内皮发育调节基因-1与牙周炎相关性的研究进展

蒋端 申道南 赵蕾 吴亚菲

口腔疾病研究国家重点实验室 国家口腔疾病临床医学研究中心四川大学华西口腔医院牙周病科 成都 610041

牙周炎是一种累及牙周支持组织的慢性炎症性疾病，牙周致病菌与宿主免疫反应相互作用影响着牙周炎的发生发展。与牙周炎发生发展相关的炎症反应涉及补体抗体系统、中性粒细胞和细胞因子网络等，并最终导致破骨细胞的病理性活化引起牙槽骨吸收[1]。现有研究认为牙周炎存在炎症消退障碍，致使菌群失调的永久化，导致破坏性炎症反应和菌群失调相互强化，进一步加剧牙周炎症[2]。

2008年，Choi等[3]发现，内皮发育调节基因-1（developmental endothelial locus-1，DEL-1） 可作为内源性抗炎因子，调节中性粒细胞趋化募集。DEL-1在牙周炎患者中表达较健康者明显降低，这提示：DEL-1可能与牙周炎具有相关性[4-5]。随着对DEL-1研究逐渐深入，学者们发现DEL-1不仅参与炎症的发生，还可以促进炎症的消退。本文就DEL-1与牙周炎相关性研究作一综述，旨在为研究牙周炎可能的发病机制以及牙周病的临床诊治提供新思路。

1 DEL-1结构及可能作用

DEL-1为52 kD的多结构域糖蛋白，由3个N端表皮生长因子（epidermal growth factor，EGF）样重复序列（E1-E3）和2个C端盘状蛋Ⅰ样结构域（C1-C2）组成，因此又名为EGF样重复盘状结构域蛋白（EGF-like repeats and discoidin Ⅰ-like domains，EDIL）3[1,3]。

DEL-1主要在脑、肺和牙周组织中表达[1,3]，内皮细胞、巨噬细胞等细胞表面均可表达DEL-1，随着年龄的增加DEL-1表达逐渐减少[6-8]，但局部组织出现缺氧时内皮细胞等可重新表达DEL-1[6,8-9]。DEL-1与细胞周边细胞外基质结合发挥不同作用，即“定位原则”[1,4,10-11]。DEL-1 EGF样重复序列能与β2整合素相互作用参与调节白细胞的趋化、募集[1,9,12]。DEL-1亦可通过N端第2个EGF样重复序列的RGD基序可与αv整合素相互作用以及介导巨噬细胞胞葬作用调控炎症消退[10]。同时，DEL-1还可参与调控血管形成、内皮细胞清除血小板微粒等过程[9,12-13]。

2 DEL-1与牙周炎关系

2.1 DEL-1自身及与白细胞介素（interleukin，IL）-17相互作用介导牙龈组织中性粒细胞浸润

DEL-1可直接或间接影响中性粒细胞与内皮细胞黏附，从而影响中性粒细胞趋化募集导致牙周炎的发生。研究[5,7-8]发现，EDIL3-/-幼鼠牙龈组织中可自发出现大量中性粒细胞浸润和牙槽骨丧失的情况，然而DEL-1局部注射入小鼠牙周袋12 h后，小鼠髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）、中性粒细胞趋化因子表达降低以及牙龈组织中中性粒细胞浸润减少。这提示，DEL-1与牙周炎相关且参与调节中性粒细胞趋化募集。

DEL-1是中性粒细胞表面淋巴细胞功能相关抗原-1（lymphocyte function associated antigen-1，LFA-1）的配体[3]，可竞争性抑制中性粒细胞LFA-1和血管内皮细胞胞间黏附分子-1（intercelluar adhesion molecule-1，ICAM-1）相结合[8,14-16]。其次，DEL-1虽不影响内皮细胞表面ICAM-1的表达，但DEL-1以剂量依赖的方式特异性抑制ICAM-1诱导的中性粒细胞细胞释放趋化因子CCL3和CXCL2的过程[3-4]，从而影响中性粒细胞的趋化募集。总而言之，DEL-1作为一种黏附级联反应的内源性抑制因子影响中性粒细胞的趋化募集。

临床研究[5-6,17]发现，牙周炎患者唾液或牙龈组织中DEL-1表达降低伴随IL-17表达上调，提示DEL-1与IL-17表达可能存在负相关。IL-17是一种可以介导中性粒细胞募集的细胞因子[18]，实验性牙周炎小鼠模型可证实DEL-1能负向调控IL-17的表达以抑制中性粒细胞的募集和相关的炎性反应介导病理反应[7-8]。同时，IL-17也可抑制HUVEC中内皮细胞DEL-1的表达，IL-17上调可促进转录因子CCAAT/增强子结合蛋白β（CCAA T/enhancer-binding protein β，C/EBPβ）磷酸化，从而影响C/EBPβ与EDIL3启动子的结合，最终抑制EDIL3的转录[8,19]。综上，DEL-1负向调控IL-17抑制炎症的发生发展，同时IL-17亦可抑制DEL-1的表达从而促进中性粒细胞的趋化。

急性感染期DEL-1的表达减少，导致炎症细胞募集增加，对机体可能是有益的，但在慢性炎症环境下，DEL-1水平的降低可能会加重牙周炎的严重程度[1]。因此，恢复DEL-1的表达水平可能为牙周炎的治疗提供新思路。现有研究已经表明，脱氢表雄酮、红霉素以及低能量激光照射口腔上皮细胞均可上调DEL-1的表达水平，从而抑制IL-17的表达以及中性粒细胞的趋化募集[20-24]，但其临床意义仍需大量研究。

2.2 DEL-1参与牙周炎炎症消退

牙周炎症是否消退可直接影响牙周组织的破坏程度，其中炎症消退的过程包括中性粒细胞凋亡，巨噬细胞胞葬作用以及特异性促炎症消退介质的释放等。研究[10,25]显示，实验性牙周炎小鼠炎症消退期（即第6～10天）IL-6和IL-17基因表达急剧下降至基线水平，相反EDIL mRNAs和DEL-1蛋白水平迅速上调，提示DEL-1表达上调与牙周炎炎症消退相关。

在炎症消退期，DEL-1表达上调与消退素D（resolvin-D，RvD）分泌有关。消退素D作为一类具有促炎症消退作用的新型多不饱和脂肪酸衍生物，可恢复C/EBPβ的转录活性，提高C/EBPβ相关基因与EDIL3启动子区结合能力，促使DEL-1表达上调[19,26]。与此同时，巨噬细胞来源的DEL-1 N端RGD基序和T细胞表面αvβ3相互作用增加了调节性T细胞（regulatory T cell，Treg）的稳定性和丰度，增强转录因子叉头盒子P3（forkhead box P3,Foxp3）表达的稳定性[27]。Foxp3是Treg发挥免疫抑制作用的关键因子，有利于Treg通过下调辅助性T 细胞17的转录因子来抑制IL-17介导的炎症反应[28]。

牙周炎症消退时，为防止凋亡细胞将有害细胞内容物释放到微环境中，引起炎性反应和组织损伤，DEL-1介导巨噬细胞胞葬作用以清除凋亡的中性粒细胞。急性炎症期过后，巨噬细胞DEL-1与凋亡中性粒细胞表面整合素αvβ3的结合导致巨噬细胞以依赖肝脏X受体的方式向炎症消退表型转化，并上调促炎症消退相关介质TGF-β、RvD1和RvE1的表达水平[10]。凋亡的中性粒细胞PS发生外化并释放“吃我”信号，随后与巨噬细胞细胞表面DEL-1 C端盘状蛋白样结构域发生高亲和力结合，实现凋亡细胞的清除以促进炎症消退。综上，DEL-1可以通过调控RvD、Treg细胞免疫调节IL-17等表达促进炎症消退，并可通过巨噬细胞胞葬作用清除凋亡的中性粒细胞进一步介导炎症消退。

2.3 DEL-1抑制骨吸收、促进新骨形成

牙周炎的临床表现有不同程度的牙槽骨吸收和附着丧失。实验性牙周炎小鼠模型中，EDIL3-/-小鼠骨吸收程度显著高于野生型小鼠，并伴有骨吸收相关介质肿瘤坏死因子、IL-6、NF-κB受体活化因子（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL)基因表达显著升高，而若向小鼠牙周袋内局部注射DEL-1-Fc融合蛋白可明显降低牙槽骨吸收程度[29-30]。这提示：DEL-1参与抑制牙槽骨吸收。DEL-1与组织蛋白酶K和抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acid phosphatase，TRAP）共定位，同时RANKL诱导分化的破骨细胞DEL-1基因表达水平比破骨细胞前体细胞高约100倍，表明破骨细胞可表达DEL-1[29]。DEL-1作为稳态抗炎因子可与Mac-1相结合降低破骨细胞活化T 细胞核因子(nuclear factor-activated T cell 1，NFATc1)表达，从而抑制巨噬细胞在RANKL刺激下向破骨细胞分化以及降低成熟破骨细胞形成骨陷窝的能力[29-31]。更重要的是，DEL-1 E3重复序列和盘状蛋白样结构域C1和C2共同作用才能发挥人破骨细胞形成中的大部分调控活性。此外，DEL-1对Wnt5a和Ror2具有竞争性拮抗作用。研究[32-33]表明，DEL-1可抑制破骨细胞前体细胞Wnt5a-Ror2轴，减少牙周炎导致的牙槽骨吸收。总结而言，DEL-1介导转录因子NFATc1表达及Wnt5a-Ror2信号通路抑制破骨细胞，从而抑制牙槽骨吸收。

另外，DEL-1不仅可以抑制骨破坏，还诱导成骨分化。野生型小鼠在解除结扎丝5 d后检测到新骨形成，而EDIL3-/-小鼠未见新骨形成，这说明：DEL-1可能参与调节成骨[34]。研究[34]显示，DEL-1融合蛋白可与成骨细胞整合素αvβ3结合刺激FAK的募集和磷酸化，而后磷酸化关键信号蛋白ERK1/2，该蛋白通过增强Runx2的表达促进骨母细胞成骨向分化，但是否存在其他机制参与DEL-1介导的新骨形成，仍待进一步明确。

3 总结与展望

牙周组织发生感染或损伤后，DEl-1可以灵活地自主下调以促进免疫反应，但在炎症消退过程中，则消退素等可介导DEL-1表达重新上调，促进巨噬细胞胞葬作用、Treg细胞形成等，并抑制牙槽骨的进一步吸收以及促进新骨的形成。DEL-1作为新型的抗炎因子，可为牙周炎的诊断和治疗提供新的靶点，但目前关于DEL-1的临床研究仍十分缺乏，应用于牙周炎的治疗仍有待进一步的探索。

利益冲突声明：作者声明本文无利益冲突。