來源：《華西口腔醫(yī)學(xué)雜志》2019年12月第37卷第6期
作者：吳佳益 李鑫 汪成林 葉玲 楊靜
作者單位：口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓科，成都 610041
[摘要] 炎癥性牙根外吸收是指在感染、壓力、創(chuàng)傷及正畸治療等多種物理化學(xué)因素刺激下人體自身免疫系統(tǒng)溶解牙根外表面硬組織的病理性過程。嚴(yán)重的炎癥性牙根外吸收可導(dǎo)致牙體牙髓、牙周疾病，甚至牙缺失。因此，了解其致病機(jī)制對(duì)預(yù)防及治療炎癥性牙根外吸收有重要意義。本文對(duì)炎癥性牙根外吸收的致病機(jī)制進(jìn)行綜述。
炎癥性牙根外吸收是指在感染、壓力、創(chuàng)傷及正畸治療等多種物理化學(xué)因素刺激下人體自身免疫系統(tǒng)溶解牙根外表面硬組織的病理性過程。恒牙的礦化組織受覆蓋于牙根外表面的非礦化組織——前期牙骨質(zhì)的保護(hù)而通常不易發(fā)生吸收。當(dāng)前期牙骨質(zhì)發(fā)生損傷使得礦化組織暴露時(shí)，在刺激因素作用下，多核細(xì)胞聚集在礦化組織表面，開始吸收過程，這個(gè)過程即為炎癥性牙根外吸收[1-2]。刺激因素的作用對(duì)于多核細(xì)胞的吞噬過程來說是必不可少的，若刺激因素不存在、消失或通過臨床干預(yù)被去除時(shí)，牙根外吸收會(huì)迅速停止。當(dāng)受損面積小于20%時(shí)，2~3周內(nèi)即可形成新的牙骨質(zhì)樣組織。然而當(dāng)受損面積過大（超過20%時(shí)），骨改建的速度快于牙骨質(zhì)樣組織的形成速度，牙根外表面被破骨細(xì)胞吸收，同時(shí)被骨組織所取代，使得牙與頜骨粘連在一起，這一過程即為置換性吸收。
相較于置換性吸收，炎癥性牙根外吸收更為常見。在炎癥性牙根外吸收中，牙骨質(zhì)的損傷以及多核細(xì)胞吞噬吸收是其必不可少的兩個(gè)過程[1]。嚴(yán)重的炎癥性牙根外吸收可導(dǎo)致牙體牙髓、牙周疾病，甚至牙缺失。了解其致病機(jī)制對(duì)預(yù)防及治療炎癥性牙根外吸收有重要意義。因此，本文將從這兩個(gè)過程中涉及的組織、細(xì)胞及分子機(jī)制，對(duì)炎癥性牙根外吸收的致病機(jī)制作一綜述，以期對(duì)炎癥性牙根外吸收的預(yù)防及治療給予一定提示。
1、牙根外吸收發(fā)生的前提
1.1 牙骨質(zhì)損傷
骨細(xì)胞通過調(diào)節(jié)破骨細(xì)胞激活劑——核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κ B ligand，RANKL）和破骨細(xì)胞生成抑制劑——骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）的比例來調(diào)控骨吸收過程。體外研究發(fā)現(xiàn)，牙骨質(zhì)細(xì)胞也可表達(dá)Tnfrsf11b（OPG）和Tnfsf11（RANKL）mRNA，且相對(duì)于骨細(xì)胞，其Tnfrsf11b的表達(dá)量更高，而Tnfsf11的表達(dá)量更低，使得表達(dá)的OPG/RANKL比例較高，這提示牙骨質(zhì)細(xì)胞不支持破骨細(xì)胞的生成和分化。對(duì)牙骨質(zhì)細(xì)胞施加流體剪切力刺激后，細(xì)胞內(nèi)骨硬化蛋白（sclerostin，SOST）的mRNA表達(dá)顯著下降，Tnfrsf11b的表達(dá)明顯升高，而Tnfsf11的表達(dá)量明顯下降，更使得OPG/RANKL比例提高了40倍。由此可見牙骨質(zhì)細(xì)胞具有抗吸收特性，在抵御外界刺激、防止牙根外吸收的過程中發(fā)揮著重要作用[3]。牙骨質(zhì)缺損是炎癥性外吸收發(fā)生的前提。
骨硬化蛋白由Sost基因編碼，是成熟骨細(xì)胞的標(biāo)志，可以通過抑制成骨細(xì)胞中經(jīng)典Wnt信號(hào)通路的表達(dá)，從而抑制骨形成。Wnt信號(hào)通路也參與調(diào)控牙骨質(zhì)穩(wěn)態(tài)。研究[4]顯示敲除Sost基因的小鼠中，Wnt表達(dá)上調(diào)，牙骨質(zhì)細(xì)胞數(shù)目增多，而敲除Wnt蛋白受體基因的轉(zhuǎn)基因小鼠模型的牙骨質(zhì)層變薄。釉原蛋白的剪接變異體——M180和LRAP可保護(hù)牙骨質(zhì)，避免其發(fā)生吸收。沉默M180和LRAP mRNA的表達(dá)可以顯著上調(diào)RANKL的表達(dá)量，同時(shí)可觀察到牙骨質(zhì)缺損[5]。超氧化物歧化酶3（superoxide dismutase 3，SOD-3）是一種內(nèi)生抗氧化劑，其在牙頸部、成牙骨質(zhì)細(xì)胞及牙骨質(zhì)細(xì)胞中有強(qiáng)表達(dá)，提示當(dāng)牙齒受到氧化應(yīng)激時(shí)，SOD-3可能對(duì)牙骨質(zhì)起到保護(hù)作用。了解上述分子對(duì)牙骨質(zhì)的作用機(jī)制，對(duì)于維護(hù)牙骨質(zhì)穩(wěn)態(tài)、預(yù)防牙根外吸收至關(guān)重要。
此外也有研究者[6]認(rèn)為，牙髓間充質(zhì)干細(xì)胞也發(fā)揮著保護(hù)牙根，避免其發(fā)生吸收的作用。牙髓干細(xì)胞中RANKL表達(dá)比骨細(xì)胞低20倍，但OPG的表達(dá)卻高出2倍，使得OPG與RANKL的比值比骨細(xì)胞中的高出40倍。使用逆向牙髓切斷術(shù)去除牙髓間充質(zhì)干細(xì)胞并進(jìn)行牙再植，8周后，這些牙齒的牙本質(zhì)和牙根上出現(xiàn)大量的吸收窩，RANKL/OPG表達(dá)明顯升高。這提示牙髓間充質(zhì)干細(xì)胞具有先天抑制破牙/骨細(xì)胞生成的能力。
1.2 牙本質(zhì)更易被吸收
與骨相比，破牙/骨細(xì)胞更容易黏附于牙本質(zhì)表面[7]，其肌動(dòng)蛋白環(huán)在牙片上形成的半衰期更長，破骨陷窩的產(chǎn)生更快[8]。這些證據(jù)表明牙本質(zhì)比骨更具有誘導(dǎo)破骨形成及成熟的能力，在相同條件刺激下，一旦牙骨質(zhì)損傷，牙本質(zhì)暴露，牙根的炎癥性外吸收更容易發(fā)生。這可能是因?yàn)橐环矫嫜辣举|(zhì)具有更多非膠原基質(zhì)蛋白（如骨橋蛋白）[9]，而另一方面牙本質(zhì)細(xì)胞不具備類似骨細(xì)胞在牙槽骨中的重建作用[10]。此外，牙本質(zhì)形成過程中存在的一些生長因子，如轉(zhuǎn)化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、類胰島素一號(hào)增長因子（insulin-like growth factors-1，IGF-Ⅰ）和骨形態(tài)發(fā)生蛋白2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）在礦化后牙本質(zhì)中仍然存在，可在礦化吸收過程中影響破牙/ 骨細(xì)胞的活性。牙本質(zhì)提取物可上調(diào)白細(xì)胞介素1β（interleukin 1 beta，IL-1β）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、一氧化氮和過氧化氫表達(dá)，促進(jìn)遷移，誘導(dǎo)牙周巨噬細(xì)胞成熟，這表明牙本質(zhì)的有機(jī)成分參與調(diào)控炎癥吸收過程。
2、破牙/骨細(xì)胞的吞噬作用
2.1 誘發(fā)因素
炎癥性牙根外吸收的誘發(fā)因素可分為局部性因素和全身性因素，其中局部性因素又可分為壓力相關(guān)性因素和感染相關(guān)性因素。壓力相關(guān)性因素包括外傷、咬合創(chuàng)傷、腫瘤及阻生埋伏牙壓迫、不當(dāng)正畸力的施加等，它們一方面可直接損傷受壓組織，另一方面可啟動(dòng)相關(guān)分子的表達(dá)從而激活破牙/骨細(xì)胞的吸收過程。感染相關(guān)性因素指的是牙齒發(fā)生細(xì)菌感染，既包括單純感染性牙髓病、牙周病，也包括外傷導(dǎo)致根管暴露及牙周膜撕裂而形成的感染通道等。外傷致使牙本質(zhì)小管暴露，根管系統(tǒng)中的細(xì)菌和（或）其產(chǎn)生的內(nèi)毒素可通過牙本質(zhì)小管到達(dá)牙周膜。體外研究顯示細(xì)菌易定植于牙根外吸收區(qū)域，并形成生物膜，激活破牙/骨細(xì)胞，從而加重牙根表面的炎性吸收過程[11-12]。
全身性因素在牙根外吸收過程中發(fā)揮了重要作用。給予低鈣及低維生素D飲食后的老鼠表現(xiàn)出明顯的牙骨質(zhì)溶解癥狀，且其牙骨質(zhì)礦化功能出現(xiàn)異常[13]。體外間歇性給予甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）可促進(jìn)牙骨質(zhì)形成，同時(shí)抑制機(jī)械拉力刺激下牙骨質(zhì)的分解代謝[14]?；加羞^敏性疾病的患者接受正畸治療后，牙根外吸收的發(fā)生率較正常人高，口服阿司匹林對(duì)治療該類人群牙根外吸收有一定療效[15]。由此可見，臨床上診斷并治療牙根外吸收時(shí)，還應(yīng)結(jié)合全身病史。
2.2 分化成熟
發(fā)揮牙根外吸收功能的細(xì)胞主要為破牙/骨細(xì)胞，其由粒細(xì)胞/巨噬細(xì)胞祖細(xì)胞（granulocyte/macrophage progenitors，GMPs）分化而來[16]。巨噬細(xì)胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor， MCSF）可誘導(dǎo)GMPs分化為破牙/骨細(xì)胞前體細(xì)胞。破牙/骨細(xì)胞前體細(xì)胞表達(dá)核因子κB受體活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB，RANK），可識(shí)別并與RANKL結(jié)合，進(jìn)一步誘導(dǎo)破牙/骨細(xì)胞前體細(xì)胞分化為單核前破牙/骨細(xì)胞并高表達(dá)活化T細(xì)胞核因子1蛋白（nuclear factor of activated T cells cytoplasmic 1，NFATc1）及吸收相關(guān)基因，如抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acidic phosphatase，TRAP）、組織蛋白酶K（cathepsin K）以及αvβ3整合素。最終單核前破牙/骨細(xì)胞融合形成多核破牙/骨細(xì)胞，即成熟破牙/骨細(xì)胞。
破牙/骨細(xì)胞分化成熟的過程涉及多種細(xì)胞、細(xì)胞因子及分子的作用。在局部或全身性刺激因素作用下，成骨細(xì)胞上調(diào)RANKL的表達(dá)同時(shí)下調(diào)其拮抗因子OPG的表達(dá)，從而促使破牙/骨細(xì)胞分化成熟。當(dāng)不良正畸力作用于人牙周膜細(xì)胞（human periodontal ligament cells，hPDLc）時(shí)可通過Notch通路改變RANKL及白細(xì)胞介素6（interleukin 6，IL-6）的表達(dá)，從而誘發(fā)破牙/骨細(xì)胞的形成[17]。巨噬細(xì)胞（macrophage）在牙根吸收的過程中也發(fā)揮著重要的作用。巨噬細(xì)胞可以分為經(jīng)典的激活巨噬細(xì)胞M1和可替代的激活巨噬細(xì)胞M2[18]。M1與M2細(xì)胞數(shù)量比的改變被認(rèn)為與根吸收相關(guān)[19]。M1由Th1細(xì)胞因子激活（干擾素γ），通過分泌前炎癥因子TNF-α上調(diào)氧化氮的產(chǎn)生而促進(jìn)炎癥。而M2由Th2細(xì)胞因子（IL-4或IL-13）調(diào)節(jié)，可通過IL-10和精氨酸酶Ⅰ抑制炎癥[19-21]。當(dāng)施加不當(dāng)正畸力時(shí)，M1增加，同時(shí)干擾素γ和TNF-α上升，促使根吸收發(fā)生；當(dāng)正畸力被移除后，M1數(shù)目降低，M2增加，伴隨IL-4和IL-10 的上調(diào)，此時(shí)牙根吸收明顯減弱[19]。
2.3 黏附機(jī)制
整合素是一種異二聚體跨膜受體超家族，可表達(dá)于破牙/骨細(xì)胞表面，其胞外部分連接至礦化組織的細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix，ECM）蛋白，如玻連蛋白、骨橋蛋白[22]、成釉蛋白[23]、纖連蛋白及Ⅰ型膠原[24]，胞內(nèi)部分連接至細(xì)胞骨架。破牙/骨細(xì)胞在ECM-整合素黏附界面上進(jìn)一步形成多分子黏附復(fù)合體又稱為偽足小體。偽足小體由整合素和相關(guān)蛋白包繞著一個(gè)致密的肌動(dòng)蛋白核組成。偽足小體精密地排列在細(xì)胞的邊緣，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，即肌動(dòng)蛋白環(huán)。肌動(dòng)蛋白環(huán)的形成是破牙/骨細(xì)胞激活的表現(xiàn)。ECM與整合素的相互作用可激活多信號(hào)通路的表達(dá)，如細(xì)胞內(nèi)Ca2+的上調(diào)、脂質(zhì)周轉(zhuǎn)、結(jié)構(gòu)和信號(hào)分子向黏附復(fù)合體聚集及蛋白質(zhì)酪氨酸磷酸化的級(jí)聯(lián)等。Cas、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）-3激酶、原癌基因酪氨酸蛋白激酶（Src）和蛋白激酶2（Pyk2）蛋白發(fā)生酪氨酸磷酸化后可與偽足小體中環(huán)繞肌動(dòng)蛋白核的結(jié)構(gòu)蛋白如黏著斑蛋白、踝蛋白、α-輔肌動(dòng)蛋白以及凝溶膠蛋白相互作用，從而形成骨吸收密封區(qū)。降鈣素是破牙/骨細(xì)胞的胞內(nèi)鈣連蛋白，可通過調(diào)節(jié)Pyk2和Src調(diào)控破牙/骨細(xì)胞偽足小體的形成、破骨細(xì)胞吸附以及封閉區(qū)的形成，進(jìn)而激活破骨/牙細(xì)胞并產(chǎn)生骨吸收功能[25]。
2.4 吞噬作用
單核前破牙/骨細(xì)胞黏附和融合后，激活的破牙/骨細(xì)胞定位于礦化組織表面并形成封閉區(qū)，細(xì)胞極性形成[9,16]。V-ATP酶泵攜帶由碳酸酐酶Ⅱ產(chǎn)生的質(zhì)子到褶皺緣，釋放入密閉區(qū)域內(nèi)，通過氯離子的轉(zhuǎn)運(yùn)形成酸性環(huán)境[26]，最終至礦物基質(zhì)降解。TRAP與內(nèi)吞基質(zhì)的降解作用相關(guān)。組織蛋白酶B、E、K、L、S和基質(zhì)金屬蛋白酶-1、-2、-3、-13 可水解膠原豐富的骨基質(zhì)[27]。
3、結(jié)論
牙骨質(zhì)具有高抗吸收特性，是牙根得天獨(dú)厚的保護(hù)屏障，其破壞是牙根外吸收發(fā)生的前提。牙骨質(zhì)損傷后，刺激因素進(jìn)一步作用于牙本質(zhì)。相較于骨組織，牙本質(zhì)礦化重建能力低且更易黏附破牙/骨細(xì)胞發(fā)生吞噬吸收，此時(shí)如不及時(shí)控制刺激因素，炎癥性牙根外吸收迅速發(fā)展，隨著炎癥波及范圍的擴(kuò)大，可進(jìn)一步造成牙體牙髓疾病、牙周疾病，嚴(yán)重者可導(dǎo)致牙缺失。本文對(duì)炎癥性牙根外吸收的致病機(jī)制進(jìn)行了詳述。這其中，牙骨質(zhì)的屏障保護(hù)作用提示探索出控制并縮小牙骨質(zhì)損傷以及促進(jìn)牙骨質(zhì)修復(fù)的方法對(duì)牙根外吸收的預(yù)防及治療有重大意義。了解相關(guān)刺激因素有助于預(yù)判疾病預(yù)后效果及可能導(dǎo)致的并發(fā)癥，從而選擇必要的檢查方式、治療方法及預(yù)防措施。在分子水平了解牙根外吸收的作用機(jī)制，將為疾病的預(yù)防、藥物研發(fā)等提供重要的理論依據(jù)。
利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。
