HA即可成为可以流动的凝胶状态,是理想的润滑剂[1]。在生物活性方面,HA具有抑菌性、抗炎性、抗水肿性、促进成骨、促进创伤愈合及作为信号传导分子调控细胞活动的特性,因而广泛用于口腔领域[2]。随着大量研究的开展,HA在口腔治疗领域中所发挥的作用逐渐受到人们的关注。本文就HA在口腔疾病治疗中的应用作一综述。
1.1 HA在牙周病治疗中的应用 牙周病包括牙龈炎和牙周炎,是发生在牙周组织的慢性感染性疾病。HA对牙周主要致病菌有抑制作用。Pirnazar等[3]研究显示,分子量在1300k Da、浓度为1mg/ml的HA对伴放线放线杆菌、口腔普氏菌、金黄色葡萄球菌、痤疮丙酸杆菌抑制作用最强。Rodrigues等[4]对含HA的含漱液与氯己定含漱液进行对照研究,发现HA对伴放线放线杆菌及中间普氏菌有抑制作用,但对牙龈卟啉单胞菌无抑制作用。Genovesi等[5]将0.12%HA加入0.12%氯己定漱口水中,研究显示与单独应用氯己定相比,在漱口水中加入HA可显著抑制牙菌斑的生成。
HA作为单独或辅助用药对牙周病的非手术治疗及手术治疗均具有良好的临床效果[6]。HA在牙周病治疗中的应用主要基于HA参与牙周疾病的愈合过程,包括抗水肿、抗炎、抑菌、促进创伤愈合、促进血管生成、骨诱导性等[7,8]。在抗炎治疗中,不同分子量的HA在牙周组织炎症进展中发挥的作用有所不同。高分子量的HA(>1000k Da)具有减少炎症因子分泌、抑制免疫反应及促进创伤组织愈合的作用,而中低分子量的HA则具有促进炎性因子分泌的作用[9]。
在牙周非手术治疗中,HA可应用于牙周组织局部,显著减少牙周探诊深度,促进附着丧失的再生和探诊出血的改善[10]。在牙周手术治疗中,HA可以加强牙周软硬组织修复的效果,采用HA及冠向复位瓣联合治疗Miller I型牙龈退缩,能显著增加牙龈附着的宽度及角化龈的宽度[11]。基于HA诱导骨再生作用,局部应用HA可治疗牙周病导致的牙槽骨吸收。Briguglio等[12]在牙槽骨的垂直型骨缺损中注入HA,发现HA不仅可以使牙周组织再附着,降低探诊深度,还可使骨缺损得到修复。HA可单独使用引导牙周组织再生,也可与富血小板纤维蛋白(PRF)或牙周引导组织再生的膜材料联合应用,共同促进根分叉病变处的牙槽骨再生[13-15]。
1.2 HA在前牙区黑三角治疗中的应用 黑三角常见于上下前牙区,牙周炎、牙龈的增龄性退缩及正畸治疗等均可造成牙龈乳头的缺失、软组织不能完全充盈邻间隙,形成视觉上的黑三角。黑三角不仅会造成食物嵌塞,危害牙周组织健康,还会影响前牙的美观和发音。有研究表明,2mm以上的龈乳头缺失即可形成视觉黑三角,大于3mm黑三角会影响微笑的美观性[16]。交联型HA因生物相容性好,且不易被降解而广泛应用于面部美容充填,近年来在牙龈乳头缺失的充填治疗中也取得了较好的疗效。在龈乳头顶点根方2~3mm间断、多次注射HA,每次剂量少于0.2ml,可使缺失龈乳头重新恢复形态和高度,消除前牙黑三角[17-20]。Becker等[17]在14个天然牙之间及天然牙和种植体之间黑三角区注射HA,每三周进行一次注射,最多重复注射三次,进行了为期6~25个月的观察,结果显示其中4个位点的黑三角获得100%的消除,7个位点的龈乳头得到94%~97%的恢复。S.Sadat Mansouri等[18]在21个黑三角位点进行为期3周的间断注射治疗,观察6个月后,43%的位点龈乳头得到了50%以上的恢复。Awartani等[19]在龈乳头缺失的注射治疗研究中发现,13个位点中的8个位点在注射治疗后6个月黑三角面积减少了50%以上,其中有3个位点黑三角完全消失。Lee等[20]在3周内对43个上颌前牙黑三角龈乳头根方进行不多于5次的充填治疗,每次注射HA的量为0.01ml,观察6个月后,14个位点的龈乳头得到了39%~96%的恢复,并得出结论,当黑三角的面积≤0.25mm2,高≤1mm,宽≤0.5mm时,黑三角可被完全消除,龈乳头重新充盈邻间隙。
2.1 HA在牙本质敏感治疗中的应用 牙本质过敏症的病因尚不明确,多数学者接受流体动力学说,该学说认为牙本质小管内的牙本质液会将牙本质暴露处接受的刺激传导至牙髓,引起牙髓神经兴奋产生痛觉。该学说提示牙本质敏感的治疗重点为封闭牙本质小管,降低牙本质液对外界刺激的反应。HA的高黏弹性可用于治疗牙本质过敏症,有研究采用0.2%HA凝胶涂抹牙本质表面2min或间断涂抹28min,电镜结果显示HA封闭牙本质小管具有良好的效果,牙本质敏感症状得到缓解[21]。
2.2 HA在牙髓牙本质复合体再生中的应用龋病或磨耗等外界刺激可使牙髓牙本质复合体产生修复反应,调控牙本质细胞分泌基质形成修复性牙本质,保护牙髓不受外界刺激。研究表明HA可促进牙髓细胞增殖,通过CD44影响牙髓干细胞向成牙本质细胞分化,促进成牙本质细胞及牙髓细胞分泌碱性磷酸酶及人骨形成蛋白-7等成骨相关因子[22-25]。因HA的结构疏松多孔且有良好的生物相容性,还可作为生物支架与血小板裂解液或纤维素纳米晶体制成凝胶或凝胶海绵共同促进牙髓牙本质复合体再生。
放射性口炎为头颈部恶性肿瘤放疗和化疗中发病率较高的剂量依赖性不良反应。目前认为,氧自由基(reactive oxygen species,ROS)是导致放射性口炎的重要致病环节。HA与氨基酸配合可抑制放射治疗产生的自由基,保护基底成纤维细胞不受放射治疗产生的ROS的损伤,促进成纤维细胞增殖,分泌胶原纤维,并减少炎症因子的产生,还可通过调控相关基因表达调整角细胞的细胞骨架、代谢功能及胞外蛋白质水解,促进受损角细胞的修复[26-28]。HA与聚乙烯吡咯烷酮配合制成的凝胶(Gelclair○ R)可在黏膜表面形成保护膜,使组织保持水合作用,将外界对口腔黏膜的刺激与黏膜表面的神经末梢隔离开,减少患者黏膜烧灼感及异物感,还可抑制口内假丝酵母菌和粪肠球菌的生长[29-30]。在放化疗中联合应用HA凝胶或喷雾可减少放射性口腔黏膜炎的发生,降低口腔黏膜的痛感,改善患者吞咽机能,提高患者的生存质量[26,31]。
口腔扁平苔藓(oral lichen planus,OLP)是一种较常见的慢性炎性皮肤黏膜病,患者常伴有进食疼痛、烧灼感等症状。在OLP病损处局部涂抹0.2%HA凝胶,可显著改善疼痛症状达4小时,减轻患者进食热及辛辣食物时病损处的烧灼感[32]。HA还可减小OLP的病损面积,且愈合后原病损部位无复发,有望替代治疗OLP的经典药物类固醇[33]。
在光化性唇炎治疗中,Lima Gda等[34]将2.5%的HA凝胶与3%的双氯酚酸配合使用,结果表明HA可以延长双氯酚酸在病损部位的药效,并且HA还可能通过自身抗炎作用加速光化性唇炎的愈合。老年人因口内多颗牙缺失,易导致垂直距离降低,造成口角处形成皮肤皱褶,唾液易溢入口角,使其长期处于湿糜状态而感染真菌或细菌,成为复发性口角炎。Lorenzo-Pouso等[35]通过HA注射充填治疗悬吊口周组织,消除因垂直距离缩短及衰老导致鼻唇沟与唇联合在口角处形成的“Y”型皱纹,辅助治疗复发性口角炎。
此外,HA凝胶还可用于治疗口腔黏膜溃疡。HA在溃疡表面形成薄膜,隔绝外界物理化学因素对溃疡的刺激,减少病损处痛觉及灼热感,并抑制炎症反应,促进溃疡愈合[36]。
颞下颌关节紊乱病(TMD)是指颞下颌关节区有疼痛、运动障碍和关节弹响等一系列症状的综合征群,是口腔科的常见病和多发病之一。颞下颌关节内滑膜液的改变与TMD的发生发展相关。HA作为关节内滑膜液的重要成分之一,在TMD治疗中有着不可或缺的作用。研究发现滑膜液中的HA在病理环境作用下发生降解,其分子量随TMD病程进展而减小[37]。关节腔内注射HA凝胶可补充关节内滑膜液中HA的含量,还可促进滑膜细胞合成HA,降低关节内炎性因子水平,清除自由基,缓解关节疼痛,修复损伤的软骨及滑膜[38-39]。TMD的治疗可通过在颞下颌关节内上腔或下腔内注射HA,或联合关节腔灌洗、牙合垫、手法复位等其他治疗手段[40]。
在上颌后牙种植手术当中,如果因牙槽嵴萎缩、骨质疏松等原因造成垂直骨量不足,常需行上颌窦提升术增加植体可植入空间。在上颌窦提升术中,HA可帮助维持窦底提升的空间,促进血凝块中细胞的增殖、血管再生及上颌窦提升部位骨再生[41,42]。HA也可促进种植手术的创伤愈合,Nobre等[43]认为HA的抑菌性及促进组织愈合的作用有利于即刻种植术后的2月内植体的稳定和植体周围软组织的愈合。HA还可用于辅助治疗种植体周围炎。张丽等[44]研究发现,HA可明显改善种植体周围的菌斑指数及出血指数。谭荣等[45]在彻底去除种植体周围牙结石和菌斑后,局部应用HA凝胶,使种植体周围的出血指数、菌斑指数及探诊深度等明显改善。
HA可通过消除水肿、抑制炎性因子、促进成骨的作用加速拔牙创的愈合,并减轻拔牙后疼痛症状[46]。HA促进成骨的活性与HA的分子量及含量相关,分子量及含量越高,成骨相关基因的表达量越高,促进成骨的能力随之增强[47]。Alcantara等[48]研究显示,1%HA对促进拔牙创愈合的作用优于血凝块,在术后30天及60天时,应用HA的拔牙创牙槽骨恢复程度及密度高于应用血凝块的对照组。Mendes等[49]研究发现1%HA可增加拔牙创愈合时骨小梁及血管的数目,并促进骨形成蛋白-2(Bone Morphogenetic Protein 2,BMP-2)及骨桥蛋白的分泌。HA也可作为BMP-2的载体,在BMP-2促进骨形成的同时,发挥抑菌、消炎、抗水肿的作用,加速拔牙创的愈合[50]。Kim等[51]建立动物模型,研究HA应用于因牙髓疾病或牙周疾病拔除的拔牙创的位点保存,结果显示HA能够促进骨的矿化及骨小梁的数量。Baldini等[52]将自体皮质骨与高分子量的HA混合在一起,植入拔牙创内,提高了植骨手术的可操作性,同时也增强了成骨活性,促进新骨形成。
近年来,随着对HA临床和基础研究的开展,其吸湿性、抑菌性、抗炎性、成骨性、抗水肿等特性被不断发现和拓展,所涉及的口腔疾病的种类也逐渐增多。HA单独作为药物或作为生物工程支架承载生长因子、细胞及药物均在口腔疾病治疗中发挥了良好的治疗效果。随着对HA研究探索的不断深入,其在口腔疾病治疗领域将会有更广阔的应用前景。