氧化應激與口腔炎性疾病的相關性綜述

王 雨 劉 佳

活性氧是含有氧的活性分子，通常是以自由基形式存在，活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS）是細胞氧化代謝過程的產物，在細胞中，ROS與抗氧化劑處于一個動態平衡狀態，超過細胞抗氧化防御系統能力的ROS 會誘發氧化應激（oxidative stress, OS）的發生，OS可通過參與促炎信號傳導、誘導細胞凋亡、下調自噬、損害線粒體功能等多種機制影響多種生物過程，導致病理性改變，參與炎癥、糖尿病，炎癥性腸病，阿爾茨海默病等疾病的發生發展[1～4]。近年來越來越多研究發現，OS 與口腔炎性疾病（包括牙周炎、扁平苔蘚、復發性阿弗他潰瘍、齲病）也密切相關。本文就近年來OS與口腔炎性疾病的相關性的研究進展作一綜述，以期為口腔炎性疾病治療及檢測提供新思路。

一、氧化應激及其損傷機制

1.氧化應激反應

在生物和醫學領域，ROS 是含有一個或多個未配對電子的分子或分子碎片。ROS的來源既有內源性，也有外源性。內源性ROS 來源于線粒體呼吸鏈酶、吞噬細胞的呼吸爆發和各種氧化酶（如NADPH氧化酶、黃嘌呤氧化酶）的活性產生，而外源性的ROS來源于乙醇、香煙、藥物、食品、牙科治療和牙科材料等[2，4]。當細胞和組織中存在過多的ROS，機體內抗氧化系統無法中和，造成體內氧化與抗氧化失衡，發生氧化應激反應（oxidative stress, OS），其過氧化產物能夠破壞細胞成分，包括蛋白質、脂質和脫氧核糖核酸（deoxyribo nucleic acid, DNA）[4]。

2.氧化應激損傷機制

ROS過多導致的OS可造成脂質、蛋白質和DNA的過氧化損傷[2]。

（1）脂質過氧化：脂質過氧化是指多不飽和脂肪酸的結構被自由基或非自由基物種氧化成碳中心自由基（PUFA 自由基）或脂質過氧化物自由基，如4-羥基壬醛、丙二醛（MDA）[5]，脂質過氧化物比自由基更穩定，它們還可以與其他大分子發生反應，如DNA、蛋白質和磷脂。脂質的過氧化會改變脂質膜的結構，破壞細胞膜的選擇性、流動性。因此，脂質過氧化產物通過對細胞膜的損傷參與多種疾病的發生發展[6～8]。

（2）蛋白質損傷：蛋白質在體內的高濃度及其與氧化劑高反應速率使得蛋白質在OS 時更容易受到ROS 攻擊,氧化修飾的蛋白質會降低或失去其生物活性。蛋白質羰基是蛋白質氧化損傷的最廣泛使用的生物標志物，反映了由多種形式的ROS 誘導的細胞損傷[9～11]。

（3）DNA 損傷：線粒體DNA 是ROS 的主要靶標之一,ROS 可引起DNA 雙鏈斷裂(double-strand breakage, DSB)和組蛋白H2AX（γH2AX）磷酸化、堿基水解、ATP耗盡和基因突變，最終導致細胞周期停滯和誘導程序性細胞死亡。ROS 攻擊DNA 中的鳥嘌呤堿基，通過鳥嘌呤堿的羥基化形成8-羥基脫氧鳥苷（8-OHdG）。8-羥基脫氧鳥苷（8-hydroxy-2-deoxyguanosine, 8-OHdG）的水平通常被認為是氧化應激引起的誘變的生物標志物[12～15]。

二、氧化應激與口腔炎性疾病的發生發展

1.氧化應激與牙周炎（periodontitis）

牙周炎是牙齒支持組織的一種慢性炎癥性疾病，臨床上表現為牙齒結締組織破壞和進行性骨吸收。Cherian DA 等人評估了牙周炎患者唾液樣本中的脂質過氧化物丙二醛（malondialdehyde, MDA）水平，結果表示，與健康受試者相比牙周炎患者的MDA 水平顯著升高，說明牙周炎患者體內OS 反應增加[16]。Zhang Z 等人通過多種生物信息學分析篩選氧化應激相關基因（OS 基因），發現六個關鍵OS基因（CXCR4、SELL、FCGR3B、FCGR2B、PECAM1 和ITGAL）與牙周炎風險增加顯著相關，這些基因被篩選為牙周炎的危險因素，并確定其為參與調控牙周炎發展的NF-κB 信號通路、IL-17信號通路、Wnt/βcatenin 信號通路等多條信號通路的關鍵因子[17]。Almerich-Silla JM 等人發現隨著牙周狀況惡化，氧化應激生物標志物8-OhdG、MDA、總抗氧化能力（total antioxidant capacity, TAC）、兩種抗氧化酶（谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase, GPx）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）的活性增加，氧化應激標志物水平與不同類型牙周致病菌（牙齦卟啉單胞菌、伴放線聚集桿菌、福氏坦納氏菌和密螺旋體）也具有顯著的相關性[18]。核因子紅細胞2 相關因子2（Nrf2）是細胞氧化還原穩態的主要調節因子，可上調一系列抗氧化基因，抵御氧化應激，在氧化反應中起著關鍵作用。Nrf2 缺乏可能會加速破骨細胞生成并增加氧化損傷，激活的Nrf2 可保護牙周組織免受氧化損傷，Siqi Ying 等人的研究證實結扎絲誘導的實驗性牙周炎大鼠的氧化應激標志物8-OHdG、3-硝基酪氨酸（3-Nitro-Tyrosine,3-NT）和髓過氧化物酶（myeloperoxidase, MPO）顯著增加，表明牙周炎中存在氧化應激反應，并驗證低強度脈沖超聲（Low-intensity pulsed ultrasound，LIPUS）通過PI3K-Akt/Nrf2 途徑增加細胞核中的Nrf2，減弱氧化損傷，從而調節牙周炎中的牙槽骨穩態[19]。Iova GM 等人通過單純結扎法誘導牙周炎模型，并測得大鼠模型血清中氧化應激標志物MDA、過氧化氫酶（catalase, CAT）、谷胱甘肽（glutathione,GSH）, 氧化型谷胱甘肽（oxidized glutathione, GSSG）等與對照組有明顯差異，具有抗炎、抗氧化能力的姜黃素和蘆丁單獨或聯合給藥后可降低牙周炎大鼠牙周組織和血清中的氧化應激水平[20]。以上研究均表示，OS 在牙周炎的發病機制中發揮重要作用，且對牙周炎患者進行抗氧化治療可見明顯療效，增加抗氧化劑水平和/或抗氧化活性的治療方法可作為牙周炎的標準非手術治療的補充，具有治療價值。

中性多形核白細胞（polymorphonuclear leukocyte，PMN）是抵御牙菌斑中細菌病原體的第一道防線，ROS 主要由PMN 在炎癥反應期間產生，ROS 的增加導致OS 可激活NF-κB 信號通路，促進促炎因子的表達，促炎因子通過在牙周破壞過程中誘導RANKL 刺激破骨細胞活性增加和成骨細胞死亡，打破了骨形成和骨吸收之間的穩態，導致牙周炎患者牙齒周圍骨質流失[17，21，22]。

2.氧化應激與口腔黏膜病

（1）氧化應激與口腔扁平苔蘚（oral lichen planus，OLP）:是一種病因不明的慢性炎癥性疾病，也是一種自身免疫性疾病[23]。Darczuk D 等人對比研究40 例患者與健康對照組唾液中的抗氧化劑水平（谷胱甘肽過氧化物酶、尿酸），結果顯示OLP患者唾液中的抗氧化劑表達水平與對照組具有顯著差異，證明了OLP 的發病機制與氧化應激之間的相關性[24]。學者們研究天然產物如番茄紅素、姜黃素等此類抗氧化劑對OLP 患者的療效，結果顯示番茄紅素、姜黃素等抗氧化劑可減少OLP 患者血清中氧化應激標志物水平，減輕OLP患者癥狀和體征，說明抗氧化治療對于OLP 是有效的[23，25]。脂質過氧化產物MDA 是OS最廣泛使用的標志物,又由于其高細胞毒性，認為MDA 是腫瘤促進劑和致癌劑，研究結果顯示MDA 在OLP患者唾液中顯著升高，研究中的另一個發現是抗氧化劑（維生素C 和維生素E）水平的下降，這支持了ROS 介導的脂質過氧化和相關的抗氧化劑消耗可能參與口腔癌前病變OLP的病理生理機制的理論[26]。氧化應激標志物8-OHdG 是啟動和促進癌變的一個因素，用于估計人類暴露于致癌劑后的DNA 損傷，也是評估DNA 氧化損傷的生物標志物，是許多口腔癌前病變的危險因素，OLP患者的唾液8-OHdG水平顯著高于對照組[27，28]。

OLP是免疫介導的T細胞疾病，活化的T細胞釋放細胞因子，細胞因子又可以刺激ROS 的釋放，導致ROS的過度產生[29]。ROS的積累可以直接造成可逆或不可逆的細胞損傷，并有利于致癌的微環境的形成，OS 的發生和線粒體功能障礙之間有很強的相關性。線粒體DNA 對ROS 誘導的損傷比核DNA 更敏感。線粒體DNA 突變導致角質形成細胞功能障礙和細胞凋亡，從而促進OLP的發生[29]。目前，扁平苔蘚的治療只是緩解癥狀，還沒有具體的治療方法，但抗氧化治療可成為OLP新的治療靶點。

（2）氧化應激與復發性阿弗他潰瘍（recurrent aphthous stomatitis，RAS）:是口腔黏膜的一種常見潰瘍性疾病，表現為多發性復發的圓形或卵圓形潰瘍，潰瘍中心壞死，黃灰色假性膜，紅斑邊緣清晰可見[31]。學者們研究發現RAS患者體內抗氧化能力顯著低于對照組，說明RAS 患者體內ROS 顯著增加，致使抗氧化能力代償性消耗[31～34]。DNA 損傷和OS之間密切相關，Tugrul S 等人還發現RAS 患者的DNA 損傷顯著高于對照組，在相關性分析時，氧化應激標志物表達水平與DNA 損傷呈顯著正相關，這種相關性支持了DNA 損傷是建立在氧化應激基礎上的觀點[33]。除抗氧化能力發生變化外，RAS 患者外周單核細胞中脂質過氧化物MDA 表達水平顯著高于對照組[35]。

過量的ROS 對口腔黏膜的攻擊會破壞細胞的正常功能和細胞結構的完整性，從而可能導致潰瘍的發生。ROS 激活核因子kappa-B（NF-κB）和激活蛋白（AP-1）信號轉導通路，參與細胞生長調節通路的基因轉錄，致使細胞凋亡和組織損傷[32]。現有學者選擇具有抗氧化能力的藥用植物在大鼠口腔潰瘍模型進行試驗，結果不僅說明了OS與復發性阿弗他潰瘍的相關性，還證實了此種凝膠能夠加速潰瘍的愈合[36]。目前關于RAS 的病因和發病機制與OS 的關系是研究熱點。但現有的文獻研究僅是表明了RAS 與氧化應激的相關性，對于氧化應激與RAS 之間的聯系機制尚無明確解釋。

（3）氧化應激與齲病（dental caries）：齲病是最常見的慢性、非傳染性、不可逆的口腔疾病[37]。而氧化應激在齲病的病因、發生發展中的作用也受到越來越多的關注。目前研究[38～40]最多的是低齡兒童齲（Severe early childhood caries，S-ECC)患兒唾液內氧化應激水平，盡管檢測的氧化應激標志物種類稍有出入，但依然得出相同的結論，即通過非酶和酶抗氧化系統的增加來降低S-ECC 兒童的氧化損傷。而Salman BN 等人分別對兒童（3～12 歲）和青少年（13～18 歲）進行研究，結果表示患齲兒童組唾液氧化應激指數高于無齲兒童組，但在患齲青少年組的唾液氧化應激指數卻低于無齲青少年組，與以往研究結果有所不同，不過文章中解釋后者可能因為抗氧化能力的消耗導致[41]，目前在氧化應激與齲病相關性研究中不同年齡間是否具有差異沒有定論，仍需進一步研究。雖然以上研究均闡明了齲病與氧化應激之間密切相關，但未闡明氧化應激與齲病之間的聯系機制，仍需大量臨床實驗進一步探究，為未來的研究提供了理論基礎。