口腔炎性疾病在阿尔茨海默病发生发展中的作用路径和作用机制及两病同治研究进展

王娟 ，李文惠 ，孙安阳

1 上海理工大学医疗器械与食品学院，上海200093；2 上海健康医学院脑退行性疾病重点实验室

阿尔茨海默病（AD）是一种以记忆力进行性损害为特征的神经退行性疾病，目前尚无显效的治疗方法。AD 的神经病理特征包括β-淀粉样蛋白（Aβ）沉积、Tau 蛋白过度磷酸化并形成神经纤维缠结（NFTs）以及神经元变性丧失，患者会逐渐出现认知功能下降、行为异常和社交障碍，最终发展成痴呆。以往对AD 发病机制的研究大多集中于脑部病变本身，而新近研究提示某些脑外病变会影响AD 的发生发展。牙周炎和龋病是细菌感染所致的一类外周炎性疾病，这些口腔疾病的致病菌、细菌细胞壁中脂多糖（LPS）等抗原成分、酶、毒素、代谢产物等可通过多种途径进入机体并造成损害。细菌微生物还可引起机体的免疫应答反应，产生白介素-1（IL-1）、白介素-6（IL-6）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等多种促炎介质，激活中枢神经系统内的胶质细胞，加速神经元变性进程。在老年人群中，AD与口腔炎性疾病的发病率均较高，越来越多的学者注意到这两者存在关联。临床研究也表明，与正常人相比，口腔炎性疾病患者罹患AD 的风险升高约1.7 倍。现将口腔炎性疾病在AD 发生发展中的作用路径和作用机制及两病同治研究进展综述如下。

1 口腔炎性疾病在AD发生发展中的作用

口腔炎性疾病与AD 可能具有相关性的初始证据来自于流行病学研究。韩国的一项队列研究［1］显示，与正常人相比，慢性牙周炎患者痴呆风险更高，且在性别和年龄相同和控制其他因素一致的条件下，证实牙周炎与认知障碍有关［2］。瑞士的病例对照研究［3］发现，与正常人相比AD 患者的口腔健康状况更差，牙槽骨丢失更多。意大利的病患照护研究［4］则显示，牙周炎与缺牙严重降低AD 患者生活质量，牙周炎症状越严重的患者认知水平更低。日本的5年队列研究［5］也说明，老年人患重度牙周炎与发生轻度认知障碍有关。印度的研究［6］显示，AD 患者随认知障碍病情加重，牙周状况也进一步恶化。值得注意的是，牙菌斑中的细菌或其产物可进入脑组织，导致认知能力减退，进而诱发AD 等神经退行性疾病。2002年，RIVIERE等［7］从AD患者的脑组织标本分离出螺旋体类，和对照组相比，AD 患者的大脑标本中检测出螺旋体种类更多。2013 年，POOLE等［8］在死亡 12 h 的 AD 患者脑组织中检测到牙龈卟啉单胞菌（Pg）的LPS，而在对照组中则未发现。2019 年，STEPHEN 等［9］在死亡 AD 患者大脑中检测到了Pg。以上诸多证据表明口腔炎性疾病是AD 发生发展的高风险因素之一。

1.1 口腔炎性疾病促进Aβ 沉积增加和Tau 蛋白过度磷酸化 ISHIDA 等［10］在过表达人类淀粉样前体蛋白（APP）转基因小鼠（J20）牙龈边缘接种0.1 mL 109CFU/mL 的Pg，5 周后结果显示实验组小鼠大脑皮层和海马中Aβ 沉积增加，Aβ40、Aβ42 的mRNA表达水平升高。ILIEVSK 等［11］利用8周龄C57BL/6J小鼠每周3 次灌胃0.1 mL 含109CFU/mL Pg 溶液，22 周后观察到大脑皮层和海马中出现Aβ 和神经纤维 缠 结 。 DING 等［12］对 C57BL/6J 小 鼠 隔 天 灌 胃0.1 mL 含 109CFU/mL Pg 溶液，6 周后结果显示，实验组小鼠大脑皮层和海马中Aβ 增加且认知功能明显受损。STEPHEN等［9］对11月龄BALB/c小鼠口腔上颌隔天涂布1010CFU/mL 的Pg，6 周后观察到小鼠大脑中Aβ42 增加；此外，使用梯度浓度Pg 感染SHSY5Y 细胞系，观察到Tau 蛋白磷酸化增加的现象。进一步的研究表明，Pg 中脂多糖成分能影响AD 病理。WU等［13］采用12月龄野生型小鼠每日腹腔注射牙龈卟啉单胞菌脂多糖（Pg-LPS，1 mg/kg）溶液，5周后观察到小鼠脑中出现Aβ 沉积，这可能与Pg-LPS激活小胶质细胞导致神经元中APP 水平升高有关。LEIRA 等［14］在 SD 大鼠两侧第一和第二磨牙之间注射10 μL Pg-LPS（1 mg/mL）溶液，结果显示小鼠脑内Aβ40、Aβ42水平均显著升高。

1.2 口腔炎性疾病促进神经元退变 失牙是AD的危险因素之一，而牙周炎和龋齿均会引起失牙。GOTO 等［15］使用 4 月龄 3 个突变等位基因纯合子小鼠（3×Tg-AD），拔除其左右两侧上颌磨牙，1 个月后观察到小鼠中脑三叉神经神经元的神经元退变。SU 等［16］使用3～4月龄CD1小鼠，敲除其上下颌磨牙，4周后结果显示实验组小鼠齿状回神经元生成能力受到抑制，且神经元的分布、结构均受到影响，这可能会造成学习和记忆功能减退。ILIEVSK等［11］利用8周龄C57BL/6J 小鼠每周 3 次灌胃 0.1 mL 含 109CFU/mL Pg的溶液，22周后观察到实验组小鼠海马CA1区和DG区退变的神经元数量明显多于对照组。

2 口腔炎性疾病影响AD发生发展的作用路径

口腔炎性疾病可通过受损血脑屏障路径、颅神经路径、颅底骨路径、微生物—肠—脑轴路径等路径促进AD的发生发展。

2.1 口腔炎性疾病通过受损血脑屏障路径影响AD的发生发展 随着年龄的增长，血脑屏障（BBB）通透性增加，病原体及其产物更容易进入大脑引发炎症反应。POOLE等［8］利用Pg感染2月龄的载脂蛋白E基因敲除小鼠（ApoE-/-）诱导牙周炎，12周后在小鼠脑内观察到Pg 的DNA 序列，认为Pg 能够跨越BBB 进入脑中，激活了引起促进神经元损伤的补体系统。此外，促炎细胞因子引发的炎症反应也能够破坏BBB 完整性，导致病原体及其毒性产物通过损伤 的 BBB 进 入 大 脑 。 SINGHRAO 等［17］利 用5×109CFU/mL 的 Pg 感染 10 周龄 ApoE-/-小鼠诱导牙周炎，24 周后在小鼠海马微血管中检测到牙龈素，血脑屏障通透性增加，且与对照组相比，Pg 感染的小鼠脑内免疫球蛋白G（IgG）升高，认为炎症介导BBB损伤后导致牙龈素进入脑内。

2.2 口腔炎性疾病通过颅神经路径影响AD 的发生发展 早在1981 年，就有学者观察到细菌可通过神经等途径进入脑组织引发脑内病变。并有研究表明牙周病原体可以绕过BBB经嗅神经和三叉神经到达中枢神经系统。2002年，RIVIERE 等［7］从 AD 患者的脑组织标本成功分离出口腔密螺旋体，并在三叉神经发现口腔密螺旋体抗原，证实该细菌是通过三叉神经进入大脑的，进一步研究显示血清中口腔密螺旋体抗体水平升高，提示螺旋体可能引起持续感染，并且促进炎症进程，引发神经元损伤和认知功能障碍。

2.3 口腔炎性疾病通过颅底骨路径影响AD 的发生发展 血脑屏障、脑膜等组织能够防止外周物质入侵中枢神经系统，但是颅底是颅腔的基底，存在诸多骨性孔道或裂隙，使脑组织与外界相通并且缺乏硬脑膜以及血脑屏障等组织的防御，是颅内外血管和神经进出的通路。鼻腔是与颅腔相通的，目前很多颅底手术经鼻腔入路；口腔通过鼻咽管与鼻腔相通，有研究显示，这两者之间微生物异常交流会引起微生物群落紊乱。根据口腔、鼻腔和大脑之间的解剖结构关系，推测口腔微生物或致炎物质可能通过鼻腔进入颅底引发脑内病变。

2.4 口腔炎性疾病通过微生物-肠-脑轴路径影响AD 的发生发展 脑-肠轴是联系大脑和胃肠功能的双向信息调节系统，肠道微生物会产生神经活性化合物，并能调节神经元的功能、可塑性和行为；大脑也可影响肠道微生物群落的变化，这种双向调节的方法就是微生物-肠-脑轴。肠道菌群紊乱可能导致大肠杆菌内毒素脂多糖发生变化，引发中枢神经系统炎症，导致Aβ 沉积和Tau 蛋白过度磷酸化。已有研究［18］显示，口腔致病菌与肠道微生物紊乱存在关联，其主要致病菌Pg 在口腔中定植可导致肠道菌群失调，影响肠道炎症反应和内稳态。LI 等［19］使用12周龄C57BL/6J小鼠，对其左上颌第二磨牙结扎诱导慢性牙周炎，1 年后结果显示小鼠大脑神经元、突触损伤和胶质细胞激活，口腔和肠道微生物群的生态失调，肠道屏障和BBB 的破坏，血清促炎细胞因子含量和LPS 增加，大脑LPS 水平也增加。由此可见，口腔致病菌可进入胃肠道后通过微生物-肠-脑轴途径影响AD病理。

3 口腔炎性疾病影响AD发生发展的作用机制

越来越多的研究揭示了口腔炎症能促进AD 的发生发展，并初步鉴定出炎症信号通路中某些关键分子可能在其作用机制中发挥重要作用。

3.1 组织蛋白酶B（Cat B）降解功能缺失 Cat B 是溶酶体系统中的一种蛋白质降解酶，自噬溶酶体系统能清除Aβ，其降解功能缺失会导致Aβ沉积增加。Cat B也是一种肽链内切酶，它能发挥类似β-分泌酶的作用，促进 Aβ 在 AD 大脑中生成。WU 等［13］通过野生型（WT）小鼠与Cat B 基因敲除小鼠（Cat B-/-）比较，证实Pg-LPS 给药5 周会引起对照小鼠学习记忆功能障碍并伴随神经元内Aβ 积聚，同时海马神经元及小胶质细胞中Cat B 表达显著增加，而CatB 基因敲除可以阻断上述细胞反应与脑功能损害。体外实验进一步证实，Cat B 抑制剂CA-074Me 会明显下调IL-1βmRNA 的表达。另外，TARADA 等［20］等通过体外实验展示，CA-074Me 可通过抑制caspase-1 的表达，导致IL-1β产生减少。

3.2 Toll样受体（TLR）过度激活 TLR 的一些亚型在AD 炎症病理过程中发挥作用也被研究者关注。在小胶质细胞中，TLR4 信号可触发M1 小胶质细胞的激活，增加促炎细胞因子分泌；在星形胶质细胞中，TLR4的激活会刺激炎症反应。在AD患者和AD转基因小鼠中均发现，TLR4 的过度激活会导致IL-1β、TNF-α 等这些细胞因子增多，导致认知功能障碍。口腔炎症发展过程中，牙周致病菌不仅直接释放毒性因子，TLR4也可以介导机体内在免疫炎症反应。有临床研究［21］显示，慢性牙周炎患者牙周组织的牙周韧带细胞和纤维细胞中TLR4 水平高于牙周健康人群。TLR4 表达升高会减弱宿主对病原体的防御能力，从而引起细菌持续侵袭，加剧炎症反应。TLR4还能与细菌的抗原物质结合，触发细胞内免疫应答反应，释放炎性介质。ZHANG 等［22］利用 8 周龄C57BL/6 小鼠进行腹腔注射Pg-LPS，并同时使用TLR4特异性抑制剂（TAK-242），结果发现，TAK-242有效阻止了TLR4/NF-κB 通路诱导神经炎症，下调了脑内炎症因子表达水平。LI 等［19］使用 12 周龄C57BL/6J小鼠，对其左上颌第二磨牙结扎诱导慢性牙周炎，1 年后与对照组相比小鼠大脑TLR4 表达增加，NF-κB核易位和促炎细胞因子mRNA水平升高。

3.3 NLRP3 炎性小体激活 NLRP3 炎性小体可以引发固有免疫反应，促进caspase-1 活化，增加IL-1β等炎症因子产生，引起细胞焦亡。越来越多的研究显示口腔炎症性疾病增加了NLRP3 炎性小体激活数目。在AD 疾病进展中，NLRP3 炎性小体能够促进脑内Aβ 斑块积累和Tau 蛋白过度磷酸化。YIN等［23］人使用CRND8APP 转基因小鼠（TgCRND8）与同窝WT 小鼠对照相比，观察到NLRP3 炎性小体的激活数量增多；连续4 周腹腔注射NLRP3 炎症小体抑制剂后，结果显示TgCRND8 小鼠脑内Aβ 斑块减少，可溶性和不溶性Aβ1-42 水平降低，并且APPβ-切割酶数量减少，激活的小胶质细胞数目减少。ISING 等［24］使用敲除了 NLRP3 基因的 Tau22 转基因小鼠（Tau22-Nlrp3−/−），检测到 NLRP3 炎症小体缺陷小鼠中caspase-1 和IL-1 水平降低，磷酸化的tau 蛋白减少。因此，口腔炎性疾病可能增加NLRP3 炎性小体活化，引发神经炎症，加速AD病理进展。

4 口腔炎性疾病与AD的两病同治

4.1 口腔炎性疾病的早防早治 牙菌斑主要由革兰氏阴性厌氧菌组成，这些细菌的LPS成分可引起机体免疫应答反应和脑内炎症。因此，定期护理牙齿以及清除牙菌斑能够缓解口腔炎性疾病。此外，还可借助含氟化物的牙膏和氯己定葡萄糖酸盐漱口水进行辅助治疗。有研究［25］表明，这些措施可以显著降低促炎细胞因子如IL-1β的水平。因此，保持口腔健康在未来可以预防口腔炎性疾病和认知能力下降。

4.2 非甾体抗炎药物治疗口腔炎性疾病与AD 流行病学和观察性研究报告表明，在临床前暴露于非甾体抗炎药的受试者，患AD 的风险降低，这支持了通过控制炎症以治疗AD 的可能性。也有学者［26］揭示了抗炎药能改善神经炎症和Aβ 沉积，使用非甾体类抗炎剂治疗的小鼠，IL-1β等炎症因子水平显著降低，减少 Aβ 沉积。另外，BARGER 等［27］发现脂毒素等二十烷类化合物的内源性化学介质具有抗炎症和促溶解作用，可以清除在炎症分解过程中产生的坏死组织碎片，增强防御细菌的功能，控制牙周致病菌经血脑屏障进入大脑组织。但抗炎症药物对IL-1β等炎症因子的抑制作用只在AD 早期的无症状阶段发挥作用，需要学者们进一步验证。

4.3 依那西普治疗口腔炎性疾病与AD 细胞因子在口腔炎性疾病和AD 发生发展过程中发挥了重要重用。TNF-α 会导致IL-1的表达增加并引起神经炎症，造成神经元损伤，影响突触功能。因此，抑制TNF-α可以防止细胞因子介导的神经炎症和突触功能障碍。依那西普是人工合成的可溶性TNF-α受体融合蛋白，1998 年获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准的抗肿瘤坏死因子药物。它能竞争性地阻断TNF-α 与细胞表面的TNF 受体结合，从而抑制由TNF 受体介导的异常免疫反应及炎症过程。DE⁃TRAIT 等［28］在急性 AD 小鼠模型中皮下注射依那西普（30 mg/kg）改善了认知功能，降低了海马组织中TNF-α水平。最新研究也显示在类风湿性关节炎和牛皮癣患者中，肿瘤坏死因子阻断剂可降低患AD的风险，表明这类药物可能成为治疗AD 的一个新方向，还需要学者们进一步研究。

综上所述，口腔炎性疾病致病菌及其产物或炎症介质可通过血液和神经等途径进入大脑，促进胶质细胞激活并释放更多的炎性因子，引起神经元损伤和认知功能障碍。