牙周炎疫苗黏膜給藥途徑的研究進展

蒲芋枋 綜述 白國輝 審校

1.遵義醫科大學，貴州 遵義 563000；2.遵義醫科大學附屬口腔醫院，貴州 遵義 563100

牙周炎(periodontitis，PD)是一種因細菌感染引起的慢性炎癥性疾病，一開始炎癥局限在牙齦上皮可無明顯癥狀，當疾病繼續發展，炎癥擴散至深部牙周組織及牙槽骨，引起牙槽骨的破壞，牙周袋的形成，導致牙周炎的產生[1]。牙周炎與多種全身性疾病有關，包括心血管疾病、2 型糖尿病(diabetes mellitus)、呼吸系統疾病、慢性腎病等[2]。現今牙周炎的治療方式主要為菌斑的控制，包括齦上潔治、齦下刮治及根面平整來清除牙菌斑和牙石[3]。有研究指出，雖然牙菌斑會導致牙周炎，但宿主特異性炎癥反應是疾病進展的主要驅動因素；因此，牙周炎的治療目標應該是改變宿主的炎癥反應及減少細菌觸發因素，接種疫苗可能為牙周炎預防和治療提供強有力的方法[1]，但疫苗的低免疫原性是限制牙周炎疫苗使用的最大阻礙。有研究指出，通過黏膜給藥途徑能有效地引發免疫反應[4-5]。口腔中的局部抗體反應依賴于全身免疫(immunoglobulin G，IgG)和黏膜免疫分泌型黏膜球蛋白(secretory immunoglobulin A，SIgA)[6]。因此，有效的牙周炎疫苗應在口腔中同時誘導全身免疫和黏膜免疫，傳統的疫苗接種很難做到這一點，但黏膜給藥途徑可誘導黏膜和全身的免疫反應，更能夠成功地同時誘導口腔中的IgG 抗體和唾液SIgA[7-9]。黏膜給藥途徑通過不同的黏膜給藥部位可分為口服給藥途徑、鼻腔給藥途徑、舌下給藥途徑、頰黏膜給藥途徑和眼內給藥途徑。本文就牙周炎黏膜給藥途徑作一全面綜述，以期為牙周炎疫苗的投入使用有所啟示。

1 口服給藥途徑

口服給藥途徑是在所有給藥途徑中最容易被患者接受的一種給藥方式，同時也是最為方便的一種[9]，它避免了針頭的使用，減少了對專業人員的需求，同時也避免針頭處理帶來的感染可能。口服給藥有效地促進了全世界傳染性疾病的控制，例如脊髓灰質炎的疫苗就使用了口服給藥途徑，極大地控制了脊髓灰質炎的發病與傳播[10]。口服途徑可以使抗原特異性淋巴細胞擴散到其他的黏膜組織，比如胃腸道黏膜、口腔黏膜和呼吸道黏膜等。但與此同時，口服疫苗必須克服胃酸、消化酶、上皮屏障和相關免疫反應才能成功地將抗原遞送到腸道相關淋巴組織(gut-associated lymphoid tissue)從而產生保護作用[11]。在預防牙周炎方面，Ogawa等[12]研究發現，在針對牙周炎致病病原體進行疫苗的口服給藥以后，小鼠的血清和唾液中存在顯著的抗原抗體特異性反應，與皮下注射和肌肉注射相比，口服途徑給藥進行疫苗接種在黏膜相關組織中的唾液SIgA和抗體水平更高。在一項研究中，Sharma等[13]讓大鼠口服共生戈登鏈球菌疫苗，發現誘導了抗原特異性血清IgG、血清IgA 和唾液SIgA。在另一項研究中，小鼠口服牙齦卟啉單胞菌的40-kDa 外膜蛋白，以CpG 寡核苷酸(CpG oligodeoxynucleotides，CpG ODN)或霍亂毒素(cholera Toxin，CT)作為佐劑，與對照組相比，CpG ODN 組與CT 組口服后產生較強的血清IgG和IgA，另外在CpG ODN組產生強烈的唾液SIgA反應。更為重要的是，雖然兩組與對照組相比，均觀察到牙槽骨的吸收減少，但在CpG ODN 組牙槽骨的吸收是最少的[14]。

總的來說，口服給藥途徑是一個可行的誘導免疫的途徑，許多研究也已經證實了這一點，但最近的研究已經將給藥途徑的重心偏向于鼻腔給藥和舌下給藥，因為相關研究表明，通過這兩種給藥途徑會產生更高水平的唾液SIgA[15]。

2 鼻腔給藥途徑

鼻腔給藥途徑與口服給藥途徑一樣，也是一種方便、安全、無創的給藥途徑[16]，鼻腔給藥途徑具有吸收能力強，避免首次代謝過快，它避免了腸肝循環和肝臟代謝的部分首過反應以及胃酸對攝入分子的立即破壞并且起效快，有效規避血腦屏障等優點[17-18]，但鼻腔給藥途徑也存在相應的限制，例如黏液纖毛清除(mucociliary clearance，MCC)，MCC 每15～21 min 更新黏膜的黏液層襯里將限制經鼻腔黏膜吸收[19]。除此之外，疫苗中的成分在嗅覺神經或者面神經中存在逆行神經元遷移的風險，從而導致神經系統方面的問題，例如短暫的面神經麻痹[20]。但這一點風險可以通過佐劑的作用來規避，Du 等[21]研究發現，用牙齦卟啉單胞菌血凝素A的25-KDA抗原區域和大腸桿菌麥芽糖結合蛋白(25k-hagA-MBP)進行鼻腔免疫后牙槽骨吸收明顯減少，并且與霍亂毒素(CT)一起鼻腔給藥后檢測兩者在神經元組織中的存在時，25k-hagA-MBP 在神經元中存在的量明顯低于CT的量。

在一項研究中，Namikoshi等[22]通過使用牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.gingivalis)的40-kDa外膜蛋白(40-kDa-OMP)作為牙周炎疫苗，CT 作為佐劑，通過小鼠鼻腔給藥發現在小鼠的唾液和鼻腔分泌物中顯示出顯著的40k-OMP特異性血清IgG1、IgG2b和IgA 以及黏膜IgA 抗體(Abs)。在另一項研究中，Momoi 等[23]通過40-kDa-OMP 與佐劑(mCTA/LTB)通過鼻腔給藥途徑給藥，研究發現，使用40-kDa-OMP與mCTA/LTB免疫可誘導血清中高水平的40-kDa-OMP IgG 和IgA 抗體(Abs)，并在唾液中引發顯著的IgA 抗40-kDa-OMP Ab反應，并且這些抗體反應在進行疫苗接種后至少維持1年。因此，眾多實驗數據表明，鼻腔免疫途徑在牙周炎疫苗免疫途徑中是一個比較理想的給藥方式，可作為一個牙周炎疫苗給藥方式的重點研究方向。

3 舌下給藥途徑

舌下給藥是將藥物通過黏膜表面輸送到血流中的一種方便的方法，它避免了腸肝循環和肝臟代謝的部分首過反應以及胃酸對攝入分子的立即破壞，此外，最近的研究表明，在疫苗的黏膜給藥途徑中，舌下途徑已被證明能夠誘導強有力的全身和黏膜免疫反應[24-25]。但迄今為止，除了用于復發性尿路感染的舌下疫苗Uromune之外，還沒有其他可用于舌下給藥途徑的疫苗[25]。Zhang 等[26]研究發現，通過P.gingivalis(40k-OMP)的40 kDa 外膜蛋白與編碼Flt3 配體(plasmid encoding Flt3 ligand，pFL)的cDNA 載體質粒舌下給藥可引發保護性免疫反應。用40k-OMP 加pFL 對小鼠進行舌下免疫誘導顯著的血清IgG和IgA以及唾液IgA，抗體反應與40k-OMP 加CT 作為佐劑所誘導的反應相當。當評估40k-OMP特異性IgG的亞類時，用40k-OMP 加pFL 進行舌下免疫誘導IgG1 和IgG2a抗體反應。pFL 的舌下遞送導致下頜下腺中的FL 表達，但在其他口腔組織中沒有。此外，唾液和血清中FL 蛋白顯著增加，下頜下淋巴結和脾臟中CD11c+CD11b+和CD11c+CD8a+樹突狀細胞中CD80、CD86 和CD40 分子表達上調的頻率顯著增加。此外，給予舌下40k-OMP加pFL的小鼠表現出由口腔感染P.gingivalis引起的牙槽骨丟失顯著減少。這些發現表明，40k-OMP 與pFL 的舌下給藥可作為一種有效且安全的黏膜疫苗來對抗口腔P.gingivalis感染，并且可能是預防慢性牙周炎的有效工具。雖然舌下給藥疫苗的研究受到了口內唾液流動的影響、舌頭和咀嚼肌持續運動的阻礙，但疫苗遞送技術的快速發展為這些未充分利用的疫苗接種途徑提供了一個可行并且有前景的方向[18]。

4 頰黏膜、眼內給藥途徑

到目前為止，暫時還沒有相關的頰黏膜給藥途徑研究用來評估牙周炎疫苗接種效果。但在一項研究中使用了眼內給藥方式。Shimizu 等[27]評估了狗眼內給藥后的抗體反應，用P.gingivalis細胞裂解物摻入到pH 敏感的融合聚合物修飾的脂質體。這種眼內疫苗接種誘導了高滴度的抗原特異性血清IgG、血清IgA和唾液SIgA。此外，這些唾液抗體抑制對P.gingivalis對HeLa 細胞的黏附，減少與協同口腔病原體內氏放線菌的共聚集，并保護人口腔上皮細胞免受P.gingivalis誘導的細胞毒性。

5 總結

除傳統的疫苗種類外，基于大量對基因疫苗的研究表明，基因疫苗可能會在口腔中誘導針對牙周炎的保護性免疫反應[28-30]。基因疫苗具有使用低劑量、快速大規模生產等優點。DNA 疫苗在經過安全性等臨床試驗后，對外源DNA 整合到基因組的擔憂已經基本消失，RNA 疫苗整合到宿主基因組中的可能性更小[31]，在之前的研究中，由于DNA 具有較高的固有穩定性和較低的先天免疫原性，DNA疫苗受到更多的關注與研究，然而由于向大型動物的翻譯成功率并不高，信使RNA(messenger RNA，mRNA)疫苗正逐漸成為研究重點。在修飾核苷的使用下，mRNA的穩定性得到了明顯的提高同時降低了先天免疫原性[31]。另外脂質納米顆粒等mRNA 疫苗遞送系統取得了實質性的進展，進一步提高了疫苗的穩定性和有效性[32]。除此之外。針對COVID-19 的mRNA 疫苗被證明是安全并且高效的[33]。因此，基因疫苗的快速發展使得牙周炎的防治更加成為可能，未來基因疫苗通過黏膜免疫途徑發揮更加高效的可能也大大增加。

疫苗通過黏膜接種方式因其明顯優于全身性疫苗接種的優勢，以及其日益有效的疫苗制劑和遞送系統而逐漸引起人們的重點關注[34]。這些進步可能會加速牙周炎疫苗的開發，這可能大部分原因歸于在口腔中誘導黏膜和全身免疫的黏膜接種方法[7]。在過去的十年中，舌下給藥途徑接種引起了研究人員極大的興趣，許多臨床前和臨床試驗證明了這一點[25，35-36]。這可能會激發對牙周炎舌下免疫途徑接種疫苗的深入研究，但無論是哪種一種黏膜免疫方式，從現有的研究數據來說，牙周炎疫苗黏膜免疫途徑接種疫苗是可行的，并且也具有極大的潛力。此外，基因疫苗的快速發展也為防治牙周炎提供了更大的可能。