牙周炎是一种破坏牙周支持组织的炎症性疾病，其发生一方面与牙周龈下菌斑的刺激有关，另一方面与宿主的易感性相关。其中易感性不但受遗传因素的影响，而且与吸烟、精神压力等环境因素也十分相关。上述因素常会诱发机体过度的免疫炎症反应，造成牙周组织的损伤。
目前认为，控制炎症反应的发生是治疗此类炎症性疾病的核心。有研究发现，牙龈卟啉单胞茵（P.gingivalis）会利用补体系统破坏宿主的免疫防御，在诱发牙周菌群失调与微环境失调的同时，引起牙周炎的发生。本文对P.gingivalis利用补体系统诱发牙周微环境失调的效应通路，以及补体抑制剂在牙周炎治疗中的作用研究进展做一综述。
1 P.gingivalis的致病性
P.gingivalis是一种革兰阴性菌，与牙周疾病的发生与发展密切相关，并在其中发挥十分关键的作用。在对人群口腔菌斑的检查中发现，P.gingivalis、福赛坦氏菌、齿垢密螺旋体在牙周炎患者中的检出率明显高于健康人群，这三者被认定为红色复合体，与人的牙周疾病极具相关性。P.gingival据表面的多种物质（菌毛、外膜蛋白A、脂多糖等）以及分泌的蛋白酶对周围组织均有破坏性。比如，P.gingivalh表面的脂多糖可与免疫细胞表面的Toll样受体4相互作用，活化炎症复合体，引起炎症反应，在这一过程中，不但会诱发多种炎症因子的分泌，同时也会造成免疫细胞凋亡，使宿主免疫功能降低的同时又会扩大炎症波及范围。
作为牙周疾病研究的热点，P.gingivalis感染常被认为是牙周组织破坏的首要原因。但是，随着对牙周疾病发病机制研究的日益深入，越来越多的学者发现，牙周炎的发生不仅仅是因为某一种或某几种细菌的存在而引发的，其发生与牙周袋中菌群失调所引发的牙周微环境失调密切相关。Hajishengallis等研究发现，将P.gingivalis定植于无菌小鼠的牙周组织中，6周后观察，无菌小鼠并未出现明显的牙周炎临床症状，x线也未见明显的骨质吸收。
这使研究者们对P.gingivalis在牙周炎进程中所扮演的角色产生了质疑。随着科学技术的进步，利用宏基因组学对牙周炎患者菌斑中的细菌成分进行分析，结果发现之前被人们定义为红色复合体的几种细菌仅占整个菌斑细菌总量的极少一部分，并且发现了多种可能与牙周疾病发生相关的新细菌，如普氏菌属、巨球菌属、月形单胞菌属、脱硫叶菌属、小杆菌属等革兰阴性菌以及一些革兰阳性菌，均表现出与牙周炎有一定的相关性。那么作为牙周主要致病菌的P.gingivalis在牙周疾病进展中的重要性到底如何呢?有研究发现，P.gingivalis可能不直接参与破坏牙周组织恒，但其可以利用宿主免疫防御的漏洞，保护其他牙周致病菌免受宿主免疫防御的消灭，使后者安全地繁殖、扩增，使牙周袋内原本平衡的菌群结构改变，造成菌群失调与牙周微环境的失调，最终引起牙周组织的损伤与破坏。
可见，P.gingivalis是诱发牙周微环境失调的始作俑者，是诱发牙周疾病与牙周组织损伤的“基石”。
2 P.gingivalis诱发牙周微环境失调
P.gingivalis诱发牙周微环境失调的基本过程如下：首先，早期于牙周组织中定植时，P.gingivalis可以通过内化于牙龈上皮细胞之中，逃避宿主的免疫清除；其后，P.gingivalis可以利用补体系统，破坏宿主的免疫防御反应，保护其他牙周致病菌免受宿主清除，引起牙周微生物菌群失调以及牙周微环境失调，并同时诱发宿主免疫炎症反应；最后，牙周炎症反应的发生会使牙周组织受损，降解为胶原和蛋白质等物质，为牙周致病菌的扩增与繁殖提供养料，并且进一步加重牙周炎症。
由此可见，牙周炎的发生是牙周袋内多种致病微生物共同作用的结果，而P.gingivalis则在诱发牙周炎的过程中发挥重要作用。那么作为牙周炎症发动的“基石”，P.gingivalis是如何利用免疫系统的漏洞来保全自身不被消灭的呢?
2.1 内化于牙龈上皮细胞之中
研究发现，在P.gingivalis侵入牙龈上皮细胞的过程中，其会利用表面的菌毛与牙龈上皮细胞表面的B1整合素相结合，使细胞激动蛋白运动引发细胞骨架改变，进而使自己进入细胞之中。在进入细胞之后，P.gingivalis会通过P13K/Akt和JAK/STAT信号通路，阻止细胞凋亡发生，从而使自己在细胞内可以安全地扩增。此外，在牙龈上皮细胞中的P.gingivalis还会抑制宿主细胞分泌白细胞介素-8（IL-8），减少其对于免疫细胞的趋化作用，引起局部区域免疫细胞趋化性麻痹，从而保护其他致病菌的增殖，使局部牙周微环境内的菌群失调。
在应用P.gingivalis诱发小鼠牙周炎的模型研究中发现，由于P.gingivalis引发的这种免疫沉默，为日后细菌的定植以及炎症的发生创造了条件。这种免疫抑制作用可能在致病菌定植早期发挥一定的作用，但后期的牙周组织损伤发生是在一种炎症环境下所进行的，也就是说P.gingivalis对于宿主细胞清除作用的抵抗是在炎症反应的大背景下所进行的，而不是之前所说的在免疫抑制中所发生的。因为这种炎症反应会使周围的宿主组织分解形成相应的蛋白质与胶原，而这些分解的物质恰恰是牙周致病菌的营养来源。在对牙周微环境探究的过程中发现，补体系统参与牙周炎症的发生，P.gingivalis可以利用补体系统诱发牙周微环境失调，在抵抗宿主免疫清除的同时，还会继续诱发机体的免疫炎症反应，造成牙周组织的损伤。
2.2 P.gingivalis调控补体系统参与牙周炎的发生
补体系统是一系列存在于血清中可以同细胞表面相应受体相作用的液相分子。主要包括经典的血清蛋白（C1～C9）、病原相关模式分子、转化酶、蛋白酶、调节因子以及与这些物质相作用的受体。这些物质对于免疫炎症反应及其相关信号通路具有活化、增强等调节作用，它们共同协作使宿主在受感染或者损伤时作出免疫应答。补体的级联反应主要有3种途径，分别为：经典途径、凝集素途径和替代性途径。3种途径最终均会形成C3，后者会在不同的C3转化酶作用下裂解为不同的补体成分。
如形成的C5a、C3a会与各自受体C5aR、C3aR结合，在免疫反应与免疫细胞的招募中发挥作用；形成的C3b具有调理素的作用，在免疫细胞对微生物的吞噬中发挥作用；形成的C5。c9可以在入侵的微生物表面形成膜攻击复合体，直接溶解被识别的病原微生物。作为固有免疫中的重要一环，补体系统不但本身在免疫防御中发挥作用，还可以协同宿主的其他模式识别受体，如补体可以与Toll样家族受体发生交互作用，共同提升宿主的防御功能。
二者相互作用可以促进局部凝血，防止感染的扩散，并且可以调节T细胞和B细胞等免疫细胞的分化。但补体系统本身也可以被致病微生物利用，参与炎症反应的发生。在20世纪七八十年代的临床试验中，人们首次发现了补体成分与牙周炎症的关联性。以牙周炎患者龈沟液中的C3含量作为研究对象，发现在牙周治疗后，随着炎症的消失，牙周状况的好转，患者龈沟液中C3含量降低；相似的结论在对志愿者建立的牙龈炎模型中也发现，牙龈炎症的进展程度与龈沟液中的C3含量相关。
近年来，在牙周炎机制的研究中发现，P.gingival拈可以操控补体与Toll样家族受体之间的交互作用，破坏宿主的免疫调节，引起牙周微环境失调，造成牙周组织的破坏。
2.2.1 P.gingivalis利用C5aR-TLR2信号通路诱发牙周炎发生在对P.gingival如诱导的小鼠牙周炎模型的研究中发现，C5aR-/-的小鼠与野生型小鼠相比，其牙周炎的表现较轻，对牙周炎的发生有一定抵抗作用，说明C5aR与牙周炎的发生有一定关系。在小鼠活体实验中，于小鼠皮下接种放置钛制成的小室，于小室内注入P.gingival括，构建细菌招募免疫细胞的模型。结果发现，与对照组相比，应用C5aR阻断剂或是TLR2拮抗剂均会使P.gingival括的存活率下降，并且下降幅度相似，说明了二者为相互协同的作用，共同被P.gingivalis所利用，进而逃避免疫细胞的消灭。
应用共聚焦显微镜观察发现，P.gingivalis、C5aR、TLR2三者的联合作用是在脂筏上完成的，应用荧光能量转移的方法也验证了三者的这种作用。令人感到意外的是，将P.gingivalis与具核梭杆菌共同注入上述小室中，可发现P.gingivalis对具核梭杆菌起保护作用，可以减少中性粒细胞对后者的杀灭作用，这种保护作用的发生也是通过P.gingivalis与C5aR-TLR2相互作用来完成的。并且P.gingivalis在利用C5aR与TLR2逃避中性粒细胞杀灭的过程中，还会释放炎症因子IL-1p、IL-6、TNF-α，说明这种逃避机制不是我们时常熟悉的诱导机体免疫抑制，而是P.gingivalis可以选择性地抑制中性粒细胞对自身的杀灭，但却不影响炎症反应的发生。
在对上述机制的探究中发现，尽管TLR2下游存在的MyD88信号通路对P.gingivalis的清除有一定作用，但是P.gingivalis可以通过控制C5aR-TLR2之间的交互作用，活化E3泛素连接酶，降解MyD88，转而诱发TLR2-MAL-P13K信号通路。MyD88的降解会抑制宿主的杀菌作用，使得包括P.gingivalis在内的其他牙周致病菌免受免疫细胞的杀灭。而活化的P13K一方面会抑制中性粒细胞表面激动蛋白的聚合作用，从而抑制中性粒细胞对致病微生物的吞噬；另一方面又会促进中性粒细胞释放炎症因子，引起局部的炎症反应，造成组织损伤的同时，又会为致病菌提供营养物质。在对巨噬细胞的研究中也发现，P.gingivalis可以利用C5aR-TLR2之间的相互作用，一方面提升巨噬细胞内cAMP的含量，抑制细胞内一氧化氮的产生与细胞内的杀菌作用；另一方面又通过ERKl/2信号通路，选择性地抑制IL12家族（IL12p70和IL23）细胞因子的表达，并且会促进TNF、IL6、ILlp等促炎因子的表达，诱导牙周炎症的发生。虽然在牙周袋内起主要防御作用的是中性粒细胞，但是在牙周结缔组织的防御中，巨噬细胞也扮演着重要作用。
2.2.2 P.gingivalis利用CR3-TLR2信号通路诱发牙周炎发生
CR3属于B2整合素类受体，在静止期的细胞表面处于一种低亲和状态。研究发现，P.gingivalis的菌毛可以同TLR2相作用，诱发TLR2产生由内向外的信号传导，通过Racl、P13K和Cyt-1使CR3由低亲和状态变为高亲和状态。但CR3被激活至高亲和状态后会被P.gingivalis加以利用，使之成为安全进入巨噬细胞的通道，并且不会诱发细胞内的杀菌效应。
这可能因为CR3平时承担的主要任务为识别带有ic3b的凋亡细胞，因此，由CR3进入细胞内可能不会引发细胞本身的警觉。而且在吞噬凋亡细胞的同时，本身就会抑制IL—12细胞因子的释放，这一点在对P.gingivalis的研究中也发现，利用CR3进入巨噬细胞的同时会抑制IL-12的释放。而且这种TLR2与CR3之间的作用具有双向的生物学活性，当CR3被活化后，会招募TIRAP，进而刺激与细胞膜相连的PIP2，诱发TLR2下游的MyD88促炎信号通路的转导，促进炎症因子分泌，造成牙周组织炎症反应。
3补体作为牙周治疗的新靶点
正如上文所述，在牙周炎的动物模型实验中发现，C3、CR3和C5aR均参与牙周炎的发生与发展，这就为牙周炎的治疗提供了新的方向。PMX-53是一种C5aR阻断剂，在P.gingivalis诱导的以及结扎丝诱发的牙周炎动物模型研究中发现，向小鼠牙周局部注射PMX-53，观察一段时间后发现，与对照组相比，实验组小鼠牙周的炎症表现以及骨质吸收均得到了恢复。在大鼠实验中，应用PMX205（一种PMX-35的类似物）分别通过局部用药以及将药物放入水中的给药方式作用于受试大鼠，结果显示，牙周炎症状况有所好转，但是也发现这种药物对于牙周炎的作用效果与受试动物种类和给药方式均有关系陵引。
C3阻断剂Compastatin是一种含有13个氨基酸残基的环肽，能够特异性地与C3结合，可以保护C3不被特异性的转化酶所裂解，阻断补体下游的活化。Cp40作为Compastatin的一种类似物，因其强大的抑制功效与良好的药物半衰期，在年龄相关性黄斑、阵发性睡眠性血红蛋白尿症的动物临床模型中均取得了良好的功效。将Cp40应用于已建立的恒河猴牙周炎模型中发现，与对照组相比，Cp40在恒河猴的牙周炎临床指征明显好转，龈沟中促炎因子TNF-α、IL-1β、IL-17和RANKL含量明显降低，并且组织学检测牙周组织中破骨细胞数目减少，OPG含量上升，后续X线显示牙槽骨吸收减少。恒河猴所具有的免疫系统、牙周解剖结构以及所构建出的牙周炎临床模型中牙周表现与菌斑结构也与人十分相似。因此，Cp40在动物模型中得到的良好效果可以为日后对于人牙周炎的补体治疗提供了一定的理论基础。
4展望
牙周炎现在被认为是一种由多种牙周病原微生物共同引发的慢性炎症性疾病，可造成牙周支持组织损伤。牙周炎的早期表现为牙龈肿胀、出血，晚期则出现牙齿松动，x线检查可发现牙齿周围的骨组织吸收。据统计，中国成年人中牙周炎的患病率达到了80%以上，其中10%～15%为重度牙周炎；2010年统计，在美国47%的成年人患有牙周炎，其中8.5%为重度牙周炎。重度牙周炎不但会造成口腔组织的损伤，并且与一些全身疾病（如动脉粥样硬化、糖尿病、关节炎等）的发展密切相关。目前，传统的超声洁治与手工根面平整等基础治疗对于难治性牙周炎尚无良好的疗效。根据动物实验的结果，补体抑制剂在未来可能作为辅助传统牙周治疗的一种手段。
补体抑制剂的优势在于：（1）可以调节宿主的免疫防御，因为免疫防御异常是造成牙周组织损伤的根本原因；（2）可以抑制炎症反应，在减轻牙周组织损伤的同时，可以减少供给细菌生长繁殖的食物来源，间接起到抑菌作用。根据这一机制，补体可作为日后牙周治疗的新靶点，利用补体抑制剂控制炎症的发生与发展，将成为牙周日后治疗的新方向。
