來源：《華西口腔醫學雜志》2019年12月第37卷第6期
作者：吳佳益 李鑫 汪成林 葉玲 楊靜
作者單位：口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 四川大學華西口腔醫院牙體牙髓科，成都 610041
[摘要] 炎癥性牙根外吸收是指在感染、壓力、創傷及正畸治療等多種物理化學因素刺激下人體自身免疫系統溶解牙根外表面硬組織的病理性過程。嚴重的炎癥性牙根外吸收可導致牙體牙髓、牙周疾病，甚至牙缺失。因此，了解其致病機制對預防及治療炎癥性牙根外吸收有重要意義。本文對炎癥性牙根外吸收的致病機制進行綜述。
炎癥性牙根外吸收是指在感染、壓力、創傷及正畸治療等多種物理化學因素刺激下人體自身免疫系統溶解牙根外表面硬組織的病理性過程。恒牙的礦化組織受覆蓋于牙根外表面的非礦化組織——前期牙骨質的保護而通常不易發生吸收。當前期牙骨質發生損傷使得礦化組織暴露時，在刺激因素作用下，多核細胞聚集在礦化組織表面，開始吸收過程，這個過程即為炎癥性牙根外吸收[1-2]。刺激因素的作用對于多核細胞的吞噬過程來說是必不可少的，若刺激因素不存在、消失或通過臨床干預被去除時，牙根外吸收會迅速停止。當受損面積小于20%時，2~3周內即可形成新的牙骨質樣組織。然而當受損面積過大（超過20%時），骨改建的速度快于牙骨質樣組織的形成速度，牙根外表面被破骨細胞吸收，同時被骨組織所取代，使得牙與頜骨粘連在一起，這一過程即為置換性吸收。
相較于置換性吸收，炎癥性牙根外吸收更為常見。在炎癥性牙根外吸收中，牙骨質的損傷以及多核細胞吞噬吸收是其必不可少的兩個過程[1]。嚴重的炎癥性牙根外吸收可導致牙體牙髓、牙周疾病，甚至牙缺失。了解其致病機制對預防及治療炎癥性牙根外吸收有重要意義。因此，本文將從這兩個過程中涉及的組織、細胞及分子機制，對炎癥性牙根外吸收的致病機制作一綜述，以期對炎癥性牙根外吸收的預防及治療給予一定提示。
1、牙根外吸收發生的前提
1.1 牙骨質損傷
骨細胞通過調節破骨細胞激活劑——核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of nuclear factor-κ B ligand，RANKL）和破骨細胞生成抑制劑——骨保護素（osteoprotegerin，OPG）的比例來調控骨吸收過程。體外研究發現，牙骨質細胞也可表達Tnfrsf11b（OPG）和Tnfsf11（RANKL）mRNA，且相對于骨細胞，其Tnfrsf11b的表達量更高，而Tnfsf11的表達量更低，使得表達的OPG/RANKL比例較高，這提示牙骨質細胞不支持破骨細胞的生成和分化。對牙骨質細胞施加流體剪切力刺激后，細胞內骨硬化蛋白（sclerostin，SOST）的mRNA表達顯著下降，Tnfrsf11b的表達明顯升高，而Tnfsf11的表達量明顯下降，更使得OPG/RANKL比例提高了40倍。由此可見牙骨質細胞具有抗吸收特性，在抵御外界刺激、防止牙根外吸收的過程中發揮著重要作用[3]。牙骨質缺損是炎癥性外吸收發生的前提。
骨硬化蛋白由Sost基因編碼，是成熟骨細胞的標志，可以通過抑制成骨細胞中經典Wnt信號通路的表達，從而抑制骨形成。Wnt信號通路也參與調控牙骨質穩態。研究[4]顯示敲除Sost基因的小鼠中，Wnt表達上調，牙骨質細胞數目增多，而敲除Wnt蛋白受體基因的轉基因小鼠模型的牙骨質層變薄。釉原蛋白的剪接變異體——M180和LRAP可保護牙骨質，避免其發生吸收。沉默M180和LRAP mRNA的表達可以顯著上調RANKL的表達量，同時可觀察到牙骨質缺損[5]。超氧化物歧化酶3（superoxide dismutase 3，SOD-3）是一種內生抗氧化劑，其在牙頸部、成牙骨質細胞及牙骨質細胞中有強表達，提示當牙齒受到氧化應激時，SOD-3可能對牙骨質起到保護作用。了解上述分子對牙骨質的作用機制，對于維護牙骨質穩態、預防牙根外吸收至關重要。
此外也有研究者[6]認為，牙髓間充質干細胞也發揮著保護牙根，避免其發生吸收的作用。牙髓干細胞中RANKL表達比骨細胞低20倍，但OPG的表達卻高出2倍，使得OPG與RANKL的比值比骨細胞中的高出40倍。使用逆向牙髓切斷術去除牙髓間充質干細胞并進行牙再植，8周后，這些牙齒的牙本質和牙根上出現大量的吸收窩，RANKL/OPG表達明顯升高。這提示牙髓間充質干細胞具有先天抑制破牙/骨細胞生成的能力。
1.2 牙本質更易被吸收
與骨相比，破牙/骨細胞更容易黏附于牙本質表面[7]，其肌動蛋白環在牙片上形成的半衰期更長，破骨陷窩的產生更快[8]。這些證據表明牙本質比骨更具有誘導破骨形成及成熟的能力，在相同條件刺激下，一旦牙骨質損傷，牙本質暴露，牙根的炎癥性外吸收更容易發生。這可能是因為一方面牙本質具有更多非膠原基質蛋白（如骨橋蛋白）[9]，而另一方面牙本質細胞不具備類似骨細胞在牙槽骨中的重建作用[10]。此外，牙本質形成過程中存在的一些生長因子，如轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、類胰島素一號增長因子（insulin-like growth factors-1，IGF-Ⅰ）和骨形態發生蛋白2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）在礦化后牙本質中仍然存在，可在礦化吸收過程中影響破牙/ 骨細胞的活性。牙本質提取物可上調白細胞介素1β（interleukin 1 beta，IL-1β）、腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、一氧化氮和過氧化氫表達，促進遷移，誘導牙周巨噬細胞成熟，這表明牙本質的有機成分參與調控炎癥吸收過程。
2、破牙/骨細胞的吞噬作用
2.1 誘發因素
炎癥性牙根外吸收的誘發因素可分為局部性因素和全身性因素，其中局部性因素又可分為壓力相關性因素和感染相關性因素。壓力相關性因素包括外傷、咬合創傷、腫瘤及阻生埋伏牙壓迫、不當正畸力的施加等，它們一方面可直接損傷受壓組織，另一方面可啟動相關分子的表達從而激活破牙/骨細胞的吸收過程。感染相關性因素指的是牙齒發生細菌感染，既包括單純感染性牙髓病、牙周病，也包括外傷導致根管暴露及牙周膜撕裂而形成的感染通道等。外傷致使牙本質小管暴露，根管系統中的細菌和（或）其產生的內毒素可通過牙本質小管到達牙周膜。體外研究顯示細菌易定植于牙根外吸收區域，并形成生物膜，激活破牙/骨細胞，從而加重牙根表面的炎性吸收過程[11-12]。
全身性因素在牙根外吸收過程中發揮了重要作用。給予低鈣及低維生素D飲食后的老鼠表現出明顯的牙骨質溶解癥狀，且其牙骨質礦化功能出現異常[13]。體外間歇性給予甲狀旁腺激素（parathyroid hormone，PTH）可促進牙骨質形成，同時抑制機械拉力刺激下牙骨質的分解代謝[14]。患有過敏性疾病的患者接受正畸治療后，牙根外吸收的發生率較正常人高，口服阿司匹林對治療該類人群牙根外吸收有一定療效[15]。由此可見，臨床上診斷并治療牙根外吸收時，還應結合全身病史。
2.2 分化成熟
發揮牙根外吸收功能的細胞主要為破牙/骨細胞，其由粒細胞/巨噬細胞祖細胞（granulocyte/macrophage progenitors，GMPs）分化而來[16]。巨噬細胞集落刺激因子（macrophage colony-stimulating factor， MCSF）可誘導GMPs分化為破牙/骨細胞前體細胞。破牙/骨細胞前體細胞表達核因子κB受體活化因子（receptor activator of nuclear factor-κB，RANK），可識別并與RANKL結合，進一步誘導破牙/骨細胞前體細胞分化為單核前破牙/骨細胞并高表達活化T細胞核因子1蛋白（nuclear factor of activated T cells cytoplasmic 1，NFATc1）及吸收相關基因，如抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate resistant acidic phosphatase，TRAP）、組織蛋白酶K（cathepsin K）以及αvβ3整合素。最終單核前破牙/骨細胞融合形成多核破牙/骨細胞，即成熟破牙/骨細胞。
破牙/骨細胞分化成熟的過程涉及多種細胞、細胞因子及分子的作用。在局部或全身性刺激因素作用下，成骨細胞上調RANKL的表達同時下調其拮抗因子OPG的表達，從而促使破牙/骨細胞分化成熟。當不良正畸力作用于人牙周膜細胞（human periodontal ligament cells，hPDLc）時可通過Notch通路改變RANKL及白細胞介素6（interleukin 6，IL-6）的表達，從而誘發破牙/骨細胞的形成[17]。巨噬細胞（macrophage）在牙根吸收的過程中也發揮著重要的作用。巨噬細胞可以分為經典的激活巨噬細胞M1和可替代的激活巨噬細胞M2[18]。M1與M2細胞數量比的改變被認為與根吸收相關[19]。M1由Th1細胞因子激活（干擾素γ），通過分泌前炎癥因子TNF-α上調氧化氮的產生而促進炎癥。而M2由Th2細胞因子（IL-4或IL-13）調節，可通過IL-10和精氨酸酶Ⅰ抑制炎癥[19-21]。當施加不當正畸力時，M1增加，同時干擾素γ和TNF-α上升，促使根吸收發生；當正畸力被移除后，M1數目降低，M2增加，伴隨IL-4和IL-10 的上調，此時牙根吸收明顯減弱[19]。
2.3 黏附機制
整合素是一種異二聚體跨膜受體超家族，可表達于破牙/骨細胞表面，其胞外部分連接至礦化組織的細胞外基質（extracellular matrix，ECM）蛋白，如玻連蛋白、骨橋蛋白[22]、成釉蛋白[23]、纖連蛋白及Ⅰ型膠原[24]，胞內部分連接至細胞骨架。破牙/骨細胞在ECM-整合素黏附界面上進一步形成多分子黏附復合體又稱為偽足小體。偽足小體由整合素和相關蛋白包繞著一個致密的肌動蛋白核組成。偽足小體精密地排列在細胞的邊緣，形成環狀結構，即肌動蛋白環。肌動蛋白環的形成是破牙/骨細胞激活的表現。ECM與整合素的相互作用可激活多信號通路的表達，如細胞內Ca2+的上調、脂質周轉、結構和信號分子向黏附復合體聚集及蛋白質酪氨酸磷酸化的級聯等。Cas、磷脂酰肌醇（phosphatidylinositol，PI）-3激酶、原癌基因酪氨酸蛋白激酶（Src）和蛋白激酶2（Pyk2）蛋白發生酪氨酸磷酸化后可與偽足小體中環繞肌動蛋白核的結構蛋白如黏著斑蛋白、踝蛋白、α-輔肌動蛋白以及凝溶膠蛋白相互作用，從而形成骨吸收密封區。降鈣素是破牙/骨細胞的胞內鈣連蛋白，可通過調節Pyk2和Src調控破牙/骨細胞偽足小體的形成、破骨細胞吸附以及封閉區的形成，進而激活破骨/牙細胞并產生骨吸收功能[25]。
2.4 吞噬作用
單核前破牙/骨細胞黏附和融合后，激活的破牙/骨細胞定位于礦化組織表面并形成封閉區，細胞極性形成[9,16]。V-ATP酶泵攜帶由碳酸酐酶Ⅱ產生的質子到褶皺緣，釋放入密閉區域內，通過氯離子的轉運形成酸性環境[26]，最終至礦物基質降解。TRAP與內吞基質的降解作用相關。組織蛋白酶B、E、K、L、S和基質金屬蛋白酶-1、-2、-3、-13 可水解膠原豐富的骨基質[27]。
3、結論
牙骨質具有高抗吸收特性，是牙根得天獨厚的保護屏障，其破壞是牙根外吸收發生的前提。牙骨質損傷后，刺激因素進一步作用于牙本質。相較于骨組織，牙本質礦化重建能力低且更易黏附破牙/骨細胞發生吞噬吸收，此時如不及時控制刺激因素，炎癥性牙根外吸收迅速發展，隨著炎癥波及范圍的擴大，可進一步造成牙體牙髓疾病、牙周疾病，嚴重者可導致牙缺失。本文對炎癥性牙根外吸收的致病機制進行了詳述。這其中，牙骨質的屏障保護作用提示探索出控制并縮小牙骨質損傷以及促進牙骨質修復的方法對牙根外吸收的預防及治療有重大意義。了解相關刺激因素有助于預判疾病預后效果及可能導致的并發癥，從而選擇必要的檢查方式、治療方法及預防措施。在分子水平了解牙根外吸收的作用機制，將為疾病的預防、藥物研發等提供重要的理論依據。
利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。
