特异性促炎症消退介质在牙周炎中的研究进展

刘音辰

中南大学湘雅二医院口腔医学中心，长沙410011

牙周炎是以菌斑生物膜为始动因素的牙周组织炎症性、破坏性疾病。牙周炎易感性，以及牙周持续的炎症反应状态与许多菌斑及宿主相关因素有关。目前认为，局部菌群失调是牙周炎的始动因素，宿主不当的免疫应答才是引起牙周组织破坏的原因[1]。

过去，炎症的消退一度被认为是炎症环境中趋化因子的稀释减少了中性粒细胞（polymorphonuclear，PMN）趋化和募集，进而发生的“被动过程”。数十年来，不断有学者发现炎症消退过程涉及大量免疫细胞和相关介质的参与，是一个程序化的“主动过程”，任一环节缺失或不足都会造成炎症状态的迁延[2]。不完善的促炎或促炎症消退机制，以及两者之间的失衡状态都可能造成牙周炎的病理进展[3]。

二十碳五烯酸（eicosapntemacnioc acid，EPA）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid，DHA）属于Ω-3多不饱和脂肪酸，为必需氨基酸。EPA和DHA 在人体有广泛的生物活性，在牙周炎中的抗炎作用也获得了大量研究[4]。近20 年来，学者在自限性急性炎症的渗出液中发现了一系列EPA 或DHA 为底物合成的具有抗炎和促进炎症消退作用的内源性脂质化学介质，称为特异性促炎症消退介质（specialized pro-resolving mediators，SPM），包括消退素（resolvins）、保护素（protectins）和噬消素（maresins）等。

SPM 局部用药在多个动物疾病模型中都被证实能够促进疾病恢复，改善炎症结果。SPM 可以中止并逆转慢性炎症阶段，促进炎症快速消退，促进组织愈合，并进一步促进组织再生[5]。除了经典的炎症消退作用外，具有保守结构的SPM 在宿主防御，疼痛，器官保护和组织再生的作用都有相关研究[6]。饮食调整和小分子模拟物替代的潜在可能性使这些食物来源的脂质介质吸引了许多研究者关注。本文就SPM 及其在牙周炎中作用的研究现状作一综述。

1 SPM概况

1.1 SPM的分类

消退素分为E 类（resolvins E，RvE）和D 类（resolvins E，RvD）。RvE（RvE1～RvE3）来源于EPA，EPA 经阿司匹林乙酰化的环氧化酶（cyclooxygenase，COX）2 或细胞色素P450 单加氧酶催化生成18-羟基二十碳五烯酸，由PMN通过5-脂氧合 酶（lipoxygenase，LOX） 通路合成RvE1 和RvE2[7]，由嗜酸性粒细胞通过小鼠12/15-LOX或人15-LOX通路合成RvE3[8]。

RvD 包括RvD1～RvD6[9-10]，由DHA 经15-LOX催化生成17-羟基二十二碳六烯酸，再由PMN 通过5-LOX 通路合成。保护素与RvD 有相同的中间体17-羟基二十二碳六烯酸，是其经环氧化后形成的带有特殊共轭三烯双键结构的物质，包括PD1和PDx，在神经系统中合成的PD1 被命名为神经保护素（neuroprotectin，NP）D1[11]。RvD 和PD 都有阿司匹林触发的相应异构体，包括AT-RvD1～ATRvD4 和AT-PD1[12-13]，由阿司匹林乙酰化COX-2 催化合成。

噬消素的发现时间相对较晚[14]。在巨噬细胞中，12-LOX 催化DHA 在碳14 位上发生脂氧合作用生成14-羟基二十二碳六烯酸，由5-LOX 催化生成环氧化中间体经水解后生成MaR1[13-14]。此环氧化中间体经可溶性环氧化物水解酶催化生成MaR2[15]。

1.2 SPM的生物合成

炎症理想的发生发展和消退包含多个关键检查点和时空维度的种类转换，最终恢复机体稳态。炎症消退的相关通路若在转换过程中受到影响，则会转为慢性炎症[6]。炎症发展早期诱导产生的促炎介质，如前列腺素（prostaglandin，PG）E2、PGD2，在一定时间点可以通过上调PMN 的环磷酸腺苷，从而上调15-LOX 的转录表达，诱导免疫细胞合成SPM，该过程称为炎症介质的“种类转换”[16-17]。低剂量阿司匹林可以直接促进含有COX-2 的细胞合成SPM 异构体参与炎症消退过程[6]，这一点不同于其他非甾体类抗炎药物[18]，且无须经历种类转换过程。

除此之外，凋亡PMN 经胞葬作用进入巨噬细胞，加上PMN 及血小板来源囊泡的胞间传递为不同极化状态下的巨噬细胞提供多种前体并调节SPM 合成[17,19]。Dalli 等[20]发现，巨噬细胞与PMN来源囊泡共培养可以上调表达RvD5、MaR1、PD1、RvE2和RvE1等多种介质，这种作用依赖特定的G 蛋白偶联受体（G-protein-coupled receptor，GPCR）[20]。

1.3 SPM在牙周组织中的含量

SPM 通过特异性GPCR 发挥作用，意味着SPM 的作用具有组织和细胞特异性[19]。Cianci等[21]对人牙周膜干细胞行液相色谱-三重四极杆质谱分析发现，其中可检测到RvD1（每5×106个细胞里含量为45.5 pg），RvD2（每5×106个细胞里含量为60.5 pg），RvD5（每5×106个细胞里含量为19.7 pg），RvD6（每5×106个细胞里含量为88.7 pg），RvE2（每5×106个细胞里含量为69.2 pg），RvE3（每5×106个细胞里含量为215.9 pg），PD1（每5×106个细胞里含量为63.1 pg）和噬消素（每5×106个细胞里含量为11.3 pg）及多个生物活性中间产物。

2 SPM的功能

Headland 等[2]对前期相关工作总结提出，完善的炎症消退过程应符合的基本标准包括：1）限制或终止PMN 浸润；2）调节细胞因子和趋化因子；3）介导PMN 凋亡和随后巨噬细胞的胞葬作用；4）使巨噬细胞由M1 型转为M2 型；5）促使未凋亡细胞返回血液或淋巴系统内，巨噬细胞与树状突细胞离开炎症作用部位；6）获得性免疫的调节作用；7）介导组织修复。炎症消退的最后阶段即组织内重归稳态，无纤维化或瘢痕组织形成。SPM 可参与以上所有阶段的促炎症消退功能。SPM 的核心功能在于对巨噬细胞的调控[18,22]。SPM可以促使巨噬细胞由M1 型转为M2 型，增强巨噬细胞的胞葬作用，增加对PMN 和细菌的吞噬，促进抗炎因子释放。

3 SPM在牙周炎中的作用

3.1 对牙周组织细胞的作用

Khaled 等[23]通过体外实验证实，RvD1 可以逆转牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis）培养上清液对牙龈成纤维细胞的毒性作用，抑制生长调节致癌基因和单核细胞趋化蛋白-1表达，上调TGF-β1表达。

白细胞介素（interleukin，IL）-1 和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α 能够刺激牙周膜细胞（periodontal ligament cell，PDLC）生成PGE2，加入RvD1 后，PGE2 的合成显著性减少，并且当PDLC 与健康人来源单核细胞共同培养时，RvD1能够显著减少IL-1刺激下PGE2的合成[24]。

马飞等[25-26]建立了大鼠牙周炎模型，在其尾静脉行RvD1 给药后，实验组牙龈组织中IL-1β、IL-6 表达下降，龈沟液中IL-1β、TNF-α、IL-6水平下降。Du 等[27]从健康人群前磨牙分离PDLC，发现MaR1 可以促进脂多糖处理后PDLC 的存活，抑制凋亡，调节自噬，下调LPS 刺激下的促炎症因子表达。

3.2 牙槽骨保护及组织再生功能

牙周炎患者PMN 激活产生PGE2 等炎症介质介导牙槽骨丧失[6]。Hasturk 等[28]建立兔牙周炎模型，局部应用RvE1，发现软组织和骨组织丧失减少，局部破骨细胞浸润减少。RvE1 通过结合破骨细胞的BLT1 受体，减少PMN 数量，抑制破骨细胞增殖，并通过核因子κB 受体活化因子配体（receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL）通路抑制破骨细胞分化和骨吸收，但不引发破骨细胞凋亡或影响其存活[29]。ChemR32 也是RvE1 的特异性受体，在过表达ChemR32 的小鼠使用结扎丝诱导牙周炎形成，发现牙槽骨吸收程度较野生型明显减轻[30]。Mizraji 等[31]建立P. gingivalis刺激性牙周炎模型，使用RvD2 处理小鼠6 周后，其牙龈组织相较于对照组CD4+T细胞更少，M2型巨噬细胞数增加，RANKL 表达下调，骨保护素表达增加，提示RvD2 对牙槽骨的保护作用。唐彩金等[32]对大鼠牙周炎模型尾静脉注射RvD1，发现实验组牙周袋深度、牙龈指数、松动度、牙槽骨丧失量均低于阴性对照组。

组织再生失败往往源于炎症控制不力，炎症抑制剂如环氧化酶（cyclooxygenase，COX）抑制剂或TNF-α 受体拮抗剂，无法有效逆转这一现象，而相关受体介导的炎症消退机制可以取得较好的效果[5]。对兔牙周炎模型进行RvE1 局部注射能够促进组织再生，增强病灶局部成骨活性，恢复95%以上丧失的骨组织，且垂直向和水平向上的骨丧失均有恢复[33]。一项体外实验[24]中，低浓度RvD1 能够促进PDLC 的增殖和迁移，促进碱性成纤维细胞生长因子合成，提示其在创口关闭和组织再生中的作用。

间充质干细胞和其分化的基质细胞都有炎症消退介质相应的受体表达。SPM 能够促进干细胞分化为成纤维细胞和成骨细胞，从而促进伤口愈合和骨再生。现有组织工程研究中普遍关注外源性细胞支架和细胞对组织再生的作用，然而若炎症消退机制能够充分发挥作用，外源性细胞和支架并不是必需的[5]。这一观点为组织再生提供了新的视角和思路。

3.3 对牙周致病菌的作用

口腔菌群的活跃性和组成与局部环境密切相关，牙周组织PMN 的持续募集可能正是龈下菌斑难以控制的原因[3]。SPM 本身并没有直接的抗菌作用，炎症消退作用可以改变炎症状态造成的牙周菌群失调，其组成逐渐接近健康人群，牙周致病菌的毒力因子大大减少，使用抗炎症药物无法达到同样效果[5]。

Hasturk 等[33]在兔口腔内引入外源性P.gingivalis后发现，牙菌斑细菌总量增加，厌氧菌比例增加；在未联合使用机械或抗菌药治疗的前提下，局部应用RvE1 就会造成P.gingivalis的消失。随后Lee 等[34]在大鼠口内单独放置结扎丝以模拟炎症状态下自然发生的菌群失调，未人为引入其他牙周致病菌，对菌斑微生物进行α 和β 多样性分析发现，菌斑微生物相对丰度更高，种类更为丰富；应用RvE1 后，菌斑微生物种类和丰度逐渐接近诱导前的基线状态。

Wang 等[35]发现，局限性侵袭性牙周炎患者外周血的噬消素通路标记物14-羟基二十二碳六烯酸明显降低，巨噬细胞的12-LOX 和MaR1 表达明显降低，给予1 nmol·L-1的MaR1 就可增加胞内活性氧生成，恢复PMN 受损的吞噬作用和巨噬细胞对P.gingivalis和伴放线放线杆菌的清除。

4 应用前景与挑战

现有的抗炎药物最终都会引起免疫抑制现象，SPM 在分子和细胞水平发挥的作用与抗炎症介质不同[16,36]，作为替代方案有望减少药物治疗不良反应。当前细菌耐药问题日益严重，利用炎症消退机制减少抗生素暴露，对于治疗牙周炎十分重要[37]。小分子合成SPM 模拟物可以抵抗在体内环境中的失活，性质更加稳定，临床实用性更好，是未来的研究方向之一。

尽管如此，SPM 在牙周炎领域的研究仍面临许多挑战：1）SPM 对牙周组织及牙周致病菌的作用机制仍不清楚；2）SPM 的生成分泌和作用具有组织特异性，需要筛选具有牙周组织效应的SPM种类；3）SPM 表达存在时空顺序性，牙周炎不同分期及分级下SPM 表达谱尚不明确，对牙周炎治疗和用药缺乏指导性；4）尽管现有研究中SPM 的应用浓度普遍较低，对较大的动物获得的实验效果却不如小型动物显著[36]，因此对SPM 进行广泛的临床试验前需确定合适的应用浓度。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。