牙周炎中巨噬细胞作用的研究进展

    牙周炎以牙周组织破坏为特征，对患者口腔健康、功能、美观以及生存质量造成较大影响，并对口腔卫生系统造成较大经济负担。牙周炎造成的局部炎症及骨丧失是牙齿脱落的最常见原因，并可导致其它组织器官炎症反应，提高全身系统性疾病患病风险。
    随着牙周致病菌及宿主免疫反应在牙周炎发生发展中的关键作用被证实，牙周炎的宿主免疫调节治疗逐渐引起关注。在牙周宿主免疫反应中，巨噬细胞是一类重要的抗原呈递细胞，可介导自然杀伤细胞、T细胞、中性粒细胞的募集及激活。巨噬细胞在不同外界环境刺激下表现出表型异质性及功能多样性，其在炎性相关骨破坏疾病中的免疫调节作用逐渐引起学界关注。
    1.巨噬细胞的来源及表型
    巨噬细胞具有两种来源:一种为外周血单核细胞在组织局部巨噬细胞集落刺激因子及粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子的作用下分化而成；另一种直接起源于胚胎前体细胞，其出生前就在发育中的组织中定殖，成年期仍维持自我更新能力。二者共同调控组织免疫微环境稳态。
    微生物产物、凋亡损伤细胞等不同刺激使巨噬细胞呈现不同活化状态，表现为不同表型极化的不同功能亚群。巨噬细胞亚群目前较常用Mill提出的根据巨噬细胞主要激活状态命名方式，分为经典激活M1巨噬细胞和替代激活M2巨噬细胞。M1由细菌脂多糖(LPS)、干扰素γ(IFN-γ)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)刺激形成，其分泌促炎因子，表达iNOS、CD86等特异性标记物，发挥杀灭病原体及肿瘤的功能，并介导组织破坏。
    M2由白细胞介素4(IL-4)、白细胞介素13(IL-13)、白细胞介素10(IL-10)等细胞因子诱导形成，表达CD206、CD163等，分泌IL-10、转化生长因子-β(TGF-β)等抗炎细胞因子，表现为促炎症及组织修复功能。
    2.巨噬细胞在牙周炎中的作用
    巨噬细胞是牙周组织中的主要免疫细胞之一。研究发现，牙周组织中牙龈上皮、固有层和血管周围组织中均存在大量巨噬细胞，其主要通过Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)识别病原相关分子模式，激活效应T细胞或记忆T细胞。
    研究发现，多种牙周致病菌可激活牙周组织巨噬细胞，如牙龈普林单胞菌(Porphyromonasgingivalis，P.g)可通过TLR2及TRL4激活巨噬细胞，使其产生大量IL-10；福赛斯坦纳菌可表达TLR2配体，激活巨噬细胞分泌白细胞介素6(IL-6)及IL-10。近年来研究发现，巨噬细胞不同表型所发挥的促炎及抗炎功能在牙周炎的发生发展中也起到关键作用。
    2.1牙周炎中巨噬细胞的促炎功能
    M1为促炎型巨噬细胞，其在牙周炎进展期及牙周组织破坏中起重要作用。牙周致病菌能够改变巨噬细胞表型及功能，如P.g可通过降低α-酮戊二酸的产生，抑制M2的激活，促进M2转化为M1，导致过度炎性反应及组织破坏。同样，在实验动物牙周炎模型中，巨噬细胞表现为M1向极化增强，而M2向极化减弱。
    在人体样本中，Wu等发现牙周炎患者牙龈组织M1及M2均增多，但M1/M2比值增高。Zhou等发现牙周炎患者牙龈M1相关的TNF-α、IFN-γ、IL-6及白细胞介素12(IL-12)表达增多，M1/M2比例增高，并与临床探针深度呈正相关。以上研究均提示牙周炎进展期巨噬细胞M1向极化增强，介导牙周组织破坏。
    2.2巨噬细胞抗炎功能在牙周炎中的表现
    巨噬细胞在维持牙周组织稳态中也发挥重要作用。研究发现，小鼠牙周炎修复期牙周组织M2标记物表达水平较炎性破坏期增高，敲除巨噬细胞则会抑制牙周炎愈合期的组织修复，这提示巨噬细胞在牙周炎修复阶段同样发挥关键作用。同样，在小鼠第三磨牙牙龈沟内注射M2能够降低P.g诱导的牙周组织炎性反应，减轻牙槽骨吸收，也证明了M2对牙周组织修复的关键作用。
    3.靶向巨噬细胞调控牙周炎进展
    巨噬细胞在牙周炎破坏及修复期均发挥重要作用，因此靶向调控巨噬细胞成为干预牙周炎进展的干预手段之一。
    3.1阻断巨噬细胞TLRs
    TLRs为巨噬细胞表面经典模式识别受体，其可通过识别病原体，激活宿主对牙周致病菌的免疫反应，为牙周炎治疗提供了潜在的干预靶点。研究发现，TLR2-/-和TLR4-/-小鼠口腔中存在多种牙周致病菌，但牙槽骨吸收受到抑制，这提示巨噬细胞表面TLR2和TLR4在牙周炎炎性反应及牙槽骨破坏中发挥关键作用，是潜在干预靶点。
    除此之外，细菌的鞭毛蛋白能够激活巨噬细胞表面TLR5，诱导破骨细胞形成，促进骨吸收，因此TLR5也成为可能的阻断靶点之一。
    3.2调控巨噬细胞功能
    巨噬细胞的表型异质性及功能多样性为牙周炎的治疗带来了新思路。调控巨噬细胞功能以干预牙周炎进展的总体思路为抑制M1并促进M2形成。最新研究发现，PPARγ、活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)、Akt以及G蛋白信号调节因子12(Regulator of G-Protein Signaling 12，RGS12)均是调控巨噬细胞功能、干预牙周炎进展的有效靶点。Viniegra等发现使用罗格列酮激活PPARγ，能够抑制M1向极化，促进M2向极化，减轻小鼠牙周炎牙槽骨吸收，并促进牙周组织愈合。
    Zhang等发现，抑制ROS能够抑制高糖环境下M1形成，促进M2形成，并减轻糖尿病牙周炎牙槽骨吸收。Wu等发现Akt2具有促进M1极化、抑制M2极化的作用，在实验性牙周炎模型中，体内抑制Akt2可促进牙周组织巨噬细胞M2向极化，减轻牙槽骨吸收。同时，Yuan等发现过表达RGS12促进小鼠牙周炎中M1极化及迁移，而在造血细胞中RGS12条件性敲除能够抑制M1形成，减轻牙周炎骨破坏及牙周组织白细胞介素1β(IL-1β)、IL-6及TNF-α等炎性因子的表达。
    生物材料同样能够靶向调节巨噬细胞功能，干预牙周炎或牙槽骨修复进程。He等构造了一种分层结构矿化纳米纤维支架，其促进M2极化及组织修复相关细胞因子分泌，利于牙槽骨缺损的修复。Li等构造了一种聚多巴胺介导的氧化石墨烯及羟基磷灰石纳米颗粒结合的导电藻酸盐/明胶支架，该支架通过介导巨噬细胞中的糖酵解和RhoA/ROCK途径，抑制M1向极化、促进M2形成，进而促进糖尿病大鼠牙周骨缺损的修复再生。
    He等通过3D打印构造了一种含钼的生物活性玻璃陶瓷支架，通过增强巨噬细胞的线粒体功能，诱导M2向极化，促进牙周损伤修复。
    4.结论及展望
    巨噬细胞在慢性炎症性骨丧失中发挥关键作用，其中巨噬细胞表型异质性及功能多样性在骨代谢及骨再生中的作用受到广泛关注。牙周炎是一种典型的慢性炎症性骨丧失疾病，研究巨噬细胞在牙周炎进展及消退中的作用有助于深入理解巨噬细胞的免疫调节作用、设计靶向巨噬细胞的免疫调节药物或生物材料，辅助临床治疗牙周炎。
    目前巨噬细胞多样性在牙周炎中作用仍存在较多未知领域，未来仍有待深入探究巨噬细胞不同表型在牙周炎中的免疫调控机制，并探究伴随全身系统性疾病情况下牙周组织巨噬细胞状态的改变及功能。