谢丹妮,张文柏
牙周炎是由菌斑微生物所引起的牙周支持组织的慢性感染性疾病,主要侵犯牙龈及牙周支持组织,最终导致牙齿脱落。引起牙周破坏的菌斑微生物除了最为相关的、被称为“红色复合体”的牙龈卟啉单胞菌、福赛斯坦纳菌和齿垢密螺旋体等细菌外,还包括了真菌、病毒、古菌[1]。近年来念珠菌类真菌在牙周炎患者的龈下检出率、致病性等引起了学者们的关注,相关研究表明口腔念珠菌与慢性牙周炎的严重程度相关[2]。本文旨在阐述念珠菌与牙周炎的相关性及念珠菌导致牙周炎的可能机制,进一步探究影响牙周炎发生发展的相关因素,为牙周炎的预防和治疗提供新的思路。
1.1 牙周炎患者龈下念珠菌的种类及检出率 许多研究结果表明无论是健康个体还是牙周炎患者,龈下白色念珠菌的检出率最高。Radunovic M 等[3]研究发现牙周炎患者龈下念珠菌检出率为21.5%,其中白色念珠菌、克柔念珠菌及光滑念珠菌检出率分别为91.4%、20%及28.6%。Matic Petrovic S等[4]也报道了类似的结果,试验中利用牙周刮治器获得的龈下标本中最常见的为白色念珠菌,检出率为23.97%,其次光滑念珠菌检出率为5.48%,而利用无菌滤纸采集的龈下标本中,白色念珠菌、光滑念珠菌及热带念珠菌检出率分别为18.49%、4.79%和 0.80%,此研究也从另一角度表明了龈下菌斑的采样方法缺乏标准化,念珠菌的检出率因采样技术及其敏感性不同而不同。不同的口腔生态位因具有不同的理化特征和解剖形态,故微生物分布存在差异性,念珠菌在口腔不同生态位的定植情况也存在着差异。试验[4]中15.07%的受试者舌部未检出念珠菌,但在龈下区检出,其中一些白色念珠菌基因型是牙龈下分离株所特有的。有研究报道[2]在口腔冲洗液及龈下菌斑中共分离出19 种不同的念珠菌,虽然重度牙周炎分组中的念珠菌定植率较高,但其念珠菌种类多样性较其他分组低。这一些观察结果可能反映了念珠菌对口腔生态位的选择,使其更好地适应龈下厌氧的环境,与其他牙周炎致病菌共存。
Jepsen K 等[5]对16612 名中度至重度晚期牙周炎患者龈下菌斑样本进行培养及分析,发现白色念珠菌检出率为21.8%。Jabri B 等[6]分别采集了35 名牙周炎患者及15 名牙周健康人群的龈下菌斑,通过对样本进行培养、DNA 提取及PCR扩增发现,牙周健康人群和牙周炎患者龈下菌斑中白色念珠菌检出率分别为7%和20%。Monroy-Pérez E 等[7]研究也得出了相似的结论,即慢性牙周炎患者的龈下念珠菌定植率高于健康对照组。
1.2 龈下念珠菌与牙周临床变量及牙周炎严重程度的关系 Krishnan G S 等[8]报道指出牙周炎患者龈下念珠菌定植与牙周袋深度、附着丧失、吸烟的时间、习惯及频率呈正相关。Jabri B 等[9]将426 名12~25 岁年龄段的受试者纳入研究,结果表明牙周炎患者龈下念珠菌定植与牙周袋深度、附着丧失及龋齿的数量相关,但与该人群的性别、年龄无关。但也有学者报道[10-11]念珠菌龈下定植与牙周袋深度无关,而女性高于男性。
“慢性牙周炎与龈下念珠菌定植存在正相关”,这一结论得到多项研究的证实,但对于牙周炎严重程度与龈下念珠菌定植的关系,各学者研究结果存在分歧。Canabarro A 等[12]采集健康受试者、轻中度牙周炎患者及重度牙周炎患者的龈下菌斑,龈下念珠菌的检出率分别为15%、17%、47%,结果有统计学差异,提示牙周炎的炎症程度越重,其念珠菌定植率越高。然而,Jabri B 等[6]研究发现虽然牙周炎患者龈下存在较高比例的白色念珠菌定植,但结果与健康对照组之间没有统计学差异,白色念珠菌的存在与牙周炎的分期分级无关。其他试验[9]通过对426 名受试者的研究也得出相似结论,即念珠菌的存在与牙周炎的严重程度无关。因此,念珠菌定植不能作为慢性牙周炎严重程度的预测指标。
1.3 伴全身疾病的牙周炎患者与念珠菌定植的关系 Sete MRC 等[13]报道与对照组相比,系统性红斑狼疮患者龈下白色念珠菌的比例更高。Matic Petrovic S 等[4]研究发现伴有慢性牙周炎且血糖控制差的糖尿病患者龈下念珠菌检出率在试验的4个分组中最高,并提示血清中的糖化血红蛋白是龈下念珠菌的独立预测因子,进一步说明良好的血糖控制可预防念珠菌感染。Lourenço A G 等[14]研究发现与无牙周炎的HIV 感染者相比,患有牙周炎的HIV 感染者的念珠菌定植增加。而另一位学者则研究发现[15]白色念珠菌定植和患有坏死性牙周炎的HIV 感染者之间无关,这可能是由于急性炎症环境下有大量的坏死组织及炎症介质,且伴随出血症状,这样的条件不利于念珠菌定植。
2.1 黏附能力 对宿主的黏附是念珠菌定植与致病的第一步。念珠菌通过其表面的黏附蛋白与宿主细胞相应受体结合发生黏附,这些黏附蛋白包括了经典的Als 蛋白家族及Hwp1,还包括了Int1p、Eap1p、Iff/Hyr 蛋白家族、Mnt1p 等。牙周组织中的上皮细胞、细胞外基质和血管内皮细胞等表面可能存在与念珠菌结合的受体。黏附到宿主细胞表面后,菌丝相的念珠菌具有更强的毒性,可通过多种机制引起牙周组织的感染。
Monroy-Pérez E 等[7]在研究中发现与慢性牙周炎或牙龈炎相比,中度牙周炎患者分离的念珠菌株中,参与白色念珠菌黏附的基因HWP1、ALS1 和ALS3 检出和表达频率更高。Alanazi H 等[16]报道电子烟的烟雾促进了白色念珠菌菌丝的形成,增加了其HWP1 和EAP1 黏附基因的表达,当接触牙龈上皮细胞时,暴露于电子烟的白色念珠菌菌丝对上皮细胞的黏附性优于对照组。Prêcheur I 等[17]试验通过抑制白色念珠菌的黏附及菌丝形成,从而减少其对口腔上皮细胞的黏附,有效降低了菌斑中的微生物量,阻止细菌的共聚。
细胞表面疏水性是念珠菌细胞外壁层的固有属性,影响细胞行为以及黏附能力,与黏附力呈正相关。有报道称[18]从慢性牙周炎患者的龈下菌斑中分离出的白色念珠菌具有较高的表面疏水性,具有更强的黏附和入侵牙龈成纤维细胞的能力。
2.2 水解酶及毒素 黏附到宿主细胞后,念珠菌分泌的水解酶是其入侵宿主细胞,获取营养物质,降解宿主组织和蛋白质,逃避免疫系统反应所必需的,主要包括天冬氨酸蛋白酶( SAP)、磷酸酯酶(PL)和脂肪酶(Lip)。其中天冬氨酸蛋白酶是种类最丰富的水解酶,一方面介导念珠菌对宿主的黏附作用,维护念珠菌细胞壁的稳定性,增强其毒力,同时抑制宿主蛋白酶活性;另一方面其可通过降解宿主固有免疫应答的多种因子等方式逃避宿主免疫反应[19-20]。除了蛋白酶外,白色念珠菌分泌的念珠菌素与细胞膜相互作用形成孔状结构,导致膜损伤和钙内流,直接损伤宿主细胞[21]。
2.3 念珠菌与宿主相互作用中的免疫调控和免疫逃逸 念珠菌自身的免疫逃逸和免疫调控不仅能够防御宿主的免疫清除,而且有利于维持其与宿主的共存状态,这机制可能参与牙周炎的发生发展。念珠菌形成的生物膜对免疫系统而言是一个相当大的挑战,包围成熟生物膜的致密细胞外基质层是有效阻碍免疫系统与病原体细胞接触的屏障。白色念珠菌能够根据环境条件重塑其细胞壁,以逃避宿主清除机制,并在口腔中形成感染[22]。唾液中的抗菌肽可被白色念珠菌分泌的天冬氨酸蛋白酶所降解,同时其可捕获补体调节分子,进而阻断补体活化途径,增加了牙周组织中念珠菌定植的可能性。近平滑念珠菌可通过分泌天冬氨酸蛋白酶裂解宿主补体成分蛋白以及补体调节因子,导致补体系统的损害[20]。白色念珠菌还可通过抑制溶酶体成熟和酸化,促进菌丝形成和逃避巨噬细胞清除,也可通过消耗葡萄糖,使巨噬细胞无法获得能量,导致其快速死亡[23]。Sardi JCO等[18]研究发现,牙周袋中念珠菌侵袭,使得牙龈成纤维细胞产生NO(一氧化氮),高浓度的NO可能对受感染的细胞具有细胞毒性和抑制作用,造成快速的组织损伤。
2.4 念珠菌与牙周致病细菌之间的相互作用 念珠菌与细菌之间一方面可通过菌丝形成的结构支架,与牙周致病菌形成混合生物膜发挥协同作用侵入牙周结缔组织中,另一方面可通过与细菌之间的化学及代谢作用,如改变氧浓度等发挥协同作用,这些机制可能参与牙周炎发生过程。白色念珠菌可以在有氧或厌氧条件下生存,它还具有降低局部氧浓度的能力,从而创造有利于厌氧菌生长的微环境。Bartnicka D 等[24]研究表明,白色念珠菌形成的生物膜可以保护牙龈卟啉单胞菌,形成双物种群落,促进牙周炎的发展。Sztukowska M N 等[25]研究则显示念珠菌消耗氧气产生有利于牙龈卟啉单胞菌生长的低氧环境,增强牙龈卟啉单胞菌的毒性。Bartnicka D 等[26]利用小鼠模型进行试验,当宿主细胞被细菌和白色念珠菌共同感染后,混合生物膜保证了细菌在宿主组织中更持久的生存,体现了双重感染形成的慢性炎症状态,同时实验中观察到与单纯细菌感染相比,这两种微生物共存可通过减弱巨噬细胞和中性粒细胞反应影响宿主免疫,使细胞因子和趋化因子的产生减少。此外,利用热处理后失活的白色念珠菌对口腔牙龈上皮细胞进行预处理,可增强牙龈卟啉单胞菌的侵袭性,表明这种真菌可能加剧牙周炎的炎症程度。
念珠菌与牙周致病菌间拮抗作用也值得我们关注。Guo Y 等[27]通过实验表明在低血红素条件下,白色念珠菌与牙龈卟啉单胞菌可以在环境中竞争血红素,牙龈卟啉单胞菌占有优势地位,表现为活力及毒力增强,白色念珠菌可通过血红素竞争增强牙龈卟啉单胞菌的致病性,最终促进了牙周炎的发生和发展,因此,作者认为白色念珠菌的龈下定植可作为评估牙周炎风险的一个因素。另有报道[28]侵袭性牙周炎中伴放线放线杆菌可产生一种自动诱导剂(AI-2)来抑制白色念珠菌细胞形成菌丝和生物膜。
除了上述机制外,念珠菌的致病性还包括了机体抵抗力及医源性因素。近年来随着糖皮质激素及免疫抑制剂、放化疗药物、长期静脉留置、抗生素等广泛运用及糖尿病、癌症、免疫缺陷等增加了宿主的易感性,使得念珠菌感染呈持续上升的趋势,这样的现象不容忽视。大量的研究证明念珠菌不是牙周炎发生发展的旁观者,而是其发生发展的积极参与者,但有关念珠菌在牙周炎发病机制发面的研究还不是很明确,一些研究结果仍存在争议,既往研究存在样本量小、微生物采样技术缺乏标准化、真菌提取序列不完整及DNA 提取缺乏标准等许多不足之处,我们应继续探索念珠菌在牙周炎中的致病机制,建立更适宜的研究模型。对于严重的牙周炎患者或常规牙周治疗效果欠佳的患者,考虑可能与龈下念珠菌感染相关,应开展更多相关研究,系统评估伴有念珠菌感染的牙周炎的治疗中使用激光、光动力、含有抗真菌药物的牙膏及益生菌疗法等的疗效[29],同时进行长期随访,为牙周炎的预防及治疗提供新的思路。