牙周致病菌与动脉粥样硬化相关关系研究进展

2017-12-18 10:12  来源:中国实用口腔科杂志
作者:徐婉悦 潘亚萍 张冬梅 阅读量:11412

    心血管疾病(cardiovascular disease,CVD)包括冠心病(comnary hean disease,CHD)、脑血管疾病、周围末梢动脉血管疾病等一系列心脏和血管疾患,动脉粥样硬化(athemsclerosis,AS)是各类心血管疾病的共同基本病理改变。牙周病是慢性感染性疾病,牙菌斑生物膜是致病的始动因子。

    根据2007年第三次全国口腔健康流行病学调查报告,牙周病在人群中呈患病率高、发病范围广的特点,是口腔常见病、多发病。大量流行病学证据表明,牙周病是CVD的独立危险因素。Destefano等对20 749例牙周病患者进行14年的生存状况追踪观察发现,牙周病患者患CHD的风险上升25%,CHD致死的风险上升50%。Humphrey等Ⅲ筛选纳入1966~2008年高、中等质量的相关流行病学研究共7项,对“牙周病患者发生CHD事件”进行Meta分析,得出结论:牙周病是CHD的独立危险因素,已经存在的牙周病和牙缺失可作为提示随后很可能发生CHD的信号。

    近年来,牙周病与CVD的相关性研究取得了丰富成果。在这些研究成果中,CVD患者手术切除的粥样斑块内检出具备致病毒性的活性牙周致病菌是证明细菌影响AS进程的直接证据;而在动物模型和体外实验中观察到的血管损伤、斑块形成及破溃、炎症因子释放等现象更直观地展示了牙周致病菌感染对As发生、发展的促进作用。

    1.牙周致病菌促进AS形成

    1.1牙周致病菌在血管内皮细胞内生长代谢加速粥样斑块形成

    关于“心血管患者的粥样斑块内是否存在牙周致病菌”的猜想由Haraszthy等在2000年首次报道证实。研究人员利用16 sDNA法检测了50例CVD患者手术切除的粥样斑块是否含有与其口腔龈下菌斑生物型相同的伴放线聚集杆菌、牙龈卟啉单胞菌、福赛坦菌和中间普氏菌,结果显示72%的样本含有至少1种上述致病菌,而检出率最高的细菌为福赛坦菌(30%)和牙龈卟啉单胞菌(26%)。此后,更多的研究者采用相似方法反复证实了这一猜想,截至目前,在粥样斑块中发现的牙周致病菌还包括齿垢密螺旋体、具核梭杆菌、直肠弯曲菌和变黑普氏菌;总体上,检出率及含量最高的4种菌是牙龈卟啉单胞菌、伴放线聚集杆菌、齿垢密螺旋体和福赛坦菌。这类细菌在血管内皮细胞中进行着活跃的生长代谢。

    研究发现,牙周致病菌远处转移到大血管处后,能够“主动”侵入血管内皮细胞内存活、代谢,并具有逃避免疫打击、防御被机体免疫细胞吞噬降解的能力。Kozarov等心将粥样斑块中分离出的牙龈卟啉单胞菌和伴放线聚集杆菌荧光标记后感染人脐静脉内皮细胞ECV-304,观察细菌分布发现两种细菌均进入到ECV-304胞浆内。鉴于ECV-304本身并不能吞噬细菌,可以断定是细菌“主动”侵入细胞,这既说明细菌具备良好生长代谢的活性,又提示其具有感染细胞诱发致病反应的潜能。Rarrerty等将采集的粥样斑块研磨成匀浆,与人单核细胞THP-1株共同培养3 h后,低渗破碎THP-1,离心获取上清液;然后按照细菌复苏的方法,将上清液接种、培养于琼脂培养板上。检测并计数“复苏”所得细菌发现,来自粥样斑块的细菌能够成功繁殖、扩增。这项研究表明,牙龈卟啉单胞菌与伴放线聚集杆菌在动脉粥样斑块中仍然具有繁殖活性。更令人注意的是,用PBS代替上述步骤中的THP-1,结果所得细菌数量仅仅是THP-1组的1/5。

    研究人员推测,牙周致病菌到达大动脉血管过程中,可能经过了吞噬细胞内化后又以某种形式出胞,这一过程使细菌活性发生一定变化、甚至有可能增强其致病性;吞噬细胞的内化过程实际上既保护细菌免遭机体免疫反应的清除,又通过某种途径加强了细菌的繁殖能力。

    1.2牙周炎动物发生AS的证据

    牙周致病菌口内感染所建立的牙周病动物模型表现出血管内壁发生动脉粥样硬化病变的倾向。大量体内实验证实,牙龈卟啉单胞菌能够从龈下牙周环境进入全身血循环引发菌血症,并进一步造成小鼠动脉血管破坏,斑块不稳定性加剧,促进动脉粥样硬化加重。Gibson等用野生型牙龈卟啉单胞菌建立ApoE-/-小鼠牙周病模型,结果小鼠发生该菌的菌血症,血清抗牙龈卟啉单胞菌IgG特异性升高,主动脉斑块中细菌检出阳性,粥样斑块体积增加,内皮细胞表达Toll样受体TLR2、TLR4上调,同时牙周检查出现牙槽骨吸收,且程度与粥样斑块的大小有相关性。Hayashi等用磁共振血管造影及成像技术动态观察牙周感染ApoE-/-小鼠11、17、25周时的锁骨下动脉和无名动脉处血管内部情况发现,期间粥样斑块不断扩大并最终导致大血管阻塞;处死小鼠取动脉样本,组织学及偏振显微镜检结果分别证实斑块处动脉弹性膜分解变薄、平滑肌细胞伸入内膜层及内皮下脂质堆积。牙龈卟啉单胞菌是学者研究最多的细菌,除此之外,研究者用牙龈卟啉单胞菌、福赛坦菌和齿垢密螺旋体联合口腔感染ApoE-/-小鼠,发现小鼠口内表现为牙槽骨垂直性吸收;全身发生菌血症,血清中出现3种细菌的特异性IgG、IgM;胸主动脉和腹主动脉壁检出特异性细菌;炎细胞浸润、泡沫细胞程度与细菌感染呈剂量相关性;血清中急性期蛋白、氧化低密度脂蛋白浓度升高。福赛坦菌或齿垢密螺旋体分别单独刺激小鼠,亦观察到类似上述现象,小鼠脾脏产生了更多活化T细胞,IFN-γ、TNF-α、IL-4、IL-10等炎症因子表达显著升高。

    具核梭杆菌实验结果则表现出不一样的特点。尽管在单独感染时也会造成血清总胆固醇、氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)这些AS危险因素的浓度上升,并且诱发炎细胞浸润血管壁;但当具核梭杆菌联合其他牙周致病菌感染时,动脉内膜中层厚度(IMT)反而降低。这种致病特点的不统一目前尚无合理解释。

    1.3牙周致病菌诱导单核-内皮细胞黏附并释放各类细胞因子的实验研究

    循环中的单核细胞减速、聚集、贴壁、迁入内膜下是AS病变的主要环节之一。研究者发现,牙周致病菌可诱导单核细胞和内皮细胞相黏附,并释放在上述过程中发挥重要作用的各类细胞因子。(1)白介素:IL-6和IL-8是与AS密切相关的炎性因子。IL-6不仅能加速动脉平滑肌细胞的增殖和迁移,而且在脂质条纹的形成中具有重要作用。IL-8可趋化单核细胞,还可促进平滑肌细胞的迁移和增殖,降低粥样斑块的稳定性。(2)趋化因子:CC家族成员RANTES/CCL5对单核细胞有显著的趋化效应。流行病学调查发现RANTES水平与CVD急性发作的致死率存在明显相关性,临床上将CCL5/RANTES水平作为患者预后判断的参考依据。在高脂饮食及药物诱导的AS小鼠模型,血清RANTES浓度与粥样斑块不稳定性呈正相关。抑制RANTES受体CCL5后可以抑制白细胞浸润。(3)黏附分子:ICAM-1、VCAM-1、E选择素表达于血管内皮细胞表面,与单核细胞膜上的整合素蛋白相互识别,血管损伤或受到血栓、IL-6等刺激时大量表达,直接介导单核细胞贴壁、穿膜等AS形成发展的基本步骤。

    1.4抑制牙周致病菌毒性可减轻动物模型AS程度

    在实验中降低牙周致病菌的毒性,AS病变程度显著减轻甚至消失。Gibson等№3采用菌毛基因敲除(fimA-/-)牙龈卟啉单胞菌长期反复感染动物模型,发现仅在最后一次细菌接种后(第25周)发生菌血症;免疫组化发现血管细胞的TLR4蛋白无变化,TLR2轻微升高;二者mRNA转录情况与空白组无差别。这表明fimA-/-感染小鼠的机体免疫炎症反应可能较轻微、局限,并不容易造成血管壁破坏。Havashi等对小鼠预先皮下注射热灭活细菌,刺激小鼠产生获得性免疫,结果显示,免疫处理过的小鼠粥样斑块面积显著小于未处理组,病理镜检血管组织内I/Ⅲ型胶原比值显著高于后者,即斑块稳定性更强;“免疫化”的小鼠即使受到口腔感染,其血管病变情况也与无口腔感染的小鼠无异。

    目前认为,“牙周致病菌从口腔内进入循环—到达动脉血管壁,损伤组织细胞—促进AS发生发展”是牙周致病菌导致AS发生、发展的机制。可以肯定,随牙周炎症程度的加重,细菌更容易进入循环,病原微生物能够长期反复入血,不断再定殖于血管内壁,持续刺激AS的进展。

    2.牙周致病菌促进AS的可能机制

    2.1炎症损伤

    AS是一种慢性疾病,炎症反应贯穿病变发生、发展的各个阶段。Toll样受体(toll-like receptor,TLR)作为牙周致病菌感染时机体免疫系统重要的识别受体,可介导As形成过程。TLR通过NF-KB通路启动表达各类重要细胞因子,包括炎症因子(如IL-6、IL-8、TNF-α、IL-1β、IFN-γ等)、细胞黏附分子(如ICAM-1、VCAM-1、E选择素等)、趋化因子(MCP-1、RANTES等)。内皮细胞发生炎症损伤时,释放出炎性因子,激活邻近细胞使其表达、释放IL-6、ICAM-1、MCP-1各类因子,导致血管内皮的进一步损伤,形成恶性循环。过度的炎性损伤使血管内皮调节血管紧张度、抗凝血等功能出现异常,即发生血管内皮功能障碍,继而在黏附分子、趋化因子的介导下,单核-巨噬细胞向内皮下迁移,最终泡沫细胞形成,导致AS的发生、发展。

    2.2氧化应激

    氧化应激是指受到外界刺激时,体内或细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生与抗氧化之间失衡,ROS的生成速率大于清除速率而在体内蓄积,并引起一系列生物反应的过程,从而导致组织的损伤。氧化应激加速内皮下的普通低密度脂蛋白(LDL)转化为ox-LDL,后者在动脉内膜上沉积是AS的始动因素。Ox-LDL可导致纤维形肌动蛋白微丝结构发生明显破坏,使其分布稀疏、紊乱,进而导致内皮细胞通透性增加。更有利于脂质成分通过内皮质进入内皮下,造成脂质潴留,加重细胞的损伤。Ox-LDL还能诱导巨噬细胞表达清道夫受体,促进其摄取脂蛋白形成泡沫细胞,从而直接或间接促进巨噬细胞聚集和泡沫细胞形成。研究发现,伴放线聚集杆菌和牙龈卟啉单胞菌在实验中均可显著升高ox-LDL的浓度,并与细菌感染有剂量依赖性;而在牙周患者的血清、唾液和龈沟液中,这一蛋白的浓度高低表现出与牙周破坏程度线性相关。

    氧化应激损伤学说自1989年由Steinberg等提出以来,一直是AS发病机制假说的研究热点。基于此学说开发出的抗脂质过氧化药物,有效控制了CVD患者的AS进展。

    3.结语

    目前普遍认为牙周病是CVD的危险因素,在粥样斑块中检出与龈下菌斑生物型一致的活性牙周致病菌提示了二者之间潜在的联系。近年来,越来越多的研究证明炎症反应和氧化应激在牙周致病菌导致血管内皮细胞变性凋亡、出现功能障碍中具有重要作用。AS是一种慢性炎症性疾病的说法已被普遍接受,因此,抗炎和抗氧化治疗已经成为防治CVD的重要手段。

编辑: 陆美凤

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