牙周病促进炎症性肠病机制的研究进展*

林 安,张嘉欣,彭佳涵 综述，黄睿洁 审校

(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儿童口腔科,成都 610041)

牙周病是由细菌感染和宿主防御功能之间相互作用引起的牙周支持组织破坏和丧失的慢性感染性疾病，包括牙龈炎与牙周炎。牙周病作为一种多因素影响的口腔常见疾病，当某些局部促进因素或全身因素改变牙周组织的防御机制时，可以加重牙周组织的炎症[1]。炎症性肠病(inflammatory bowel disease，IBD)包括克罗恩病(Crohn’s disease)和溃疡性结肠炎(ulcerative colitis，UC)，是一类涉及遗传、环境、微生物及免疫反应之间复杂相互作用的慢性复发性肠道炎性疾病，现有流行病学数据表明我国IBD临床病例数、发病率和患病率呈上升趋势[2]。近年来的研究认为牙周病与多种全身性疾病相关，多项研究证实牙周病与IBD具有相互促进关系[3-5]。牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis)是牙周病的重要致病菌之一，参与牙周病的发生发展，同时，P.gingivalis还被证实与IBD相关[6]。本文就牙周病与IBD之间的相互促进关系及P.gingivalis作为IBD与牙周病关联核心的相关研究进展做一综述。

1 牙周病与IBD相互促进关系

1.1 IBD患者检出牙周病的概率更高

因牙周病与微生物感染相关，SOMINENI等[7]采集IBD患者口腔菌斑进行基因测序分析后发现，IBD患者口腔内具有更高水平的与机会性感染有关的细菌。在7万多名女性中进行的一项观察性队列研究结果显示，IBD患者其口腔健康状况较差的可能性更高[8]。ZHANG等[3]的一项横断面研究发现，与对照组相比，在IBD患者中观察到牙周袋深度≥5 mm和临床附着丧失≥4 mm的比例明显增加，因此其是牙周炎的危险指标。IMAI等[4]的一项临床随机对照实验亦发现早期牙周炎的发生可能与克罗恩病临床症状加重有关。

1.2 牙周病患者发生IBD的概率更高

与健康人群相比，牙周病患者发生IBD的概率更高。LIN等[5]进行的一项队列研究显示，调整混杂因素后，牙周炎患者患UC的风险明显增高(校正后危险比为1.56)。KANG等[9]进行了包括9 950 548人在内的队列研究，发现牙周炎患者患UC的风险高于无牙周炎人群(调整后的危险比为1.091，95%CI:1.008～1.182)，且≥65岁的吸烟牙周炎患者患UC的风险是不吸烟无牙周炎人群的1.9倍。

1.3 IBD与牙周病的meta分析数据

ZHANG等[10]为探究牙周病与IBD之间的相关性，共纳入6项研究进行meta分析，结果表明IBD患者患牙周炎的总风险明显高于对照组。吕宗凯等[11]共纳入9篇研究进行meta分析，其中7篇为病例对照研究，2篇为横断面研究，结果显示IBD与牙周炎具有较为明显的相关性，7项研究数据合并显示克罗恩病患者患牙周炎风险升高，6项研究显示UC患者牙周炎患病率增加。LORENZO-POUSO等[12]共纳入包括33 216人在内的9项研究进行meta分析，结果显示牙周病与克罗恩病、UC均密切相关。

2 IBD与牙周病的关联核心P.gingivalis

牙周病主要的微生物因素中，根据微生物群的定植、分布及与牙周状况的关系，可分为6个不同的牙周微生物复合体，与牙周炎关系最为紧密的为红色复合体，其中就包括P.gingivalis。P.gingivalis是牙周炎的常见致病菌，在牙周病进展过程中起到关键作用。通过基因组学分析发现，口腔和肠道存在微生物群的重叠[13]。同时有研究表明在IBD患者的肠道微生物区系中发现了口腔微生物[14]。通过将P.gingivalis口服或灌胃处理后，IBD小鼠的疾病活动指数评分、炎性浸润等都得到了加强[6]，表明P.gingivalis可以促进IBD的发展。

然而，小鼠反复口服P.gingivalis后粪便和盲肠微生物群中并没有P.gingivalis定植[15]。因此P.gingivalis促进IBD发展可能并不是由于其在肠道环境内生长引起的。研究发现，虽然P.gingivalis未在肠道中定植，但可以从口腔中迁移到肠道并改变肠道微生物区系组成，导致菌群失调。微生物稳态本身在维护肠道健康方面起到关键作用，可有效限制致病菌，起到天然免疫的作用。而肠道发生菌群失调后，与疾病相关的条件致病菌就可在肠道中存活并引起免疫级联反应[15-17]，进而加重炎性反应。

因此，牙周致病菌P.gingivalis与IBD的发展密切相关，可加重IBD的炎性反应，导致疾病的加剧。

3 P.gingivalis促进IBD的作用机制

3.1 P.gingivalis的黏附与定植、传播

黏附并侵入宿主细胞是细菌发挥毒力作用的重要环节。P.gingivalis的表面有一种重要的菌毛蛋白(Fimbrillin)，它能够促进P.gingivalis对目标部位的黏附和侵袭，是介导其与宿主相互作用的关键因素[18]。此外，该结构还能促进与其他细菌的共聚集，从而介导生物膜的形成，使其能够逃避正常的宿主免疫反应。

有研究表明，健康小鼠口服P.gingivalis后，P.gingivalis可在肠道内出现但在数小时内消失，而不会定植在胃肠道上，这可能是因为胃肠道的黏液层可以防止外来细菌到达并附着在肠上皮细胞上[19]。但是在硫酸葡聚糖(dextran sulfate sodium salt，DSS)诱导的结肠炎小鼠模型中，黏液层会快速耗竭，此时口腔饲喂的P.gingivalis可以与肠上皮细胞直接接触，进而促进IBD的发生和发展[6]。此外，P.gingivalis可以分泌一种能分解MUC2黏蛋白的蛋白酶，破坏黏液层并可能引发结肠炎[20]。

有学者发现，肠道炎症会破坏正常肠道菌群的稳态，使口腔细菌击败并取代肠道内的细菌，而牙周炎等口腔炎症会增加口腔病原体的数量，当达到一定阈值后，将增加这些口腔病原体到达肠道的概率，这两种条件的协同作用可以促进口腔细菌在肠道的异位定植[21]。

3.2 P.gingivalis对炎症通路的调控作用

Th17/Treg的失衡被证实是牙周炎和许多自身免疫性疾病发病机制的重要原因之一。肠道细菌反应性CD4+T细胞被认为在IBD的发展中发挥重要作用[22]。有学者发现P.gingivalis可以诱导CD4+T细胞凋亡，上调Th17相关转录因子RoRγt的表达及促炎细胞因子白细胞介素-17(IL-17)、白细胞介素-6(IL-6)的表达，并通过TLR4通路下调Treg相关转录因子Foxp3的表达和抗炎因子转化生长因子-β(TGF-β)和白细胞介素-10(IL-10)的表达，增加结肠和固有层淋巴细胞中Th17/Treg的比例，进而加重DSS诱导的结肠炎[23]。在某些情况下，肠道中的Th17细胞可以发生致病性转化，产生γ-干扰素(IFN-γ)进而引起肠道炎症，这些细胞还能通过增强细胞的渗透性和促进炎症细胞的招募和激活，从而促进UC的发展[24]。P.gingivalis的PPAD基因表达的P.gingivalis肽酰精氨酸脱亚氨酶可介导蛋白质的瓜氨酸化，而蛋白质瓜氨酸化可以抑制Th2细胞因子的表达，增加Th17细胞因子的产生，导致Th17/Treg的失衡，从而调节细胞因子的转录和促炎细胞因子的产生，进一步诱发肠道组织的异常免疫应答反应[25]。

与未接种P.gingivalis的实验性关节炎小鼠相比，接种了P.gingivalis的实验性关节炎小鼠的血清、关节和肠道组织中IL-6和环瓜氨酸的水平增加[17]。有学者还发现，在实验性关节炎小鼠体内接种P.gingivalis会加重肠道RvD5n-3DPA-IL-10轴的破坏，进而削弱肠道屏障，有助于P.gingivalis发挥其致病作用[26]。

3.3 P.gingivalis对肠道细菌多样性的影响

有实验表明，摄入P.gingivalis导致肠道细菌多样性减少[27]，而肠道细菌多样性的减少与各种胃肠道疾病如IBD和结直肠癌相关[28]。此外，有研究显示，口服P.gingivalis会改变肠道微生物群，使得拟杆菌门菌增多，厚壁菌门菌减少，并通过下调Tjp1和 Ocln基因表达来破坏肠道屏障功能，引起炎症并改变宿主代谢[19,28]。通过对口服P.gingivalis后小鼠小肠基因的表达进行分析，有学者还发现了肠道屏障中紧密连接蛋白ZO-1的mRNA表达下调[17]。这些结果表明，口服P.gingivalis改变肠道微生物群，破坏肠上皮细胞屏障功能。之后，首次有研究揭示其背后可能的机制，该研究通过对从小肠分离的固有层淋巴细胞进行流式细胞术分析，发现P.gingivalis可介导肠IL-9+CD4+T细胞百分比增加，而这类细胞亚群会破坏肠道屏障，导致微生物及其代谢产物的改变，从而导致肠道炎症[29]。

3.4 P.gingivalis对免疫功能的影响

固有免疫系统是宿主抵御病原体的第一道防线。病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)被Toll样受体(toll-like receptors，TLRs)识别，通过TLR信号通路诱导细胞或组织特异性炎性反应。P.gingivalis细胞表面的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)可诱导PAMP信号的产生，引发固有免疫反应和炎症转录因子如NF-κB的表达，而NF-κB活化在IBD发展中的关键作用已被充分证明[30]。

肠道的树突状细胞(DC)存在于派尔集合淋巴结(Peyer patch)内，并分布于整个固有层，人源性DC可被黏膜病原体的LPS极化，进而将信息传递给T细胞，快速引发病原体特异性免疫反应[31]。有研究表明，P.gingivalis可在DC中存活和复制，在进入DC和诱导Th1型炎性反应方面，表达主菌毛成分的P.gingivalis比缺少菌毛成分的P.gingivalis更有效，P.gingivalis通过菌毛蛋白与DC特异性细胞间黏附分子-3-结合非整合素因子(dendritic cell-specific ICAM-3 grabbing nonintegrin，DC-SIGN)结合，被内化并大量进入DC的胞内囊泡[32]。

4 总 结

牙周病和IBD之间有很高的共发风险，并且有潜在的相关性。其中P.gingivalis作为牙周炎的重要致病菌，可能是两种疾病之间的关联核心。P.gingivalis可通过消化道进入肠道发挥作用，但目前认为其发挥作用并不是以黏附与定植的方式。同时P.gingivalis可影响炎症通路的相关表达，引起Th17/Treg的失衡及相关炎性因子的表达。肠道菌群失调是IBD的重要发病因素，但是有关P.gingivalis引起菌群失调的具体机制，以及菌群失调是以何种方式破坏肠道黏膜屏障进而促进IBD的发生、发展，有待更多学者的进一步探究。

目前，越来越多研究表明，牙周炎还与类风湿性关节炎、阿尔兹海默症及动脉粥样硬化等多种全身疾病相互关联[33]。更值得注意的是，已有多项研究表明，肠道菌群失调可能是牙周炎与其中某些全身疾病相关联的关键环节，并由此衍生出了口-肠轴[34]、肠-关节轴[35]、脑-肠轴[36]等假说，而理解P.gingivalis对IBD的影响机制将推动口腔疾病与全身疾病相互关联的相关机制探索。