中性粒细胞在牙周炎发生发展中的作用的研究进展.docx

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中性粒细胞在牙周炎发生发展中的作用的研究进展

中性粒细胞在牙周炎发生发展中的作用的研究进展

周　侨,孙　颖

【摘要】[摘要]　龈沟内的中性粒细胞是抵御牙周致病菌入侵的第一道防线。

炎症感染时，中性粒细胞最早被募集到炎症部位，通过吞噬、脱颗粒、呼吸爆发等方式杀灭细菌。

本文拟就中性粒细胞在牙周炎发生发展中的作用进行综述。

【期刊名称】口腔医学

【年（卷）,期】2016（036）006

【总页数】5

【关键词】[关键词]　中性粒细胞；牙周炎；先天免疫反应

综　　述

Stomatology,2016,36（6）:

556-560

中性粒细胞是吞噬细胞的一种，是机体固有免疫系统的主要效应细胞之一，可粘附于血管内皮细胞表面，通过内皮细胞间隙进入微生物入侵部位。

该过程依靠IL-8、CXCL1、CXCL2等趋化因子，以及中性粒细胞表面受体和血管内皮细胞表面配体间的相互作用。

到达炎症部位的中性粒细胞可通过吞噬、脱颗粒、非氧化杀菌、氧化杀菌等方式消灭入侵病原微生物，维持内环境的健康稳定。

牙周炎是菌斑生物膜引起的牙周组织的慢性感染性疾病，是病原微生物与局部刺激因素引起的直接损伤和宿主对持续存在的菌斑微生物的免疫应答所引起的间接损伤共同作用的结果。

在牙周炎发生发展的过程中，中性粒细胞能清除入侵的病原微生物，但是，其过度的反应又可能导致牙周组织的免疫损伤[1]。

本文将对中性粒细胞在牙周组织炎症和免疫反应中的作用和机制作一综述。

1　中性粒细胞的来源

中性粒细胞属于小吞噬细胞，来源于骨髓干细胞，占外周血白细胞的50%～70%，骨髓每天产生约1×1011个新生中性粒细胞。

该细胞属终末细胞，寿命短，更新快，从骨髓进入外周血12h内未被募集到感染部位，即发生凋亡，随之被肝脏或脾脏巨噬细胞吞噬。

血管中的中性粒细胞，一半随血液循环，即白细胞计数所反映的细胞数量，另一半则附着于小血管壁。

此外，骨髓中尚贮备了约2.5×1012个成熟中性粒细胞，在应激状态下，机体可立即动员大量中性粒细胞进入血循环[2]。

2　中性粒细胞功能及其在牙周炎发生发展中的作用

中性粒细胞是体内最主要的吞噬细胞之一，能吞噬病原微生物、组织碎片及其他异物，是机体抵御感染的第一道防线。

在牙周致病菌及其毒力因子刺激下，每天有1%～2%的中性粒细胞在细胞因子、黏附分子和趋化因子调节下，穿越结合上皮，到达龈沟。

因此，龈沟中的中性粒细胞亦是机体抵御牙周致病菌的第一道防线。

暴露于多种微粒或刺激物后，中性粒细胞的一系列反应被激活，包括趋化、吞噬、脱颗粒、产生活性氧、以及胞外诱捕网（neutro-philextracellulartraps，NETs）等。

同时，中性粒细胞也具有致炎作用：

合成释放的细胞因子，以及杀菌过程中释放的物质，都可能造成牙周软组织的降解破坏和骨吸收[3]。

2.1　粘附与趋化

中性粒细胞被激活后，向血管壁迁移，随后穿过血管壁，向炎症感染部位趋化的一系列活动与黏附分子密切相关。

黏附分子包括5大家族：

整合素家族、选择素家族、免疫球蛋白家族、钙依赖黏附素和H-细胞黏附分子超家族（CD44）[2]。

在整合素家族的β2亚族中，淋巴细胞功能相关抗原-1（lymphocytefunctionassociatedantigen-1，LFA-1）在中性粒细胞-血管内皮细胞粘附中具有重要作用，是中性粒细胞渗出到周围组织中必不可少的[4]。

LAD-I是由CD18编码的ITGB2基因突变引起的一种常染色体隐性遗传病，导致中性粒细胞粘附和迁移缺陷。

患病个体易发生反复牙周感染，最终发展成早发性广泛型侵袭性牙周炎[5]。

与LAD-1患者类似，LFA-1基因敲除小鼠早期即可发生严重的牙槽骨丧失[6]。

髓样细胞触发受体-1（triggeringreceptorexpressedonmyeloidcells1、TREM-1）是免疫球蛋白超家族的细胞表面受体，主要表达于中性粒细胞、巨噬细胞等髓样细胞表面，能促进炎症介质产生，激活炎症级联反应[7]。

细菌或真菌感染将导致可溶性TREM-1（sTREM-1）的释放[8]。

Bostancil的研究发现，炎症早期，牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonasgingivalis，P.gingivalis）的精氨酸-牙龈素使中性粒细胞TREM-1脱落，促进炎症应答；炎症后期，赖氨酸-牙龈素降解脱落的sTREM-1，抑制中性粒细胞的吞噬作用，使P.gingivalis对牙周组织产生持续的破坏作用。

这可能是P.gingivalis在与宿主的长期斗争中形成的自身保护机制之一[9]。

中性粒细胞具有很强的趋化性，这种趋化作用依赖于趋化因子及其受体。

脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）能诱导牙龈上皮细胞、牙龈成纤维细胞等牙周组织细胞表达IL-8、CXCL1、CXCL2等趋化因子和黏附分子，如细胞间黏附分子-1（intercellularcelladhesionmolecule-1，ICAM-1）、血管内皮黏附分子（vascularcelladhesionmolecule-1，VCAM-1）等，诱导中性粒细胞黏附并穿越血管内皮[10]。

其中，IL-8主要由病原微生物入侵部位固有的巨噬细胞释放。

健康牙周组织中IL-8表达量较低，其浓度在上皮和菌斑生物膜交界处最高，向牙周组织深部逐渐减少，有助于趋化中性粒细胞至菌斑环境，抵御微生物的入侵[11]。

研究发现，缺乏趋化因子受体CXCR2的小鼠无法将中性粒细胞招募到牙周组织中，表现出与LFA-1敲除鼠类似的牙周疾病[6]。

中性粒细胞趋化缺陷将影响机体抗感染能力，促进致病菌在牙周组织的聚集。

这种功能缺陷在牙周炎的发生发展中可能具有重要作用。

Roberts等[12]发现，与健康人相比，慢性牙周炎患者的中性粒细胞对趋化因子IL-8和N-甲酰基甲硫氨酸亮氨酸苯丙氨酸（N-formyl-methionylleucyl-phenylalanine，FMLP）的趋化准确性和速度有所下降。

2.2　吞噬

吞噬包括表面吞噬和调理吞噬。

前者指中性粒细胞识别细菌，伸出伪足，包围细菌，形成吞噬体，吞噬体与胞内溶酶体融合，形成吞噬溶酶体，释放水解蛋白酶、过氧化物酶等酶类消化细菌，并将残渣排出。

后者依赖体液中的调理素处理异物，IgG亚类的特异性抗体可通过与中性粒细胞表面的Fc受体结合，促进细菌吞噬。

中性粒细胞表面有两种类型的Fc受体：

FcgRIIa和FcgRIIIb，其中，前者的调节作用更为重要。

有研究发现，高加索人种的FcgRIIa-131H/H基因型在慢性牙周炎和侵袭性牙周炎病人中分布更广，组织破坏也更严重[13]。

Nicu比较了H/H、H/R、R/R基因型牙周炎患者的中性粒细胞功能，结果发现，H/H基因型的中性粒细胞能吞噬更多伴放线菌聚集杆菌（Actinobacillusactinomycetemcomitans，A.Actinomycetemcomitans），脱颗粒作用更强，进而表现出更严重的骨吸收[14]。

2.3　脱颗粒作用

颗粒是是一个种类繁多的庞大酶库，是消化酶和水解酶进入中性粒细胞吞噬体之前的储存池。

根据其生化、形态特征和在细胞成熟过程中出现的时间，分为嗜天青颗粒（初级颗粒）、特异颗粒（次级颗粒）、白明胶颗粒（三级颗粒）和分泌颗粒；按照功能又可分为：

抗菌酶类、受体或黏附分子、氧化杀菌酶类。

抗菌酶类包括杀菌性酶类（髓过氧化物酶、溶菌酶、防御素等）、酸性水解酶（如多种糖苷酶）、中性蛋白水解酶（弹性蛋白酶、组织蛋白酶等）；受体黏附分子包括FMLP受体、TNF受体、CD11b等；氧化杀菌酶类则包括细胞色素B558、RAP蛋白等[2]。

存储在嗜天青颗粒中的弹性蛋白酶被激活后，释放到细胞外基质中，可降解多种分子，造成局部组织损伤。

牙周破坏初期，牙龈炎患者组织中可检测到基质金属蛋白酶-1（（matrixmetalloproteinase，MMP-1）、MMP-8等蛋白酶，以及早期的胶原纤维破坏[15]。

Mickalites发现，去除大鼠牙周膜中的非胶原蛋白将降低牙周膜机械强度，其中一种110kDa的酸性糖蛋白只能被中性粒细胞弹性蛋白酶降解[16]。

Ujiie等[17]研究也发现，牙周炎早期，中性粒细胞弹性蛋白酶降解了覆盖胶原纤维的非胶原蛋白，并在胶原纤维破坏发生前，参与了牙周膜的初始破坏。

2.4　非氧化杀菌

吞噬体形成后即与中性粒细胞胞浆中的初级颗粒或次级颗粒发生膜融合，形成吞噬-溶酶体或消化泡，随之发生的脱颗粒作用释放多种水解酶，启动非氧化杀菌，这一过程有助于消化死亡细菌。

丝氨酸酶类（弹性蛋白酶、组织蛋白酶G、蛋白酶3等）和抗菌肽（如IL-37）组成中性粒细胞非氧化杀菌的基础[18]。

抗菌肽IL-37具有对抗包括金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌、肺炎克雷伯菌病原体和A.actinomycetemcomitans在内的多种细菌的能力[19]。

研究显示，组织蛋白酶C能活化中性粒细胞来源的丝氨酸酶[20]，后者能将中性粒细胞来源的hCAP-18（储存在特殊颗粒中）转化成抗菌肽IL-37，进而在掌趾角化-牙周破坏综合征的发生发展中发挥重要作用[21]。

Susanne的研究也证实，掌趾角化-牙周破坏综合征患者的中性粒细胞释放的IL-37水平较低，由于丝氨酸蛋白酶缺乏，中和A.actinomycetemcomitans产生的白细胞毒素能力下降，导致组织损伤[18]。

2.5　氧化杀菌

氧化杀菌也是中性粒细胞杀灭病原微生物的主要手段之一，并比非氧杀菌更为重要，二者是相互促进和协调的。

中性粒细胞活化后，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（nicotinamideadeninedinucleotidephosphate，NADPH）氧化酶迅速组装，生成高毒性的活性氧（reactiveoxygenspecies，ROS），后者是中性粒细胞杀菌的主要武器。

NADPH氧化酶从NADPH上获得电子，使氧分子（O2）还原成超氧阴离子），氧消耗量骤然增高，这种大量耗氧生成的生理行为被称为呼吸爆发。

活化的中性粒细胞可通过呼吸爆发释放ROS，造成微生物损伤或死亡[22]。

超氧阴离子随后转换成其他形式的活性氧，如H2O2、次氯酸、羟自由基、单线态氧等。

中性粒细胞来源的ROS在降解受损宿主组织碎片时也具有重要作用，当其大量产生时，可能导致氧化应激[23]。

Coimbra等[24]发现，LPS可通过活化中性粒细胞呼吸爆发、粘附等功能，促进炎症反应，加重组织损伤。

ROS还能上调炎症因子TNF-α、IL-1，以及粘附因子ICAM-1表达，放大炎症效应[25]。

Gronert等[26]发现，在趋化因子白三烯B4作用下，局限性侵袭性牙周炎患者的中性粒细胞能产生大量ROS。

Matthews则发现，与健康者相比，慢性牙周炎患者能产生更多ROS[27]。

嗜天青颗粒中含有一氧化氮合成酶（Nitricoxidesynthase，NOS），能促进中性粒细胞代谢过程中产生氮自由基NO，后者具有杀菌作用，并抑制中性粒细胞呼吸爆发。

Mariano等[28]发现，与健康人相比，无论有无P.gingivalisLPS刺激，牙周炎患者的中性粒细胞产生的NO均显著下降，可能影响个体对P.gingivalis的易感性。

Alayan的研究发现，P.gingivalis感染的诱导型NOS基因敲除小鼠表现出更广泛的软组织损伤和牙槽骨丧失，进而认为局部组织的诱导型NOS是机体抵抗细菌引起组织破坏的重要因素[29]。

2.6　中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophilextracellulartraps，NETs）

2004年，Brinkmann等[30]首次报道了NETs，并在人阑尾炎和兔细菌性痢疾模型的炎症部位证实了NETs的存在。

随后，研究者在链球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、真菌、HIV等多种病原体感染中均发现NETs的形成[31]。

NETs是中性粒细胞的另一种杀