牙周炎中巨噬細胞作用的研究進展

王夢嬌，張 博，趙志河

(口腔疾病研究國家重點實驗室國家口腔疾病臨床醫學研究中心，四川大學華西口腔醫院正畸科，四川 成都 610041)

牙周炎以牙周組織破壞為特征，對患者口腔健康、功能、美觀以及生存質量造成較大影響，并對口腔衛生系統造成較大經濟負擔[1]。牙周炎造成的局部炎癥及骨喪失是牙齒脫落的最常見原因，并可導致其它組織器官炎癥反應，提高全身系統性疾病患病風險[2]。隨著牙周致病菌及宿主免疫反應在牙周炎發生發展中的關鍵作用被證實，牙周炎的宿主免疫調節治療逐漸引起關注[1]。在牙周宿主免疫反應中，巨噬細胞是一類重要的抗原呈遞細胞，可介導自然殺傷細胞、T細胞、中性粒細胞的募集及激活[1]。巨噬細胞在不同外界環境刺激下表現出表型異質性及功能多樣性[3]，其在炎性相關骨破壞疾病中的免疫調節作用逐漸引起學界關注。

1 巨噬細胞的來源及表型

巨噬細胞具有兩種來源：一種為外周血單核細胞在組織局部巨噬細胞集落刺激因子及粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子的作用下分化而成；另一種直接起源于胚胎前體細胞，其出生前就在發育中的組織中定殖，成年期仍維持自我更新能力[4]。二者共同調控組織免疫微環境穩態。

微生物產物、凋亡損傷細胞等不同刺激使巨噬細胞呈現不同活化狀態，表現為不同表型極化的不同功能亞群。巨噬細胞亞群目前較常用Mill提出的根據巨噬細胞主要激活狀態命名方式，分為經典激活M1巨噬細胞和替代激活M2巨噬細胞[5]。M1由細菌脂多糖(LPS)、干擾素γ(IFN-γ)、腫瘤壞死因子α(TNF-α)刺激形成，其分泌促炎因子，表達iNOS、CD86等特異性標記物，發揮殺滅病原體及腫瘤的功能，并介導組織破壞[6]。M2由白細胞介素4(IL-4)、白細胞介素13(IL-13)、白細胞介素10(IL-10)等細胞因子誘導形成，表達CD206、CD163等[7]，分泌IL-10、轉化生長因子-β(TGF-β)等抗炎細胞因子[7]，表現為促炎癥及組織修復功能[8]。

2 巨噬細胞在牙周炎中的作用

巨噬細胞是牙周組織中的主要免疫細胞之一。研究發現，牙周組織中牙齦上皮、固有層和血管周圍組織中均存在大量巨噬細胞，其主要通過Toll樣受體(Toll-like receptor, TLR)識別病原相關分子模式[9]，激活效應T細胞或記憶T細胞[10]。研究發現，多種牙周致病菌可激活牙周組織巨噬細胞，如牙齦普林單胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.g)可通過TLR2 及TRL4激活巨噬細胞，使其產生大量IL-10[11]；福賽斯坦納菌可表達TLR2 配體[12]，激活巨噬細胞分泌白細胞介素6(IL-6)及IL-10[13]。近年來研究發現，巨噬細胞不同表型所發揮的促炎及抗炎功能在牙周炎的發生發展中也起到關鍵作用。

2.1 牙周炎中巨噬細胞的促炎功能M1為促炎型巨噬細胞，其在牙周炎進展期及牙周組織破壞中起重要作用。牙周致病菌能夠改變巨噬細胞表型及功能，如P.g可通過降低α-酮戊二酸的產生，抑制M2的激活，促進M2轉化為 M1，導致過度炎性反應及組織破壞[14]。同樣，在實驗動物牙周炎模型中，巨噬細胞表現為M1向極化增強，而M2向極化減弱[15～17]。在人體樣本中，Wu等發現牙周炎患者牙齦組織M1及M2均增多，但M1/M2比值增高[18]。Zhou等發現牙周炎患者牙齦M1相關的TNF-α、IFN-γ、IL-6及白細胞介素12(IL-12)表達增多，M1/M2比例增高，并與臨床探針深度呈正相關[19]。以上研究均提示牙周炎進展期巨噬細胞M1向極化增強，介導牙周組織破壞。

2.2 巨噬細胞抗炎功能在牙周炎中的表現巨噬細胞在維持牙周組織穩態中也發揮重要作用。研究發現，小鼠牙周炎修復期牙周組織M2標記物表達水平較炎性破壞期增高，敲除巨噬細胞則會抑制牙周炎愈合期的組織修復[20]，這提示巨噬細胞在牙周炎修復階段同樣發揮關鍵作用。同樣，在小鼠第三磨牙牙齦溝內注射 M2能夠降低P.g誘導的牙周組織炎性反應，減輕牙槽骨吸收[21]，也證明了M2對牙周組織修復的關鍵作用。

3 靶向巨噬細胞調控牙周炎進展

巨噬細胞在牙周炎破壞及修復期均發揮重要作用，因此靶向調控巨噬細胞成為干預牙周炎進展的干預手段之一。

3.1 阻斷巨噬細胞TLRsTLRs為巨噬細胞表面經典模式識別受體，其可通過識別病原體，激活宿主對牙周致病菌的免疫反應，為牙周炎治療提供了潛在的干預靶點。研究發現，TLR2-/-和TLR4-/-小鼠口腔中存在多種牙周致病菌，但牙槽骨吸收受到抑制，這提示巨噬細胞表面TLR2和TLR4在牙周炎炎性反應及牙槽骨破壞中發揮關鍵作用，是潛在干預靶點[22]。除此之外，細菌的鞭毛蛋白能夠激活巨噬細胞表面TLR5，誘導破骨細胞形成，促進骨吸收，因此TLR5也成為可能的阻斷靶點之一[23]。

3.2 調控巨噬細胞功能巨噬細胞的表型異質性及功能多樣性為牙周炎的治療帶來了新思路。調控巨噬細胞功能以干預牙周炎進展的總體思路為抑制M1并促進M2形成。最新研究發現，PPARγ、活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)、Akt以及G蛋白信號調節因子12(Regulator of G-Protein Signaling 12，RGS12)均是調控巨噬細胞功能、干預牙周炎進展的有效靶點。Viniegra等發現使用羅格列酮激活PPARγ，能夠抑制M1向極化，促進M2向極化，減輕小鼠牙周炎牙槽骨吸收，并促進牙周組織愈合[20]。Zhang等發現，抑制ROS能夠抑制高糖環境下M1形成，促進M2形成，并減輕糖尿病牙周炎牙槽骨吸收[24]。Wu等發現Akt2具有促進M1極化、抑制M2極化的作用，在實驗性牙周炎模型中，體內抑制Akt2可促進牙周組織巨噬細胞M2向極化，減輕牙槽骨吸收[18]。同時，Yuan等發現過表達RGS12促進小鼠牙周炎中M1極化及遷移，而在造血細胞中RGS12條件性敲除能夠抑制M1形成，減輕牙周炎骨破壞及牙周組織白細胞介素1β(IL-1β)、 IL-6及TNF-α等炎性因子的表達[25]。

生物材料同樣能夠靶向調節巨噬細胞功能，干預牙周炎或牙槽骨修復進程。He等構造了一種分層結構礦化納米纖維支架，其促進M2極化及組織修復相關細胞因子分泌，利于牙槽骨缺損的修復[26]。Li等構造了一種聚多巴胺介導的氧化石墨烯及羥基磷灰石納米顆粒結合的導電藻酸鹽/明膠支架，該支架通過介導巨噬細胞中的糖酵解和RhoA/ROCK 途徑，抑制M1向極化、促進 M2形成，進而促進糖尿病大鼠牙周骨缺損的修復再生[27]。He等通過3D打印構造了一種含鉬的生物活性玻璃陶瓷支架，通過增強巨噬細胞的線粒體功能，誘導M2向極化，促進牙周損傷修復[28]。

4 結論及展望

巨噬細胞在慢性炎癥性骨喪失中發揮關鍵作用，其中巨噬細胞表型異質性及功能多樣性在骨代謝及骨再生中的作用受到廣泛關注。牙周炎是一種典型的慢性炎癥性骨喪失疾病，研究巨噬細胞在牙周炎進展及消退中的作用有助于深入理解巨噬細胞的免疫調節作用、設計靶向巨噬細胞的免疫調節藥物或生物材料，輔助臨床治療牙周炎。目前巨噬細胞多樣性在牙周炎中作用仍存在較多未知領域，未來仍有待深入探究巨噬細胞不同表型在牙周炎中的免疫調控機制，并探究伴隨全身系統性疾病情況下牙周組織巨噬細胞狀態的改變及功能。