侵袭性牙周炎唾液诊断标记物的研究进展

2019-6-17 16:06  来源:国际口腔医学杂志
作者:杨卓 张盛丹 刘程程 丁一 阅读量:6757

    侵袭性牙周炎(aggressive periodontitis)是一类进展迅速的以牙周结缔组织损伤和牙槽骨吸收为主要临床特征的牙周炎,好发于青年人群,具有一定的家族聚集性。侵袭性牙周炎具有发病年龄早、多颗牙发生特征性骨吸收、进展迅速和无系统性疾病等临床特点。

    侵袭性牙周炎的诊断目前主要依靠个人病史、临床检查和影像学检查,诊断的准确性依赖于医师的临床经验,主观性较强。另外,由于侵袭性牙周炎早期无明显临床症状且病情进展迅速,这种评估方法对于已经存在的疾病状态诊断更容易,却不能检查出早期或潜在病灶,通常诊断时已经是疾病进展多年之后。唾液是由唾液腺分泌液、龈沟液和黏膜渗出液等构成的混合性液体,成分与血清很相似,包含有蛋白酶、细胞因子、激素、抗体和抗菌成分等。

    随着唾液基因组学、转录组学、蛋白质组学、微生物组学和代谢组学等领域的研究进展,依靠唾液检测来监测和诊断口腔疾病和全身系统性疾病取得了较大的进展。生物标记物是指可以客观测量和评估的特征,可以指示机体正常生理状态、病理生理过程或机体对治疗干预的反应,它可以是任何生物分子、特性或者任何生物组成和功能改变的指标。理想的生物诊断标记物将为侵袭性牙周炎的早期诊断提供可能,也有利于对牙周疾病进行风险评估和早期干预治疗。本文对唾液应用于侵袭性牙周炎诊断的潜能及优势以及侵袭性牙周炎唾液诊断标记物的研究现状进行概述。

    1. 唾液应用于侵袭性牙周炎诊断的潜能及优势

    1.1 侵袭性牙周炎的诊断方法

    目前侵袭性牙周炎的病因尚不完全明确,因此侵袭性牙周炎的诊断主要依靠于病史收集、临床检查、影像学资料收集。侵袭性牙周炎诊断依据主要包括以下几个方面:1)通常发生于30岁以下的健康年轻人;2)严重而快速的牙周组织破坏;3)伴有家族聚集性;4)牙周组织破坏程度与局部刺激物不一定成比例;5)影像学检查能发现特征性的骨吸收;6)主要发生于恒牙。侵袭性牙周炎与慢性牙周炎在组织病理上无法进行鉴别,临床病例鉴别诊断主要依据包括:1)牙周组织破坏的发生时间与进展速度;2)家族聚集性;3)评估牙周损伤的程度是否与局部因素有关。但上述3个鉴别要点在临床工作中常难以评估:侵袭性牙周炎早期往往无明显的临床表现,因此该疾病确切的发生时间难以确定,进展速度也无法进行准确评估;家族聚集性的病史收集可能受患者家族成员未诊断等因素影响;局部刺激因素与牙周组织破坏程度之间并无客观一致的标准。

    侵袭性牙周炎与慢性牙周炎目前尚缺乏精确、客观的鉴别诊断方法。此外,现有诊断方法只能反映疾病的历史活动情况,而非疾病当前活动情况,更无法预测其发展进程、评估预后。因此,目前侵袭性牙周炎的诊断方法存在一定局限性。

    1.2 唾液组分的变化与侵袭性牙周炎相关

    唾液中既包含来自口腔黏膜细胞、龈沟、牙齿表面的内源性物质,同时也含有定植在口腔的微生物以及其他外源性物质。牙周炎的发生、发展是宿主与微生物相互作用的结果,微生物侵袭引发宿主的免疫炎症反应,释放多种免疫因子和炎性介质。同时,牙周微环境的改变可进一步加重微生态的失衡,导致致病菌过度生长。而在这一过程中宿主释放的各种细胞因子、激素与微生物产生的代谢产物、信号分子等会引起唾液组成成分的变化。前期研究发现,侵袭性牙周炎患者唾液中抗氧化物水平显著低于牙周健康者。与牙周健康者和慢性牙周炎患者相比,侵袭性牙周炎患者唾液中穿透素-3的水平显著升高。Elabdeen等的研究则表明,唾液中促炎症消退介质前体与促炎症介质前体的比例与侵袭性牙周炎的发生可能相关。可见,侵袭性牙周炎的发生、发展会在患者的唾液里留下痕迹,唾液组分的变化与侵袭性牙周炎相关。

    1.3 唾液检测在侵袭性牙周炎人群的应用前景

    与血液检测相比,唾液样本获取具有廉价、非侵入性、可重复性高等特点,易于被患者接受,利于推广普及,并且更适用于某些特殊人群,如儿童、伤残人士、因焦躁等难以配合的患者。同时,唾液采集不需要由经过复杂培训的专业人士操作,能最大限度地减少交叉感染的可能性。侵袭性牙周炎是在患者特殊的全身背景下,口腔微生物与宿主相互作用引发的牙周组织的感染性疾病。

    与血液相比,唾液组成成分的变化能够更直接地反映口腔微生物与宿主相互作用的最终结果,反映口腔的生理、病理状态。与龈沟液相比,唾液收集更简单、快速,是全口多个位点的集合,能提供更全面的信息。因此,唾液检测在未来侵袭性牙周炎的诊断方面具有广阔的应用前景。有针对性地研究侵袭性牙周炎的发生、发展过程中特异性唾液标记物,然后将这些信息与疾病过程中生物学事件关联起来,对于确定侵袭性牙周炎的发生机制,实现侵袭性牙周炎的早期诊断具有重要意义。

    2. 侵袭性牙周炎唾液诊断标记物

    随着唾液组学的快速发展,研究者已经在唾液中发现了侵袭性牙周炎相关的生物学标记物,为基于唾液的侵袭性牙周炎的检测和诊断奠定了基础。

    2.1 唾液微生物

    龈下菌斑被认为是侵袭性牙周炎的始动因子,而龈下菌斑中微生物组成的变化也会影响唾液微生物的组成。Haririan等研究了慢性牙周炎患者和侵袭性牙周炎患者的龈下菌斑及唾液微生物,发现20种细菌均在龈下菌斑及唾液中检出,且牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)、齿垢密螺旋体、福赛斯坦纳菌、伴放线放线杆菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans)等10种细菌在唾液中的浓度与龈下菌斑中的数量显著相关。

    伴放线放线杆菌被认为可能是侵袭性牙周炎的主要致病菌,特别是局限性侵袭性牙周炎。冯向辉等比较了慢性牙周炎患者、侵袭性牙周炎患者和非牙周炎者唾液与集合龈下菌斑中伴放线放线杆菌的检出率,发现伴放线放线杆菌在侵袭性牙周炎患者唾液中的检出率(32%)显著高于非牙周炎者(4%)和慢性牙周炎患者(15%),伴放线放线杆菌在侵袭性牙周炎患者唾液中的检出率也显著高于集合龈下菌斑样本中的检出率(16%)。

    然而不同种族、不同社会人群的口腔内微生物定植存在差异,伴放线放线杆菌在各人群研究中检出率存在差异,并不是所有研究中侵袭性牙周炎患者龈下菌斑伴放线放线杆菌有较高检出率。例如,López等研究发现,智利青少年侵袭性牙周炎患者龈下菌斑伴放线放线杆菌检出率并未高于非牙周炎组。此外,Li等应用宏基因组测序研究侵袭性牙周炎患者与其患中重度牙周炎的直系血缘亲属龈下菌斑和唾液的微生物组成,发现侵袭性牙周炎患者唾液中微生物多样性明显低于其亲属,牙龈卟啉单胞菌丰度高于其亲属,所有侵袭性牙周炎患者龈下菌斑和唾液样本中均未检出伴放线放线杆菌。因此,伴放线放线杆菌尚不能作为侵袭性牙周炎的特异性诊断标记物。此外,Saygun等研究发现,侵袭性牙周炎和慢性牙周炎患者唾液中牙龈卟啉单胞菌丰度高于牙龈炎患者及牙周健康者,然而两者之间的差异并无统计学意义。

    目前研究表明,部分侵袭性牙周炎与慢性牙周炎患者唾液中伴放线放线杆菌检出率或丰度有差异,但是尚未发现侵袭性牙周炎与慢性牙周炎患者唾液中存在显著差异的菌种。侵袭性牙周炎与慢性牙周炎患者唾液中是否存在显著差异的菌种尚需进一步的研究证实。侵袭性牙周炎患者唾液中的微生物与种族、社会环境相关,寻找侵袭性牙周炎患者唾液微生物标记物还需结合不同人群的口腔微生物定植情况。

    2.2 氧化应激水平标记物

    罹患牙周炎时,中性粒细胞产生活性氧(reactive oxygen species,ROS)抵御细菌,当ROS的产生超过机体抗氧化防御能力时,牙周组织发生氧化应激反应,过量的ROS可以通过调控促炎因子释放和细胞凋亡等生物学过程加重牙周组织破坏。研究发现,侵袭性牙周炎患者中性粒细胞功能异常,因此有理由推测侵袭性牙周炎患者牙周组织可能存在氧化/抗氧化失衡。Acquier等比较了侵袭性牙周炎患者、慢性牙周炎患者和牙周健康者唾液中的氧化应激相关参数,结果发现侵袭性牙周炎患者唾液中ROS和代表脂质过氧化反应的硫代巴比妥酸反应物质(thiobarbituric acid-reactive substance,TBAR)高于慢性牙周炎患者和牙周健康者,而代表抗氧化能力的总清除自由基抗氧化潜力(total radical trapping antioxidant potential,TRAP)低于慢性牙周炎患者和牙周健康者。

    此外,ROS和TBAR水平与牙周袋深度和附着丧失相关。Baltacıoğlu等研究侵袭性牙周炎患者、慢性牙周炎患者、牙周健康者的唾液和血清中脂质过氧化水平及总抗氧化能力(total antioxidant capacity,TAOC)发现,侵袭性牙周炎患者唾液中TAOC显著低于慢性牙周炎患者和牙周健康者,而侵袭性牙周炎患者TAOC产生率低于牙周健康者,与慢性牙周炎患者的差异并无统计学意义。

    研究还发现,侵袭性牙周炎和慢性牙周炎患者唾液中代表脂质过氧化反应的丙二醛高于健康对照者,但侵袭性牙周炎和慢性牙周炎患者两组之间的差异无统计学意义。Villa-Correa等检测侵袭性牙周炎患者、慢性牙周炎患者和牙周健康者唾液中谷胱甘肽还原酶(glutathione reductase)浓度时发现,侵袭性牙周炎患者唾液中谷胱甘肽还原酶浓度高于慢性牙周炎患者和牙周健康者。谷胱甘肽还原酶能利用还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸将氧化型谷胱甘肽催化反应成还原型谷胱甘肽,在防止氧化性损伤中起重要作用。

    Zamora-Perez等研究唾液中DNA氧化损伤特异标记物8-羟脱氧鸟苷(8-hydroxyde oxyguanosine,8-OHdG),发现侵袭性牙周炎患者唾液中8-OHdG水平高于慢性牙周炎患者和牙周健康者。

    以上研究表明,侵袭性牙周炎患者唾液抗氧化能力低于慢性牙周炎患者,氧化损伤高于慢性牙周炎患者,但各研究中侵袭性牙周炎组牙周袋深度、附着丧失均高于慢性牙周炎组,而试验中氧化应激相关参数的改变与牙周破坏临床参数相关,目前尚缺乏对于侵袭性牙周炎和慢性牙周炎组处于相同牙周破坏程度时其氧化应激反应相关参数变化的研究。

    Ghallab等研究发现,侵袭性牙周炎组龈沟液中丙二醛(malondialdehyde)水平高于慢性牙周炎组与对照组,超氧化物歧化酶(superoxide dismutase)水平低于慢性牙周炎组与对照组,且与牙周破坏临床参数无关,而丙二醛、超氧化物歧化酶在唾液中也能检出,可能作为侵袭性牙周炎的唾液标记物,但还需研究丙二醛、超氧化物歧化酶在唾液中的表现。目前尚未有研究报道侵袭性牙周炎与慢性牙周炎患者牙周组织氧化应激反应机制存在差异,相关标记物用于侵袭性牙周炎精确诊断尚需进一步研究。

    2.3 炎症标记物

    侵袭性牙周炎患者的牙周组织存在炎症反应,牙周组织中炎症反应相关分子可通过主动或被动运输方式进入唾液。Gümüş等研究发现,侵袭性牙周炎患者唾液中肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α、白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6、IL-10、增殖诱导配体、B细胞活化因子、穿透素-3的水平高于牙周健康者,但与慢性牙周炎患者的差异无统计学意义。Tobón-Arroyave等研究不同牙周状态下唾液中IL-1β浓度,得出相似结果。

    唾液炎症相关标记物与口腔内炎症状态相关,Yeu等研究发现,侵袭性牙周炎患者治疗前唾液中IL-1β、IL-2、IL-4、IL-6和干扰素-γ的水平高于健康对照组和侵袭性牙周炎患者治疗后。因此,基于已有研究,唾液中炎症标记物可运用于牙周炎早期诊断、描述牙周炎炎症状态、预测牙周炎活动情况,但尚难以对侵袭性牙周炎和慢性牙周炎进行鉴别诊断。

    2.4 反映组织破坏程度的唾液诊断标记物

    基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMP)是一类与组织降解和重塑密切相关的蛋白质水解酶,而MMP-8与牙周组织降解密切相关。基质金属蛋白酶组织抑制因子(tissue inhibitor of matrix metalloproteinase,TIMP)为MMP抑制剂,能与MMP结合,调节MMP活性,MMP-8/TIMP-1能反映牙周组织破坏情况。中性粒细胞弹性蛋白酶(neutrophil elastase,NE)能降解细胞外基质,导致组织损伤。髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)能产生活性氧,导致组织损伤,同时NE、MPO能加强MMP级联反应。

    Nizam等研究发现,侵袭性牙周炎组唾液中MPO、NE、MMP-8/TIMP-1水平均高于牙周健康组,但与慢性牙周炎组的差异无统计学意义。康军等研究不同牙周状况下的NE水平,得到相似结论。骨膜蛋白高表达于牙周韧带、骨膜中,是成骨细胞及其前体细胞的黏附分子,能调控骨生成,参与骨修复重建,还能维持结缔组织完整性。Aral等检测侵袭性牙周炎患者、慢性牙周炎患者和牙周健康者唾液和龈沟液中骨膜蛋白浓度时发现,侵袭性牙周炎组患者唾液中骨膜蛋白浓度明显高于慢性牙周炎和牙周健康组,其浓度与牙周临床参数有关。反映组织破坏程度的标记物主要反映当前牙周组织的破坏情况,可用于检测牙周炎的活动状态,而骨膜蛋白是否体现侵袭性牙周炎与慢性牙周炎患者的牙周组织破坏方式的差异目前尚未有研究报道,是否能对侵袭性牙周炎与慢性牙周炎进行鉴别诊断仍需进一步研究。

    2.5 免疫反应相关标记物

    牙周炎发生、发展由微生物与宿主相互作用决定,微生物刺激宿主,引起宿主的免疫炎性反应,而免疫炎性反应产物参与组织破坏。免疫反应在牙周炎的进展中起重要作用。Hägewald等通过检测侵袭性牙周炎患者和健康对照者刺激性唾液和非刺激性唾液中免疫球蛋白(immunoglobulin,Ig)A发现,侵袭性牙周炎患者唾液中总IgA和IgA1浓度均低于对照组,而IgA2浓度仅在非刺激性唾液中低于对照组。研究还发现,侵袭性牙周炎患者唾液中伴放线放线杆菌、齿垢密螺旋体和白假丝酵母菌反应性IgA与总IgA比例高于健康对照组。

    IgG Fc片段受体(receptorfor the Fc region of immunoglobulin G,FcγR)通过连接体液免疫和细胞免疫在宿主反应中起重要作用,而FcγR的等位变异对微生物活动有不同反应。Fu等提取局限性侵袭性牙周炎患者和健康对照组唾液中DNA研究发现,相比健康对照组,局限性侵袭性牙周炎患者FcγRⅢb NA2等位基因表达上调,FcγRⅢb NA2/NA2基因型在局限性侵袭性牙周炎患者中表达更高。上述研究表明,侵袭性牙周炎患者的免疫反应与健康者间存在差异,上述免疫反应相关标记物有运用于侵袭性牙周炎诊断的潜力,但尚需对侵袭性牙周炎与慢性牙周炎患者免疫反应进行比较研究,确定其是否能鉴别诊断侵袭性牙周炎与慢性牙周炎。但近年来有研究发现,部分侵袭性牙周炎患者中性粒细胞趋化功能异常,中性粒细胞功能相关标记物可能为侵袭性牙周炎诊断提供新思路。

    2.6 精神压力相关标记物

    精神压力是牙周炎的危险因素。精神压力可能通过以下3种方式影响牙周炎:1)刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴,增加糖皮质激素分泌,而减少促炎细胞因子的产生;2)刺激肾上腺髓质释放肾上腺素和去甲肾上腺素,引起免疫抑制;3)促进神经肽释放,调节免疫炎症。嗜铬粒蛋白(chromogranin)A是一种酸性磷酸糖蛋白,由末梢神经、下颌下腺导管细胞分泌,是一种反映精神压力的唾液标志物,被认为特别适合反映慢性精神压力。Haririan等研究发现,侵袭性牙周炎患者唾液中嗜铬粒蛋白A浓度高于慢性牙周炎患者和健康者两倍以上,同时慢性牙周炎患者唾液中嗜铬粒蛋白A的浓度与存在深牙周袋的牙齿数目相关。

    侵袭性牙周炎患者唾液中皮质醇浓度也高于慢性牙周炎患者和健康者。脱氢表雄酮(dehydroepiandrosterone,DHEA)是一种神经活性类固醇,受促肾上腺皮质激素调控,参与压力调节。Cakmak等研究侵袭性牙周炎、慢性牙周炎患者和健康者的唾液、龈沟液中的脱氢表雄酮、皮质醇含量时发现,侵袭性牙周炎患者唾液中脱氢表雄酮含量高于慢性牙周炎患者和牙周健康者,而慢性牙周炎患者和侵袭性牙周炎患者唾液中皮质醇含量高于牙周健康者,但侵袭性牙周炎和慢性牙周炎组之间的差异并无统计学意义。精神压力可能通过其神经免疫作用促进侵袭性牙周炎发展,结合上述研究可以推测,其相关标记物有作为侵袭性牙周炎诊断标记物的潜力,并可能对侵袭性牙周炎的发生有预测作用,但仍需进一步研究精神压力与侵袭性牙周炎的关系以及唾液中精神压力相关标记物的诊断效能。

    3. 总结和展望

    唾液中存在一些分子有潜力作为侵袭性牙周炎诊断标记物,但目前的研究多存在样本量小、未纳入不同程度侵袭性牙周炎、未设置慢性牙周炎组作为对照等问题,确定与寻找适合的侵袭性牙周炎唾液诊断标记物还需要大样本研究,并进一步探究诊断标记物的敏感度与特异度,确定适合的检测工具,方能运用于临床诊断与监控。唾液中的微生物受人种、环境等因素影响较大,微生物标记物可能难以作为普遍通用的诊断标记物。氧化应激反应相关分子主要与牙周组织氧化应激状态有关,炎症反应相关分子主要与牙周炎炎症情况有关,组织破坏相关分子与牙周组织破坏情况有关,这些分子是否能用于侵袭性牙周炎和慢性牙周炎的鉴别诊断尚需进一步研究,但在评估牙周组织当前氧化应激情况、炎症情况、组织破坏进展方面有应用价值,可用于早期筛查牙周炎,指导侵袭性牙周炎临床治疗与长期监控疾病进展。

    有研究表明,侵袭性牙周炎与慢性牙周炎的免疫反应存在差异,其相关标记物可能在侵袭性牙周炎诊断,特别是与慢性牙周炎进行鉴别诊断中发挥作用,但目前研究较少,需开展相关研究寻找适合的侵袭性牙周炎唾液免疫标记物。精神压力为牙周炎的危险因素,其相关标记物有潜力运用于侵袭性牙周炎预测,指导侵袭性牙周炎的预防工作。研究已经发现一些基因位点多态性与侵袭性牙周炎有关,这些基因可能在侵袭性牙周炎中扮演着比在慢性牙周炎中更重要的角色,但目前尚未有侵袭性牙周炎唾液基因标记物的相关研究,相信随着研究的进展,基因标记物有可能在侵袭性牙周炎唾液诊断中发挥重要作用。

编辑: 陆美凤

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