侯 萌，王 蘋，魏玲玲 綜述;宋 暉 審校

(山東大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院特診科，山東省口腔生物醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東濟(jì)南 250012)

牙周炎是發(fā)生在牙周組織中的一種慢性非特異性感染性疾病，是目前成年人失牙的主要原因。研究表明，盡管菌斑微生物及其產(chǎn)物是牙周病的始動(dòng)因子，但牙周組織的破壞卻主要源于牙周致病菌及其毒性產(chǎn)物所誘發(fā)的宿主免疫炎性反應(yīng)。牙周炎的主要病理特點(diǎn)是局部病變區(qū)域中大量免疫活性細(xì)胞的浸潤(rùn)、遷移和駐留，而且該過程主要依賴于血管內(nèi)皮細(xì)胞、免疫活性細(xì)胞及成纖維細(xì)胞等細(xì)胞中黏附分子表達(dá)，如:細(xì)胞間黏附分子 －1(ICAM－1)、血管細(xì)胞黏附分子－1(vascular cell adhesion molecule－1，VCAM－1)、E－選擇素(E－selectin)等。其中，ICAM－1在介導(dǎo)免疫細(xì)胞的粘附和聚集等方面具有重要作用，其在牙周炎癥中的作用也越來越被廣泛關(guān)注。

1 ICAM－1的結(jié)構(gòu)、功能及其調(diào)控途徑

1.1 ICAM－1的分子結(jié)構(gòu)和功能

一個(gè)細(xì)胞與另一細(xì)胞的表面或細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合的現(xiàn)象稱為細(xì)胞黏附，而這一結(jié)合的過程主要依賴于細(xì)胞黏附分子的表達(dá)，其中，細(xì)胞間黏附分子－1(ICAM－1)，也稱為CD54，屬于免疫球蛋白超家族(immunoglobulin superfamily)，是免疫細(xì)胞行使細(xì)胞粘附功能的分子基礎(chǔ)。

ICAM－1為19號(hào)染色體基因編碼的一種單鏈跨膜糖蛋白，由三部分組成:①胞外區(qū)，肽鏈的N端部分，帶有糖鏈，負(fù)責(zé)與配體的識(shí)別;②跨膜區(qū)，多為一次跨膜;③胞質(zhì)區(qū)，肽鏈的C端部分，較小，與質(zhì)膜下的骨架成分直接相連，或與胞內(nèi)的化學(xué)信號(hào)分子相連，以活化信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑。在生理情況下，僅有少量無(wú)活性的ICAM－1表達(dá)于白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表面，可在某些致炎因子刺激下被激活，并通過與配體結(jié)合而發(fā)揮黏附作用。ICAM－1的主要配體為整合素家族β2組的淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原 －1(lymphocyte function antigen－1，LFA－1)和巨噬細(xì)胞抗原復(fù)合體(macrophagous antigen compounds，Mac－1)。ICAM－1 與配體結(jié)合后可使白細(xì)胞從血管中跨過內(nèi)皮細(xì)胞遷移至炎癥部位，并通過提高T細(xì)胞的敏感性，穩(wěn)定細(xì)胞間的黏附，從而促使T細(xì)胞活化;靜止的B細(xì)胞則可通過ICAM－1與活化的T細(xì)胞黏附，使后者得以向B細(xì)胞傳遞活化信號(hào)，分化為漿細(xì)胞而產(chǎn)生抗體［1］;同時(shí)ICAM－l表達(dá)增高還可增強(qiáng)單核細(xì)胞的抗原遞呈作用。在免疫應(yīng)答的效應(yīng)階段，ICAM－1除參與介導(dǎo)細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞(CTL)對(duì)靶細(xì)胞的殺傷作用外，在巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、K細(xì)胞、LAK細(xì)胞等對(duì)靶細(xì)胞的非特異性殺傷過程中也起一定作用。由此可見，ICAM－1在機(jī)體的炎癥反應(yīng)和免疫應(yīng)答過程中扮演了重要的角色［2］。

1.2 ICAM－1的調(diào)控途徑

ICAM－1的表達(dá)依賴于轉(zhuǎn)錄因子的激活。核因子(nuclear factor，NF)－KappaB 系統(tǒng)和絲裂原活化的蛋白激酶(mitogen－activated protein kinase，MAPK)信號(hào)通路被認(rèn)為是細(xì)胞內(nèi)調(diào)控ICAM－1的兩個(gè)重要信號(hào)通路。其中NF－κB是一種基因調(diào)控蛋白，通常以無(wú)活性的形式存在于細(xì)胞漿中，對(duì)于ICAM－1的調(diào)節(jié)起著核心作用。NF－κB可被炎性刺激(細(xì)胞因子，細(xì)菌或細(xì)菌毒素等)誘導(dǎo)激活:當(dāng)細(xì)胞受到刺激時(shí)，刺激信號(hào)通過細(xì)胞表面的受體傳導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)，這時(shí)NF－κB的抑制蛋白I B(inhibitor B)成為蛋白酶體－l降解的靶標(biāo)而被迅速磷酸化水解，使之與NF－κB解離;NF－κB的核定位序列暴露后，隨即轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核中，并通過與靶基因特定序列的κB位點(diǎn)結(jié)合而啟動(dòng)基因轉(zhuǎn)錄。已有的研究顯示，ICAM－1基因啟動(dòng)子上有一個(gè)基本的NF－κB位點(diǎn)，因此屬于NF－κB的調(diào)控基因［3］。

MAPK是廣泛存在于細(xì)胞中的一條信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，由一組以級(jí)聯(lián)方式依次活化的絲/蘇氨酸蛋白激酶組成。作為 MAPK家族成員之一，p38MAPK途徑可被炎癥細(xì)胞因子(TNF－α、IL－l)、應(yīng)激刺激(熱休克、高滲環(huán)境、蛋白合成的抑制劑、缺血/再灌注等)以及脂多糖和G+細(xì)菌細(xì)胞壁成分等因素激活?；罨?p38轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)，并作用于核內(nèi)的轉(zhuǎn)錄因子，從而引起轉(zhuǎn)錄的激活。在對(duì)肺泡內(nèi)皮細(xì)胞的ICAM－1進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，肺泡內(nèi)皮細(xì)胞在 LPS(脂多糖)和腫瘤壞死因子 －α(TNF－α)的作用下，細(xì)胞內(nèi) p38的活動(dòng)性與ICAM－1的調(diào)節(jié)密切相關(guān);而在對(duì)有毒和無(wú)毒的牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis，P.g)菌株進(jìn)行研究時(shí)則發(fā)現(xiàn)，P.g對(duì)于上調(diào)ICAM－1在內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)是通過誘導(dǎo)p38磷酸化，降解IκB繼而激活NF－κB系統(tǒng)而實(shí)現(xiàn)的，但阻斷p38MAPK途徑并不能降低ICMA－1的表達(dá)上調(diào)，因此其具體機(jī)制尚不清楚［2，4－7］。

2 ICAM－1在牙周組織中的分布

研究顯示，ICAM－1在健康和炎癥牙周組織、血管內(nèi)皮細(xì)胞中均有表達(dá)。ICAM－1在結(jié)合上皮和牙周袋內(nèi)壁上皮細(xì)胞中的表達(dá)提示，ICAM－1及其LFA－1配體不僅參與白細(xì)胞穿越血管內(nèi)皮細(xì)胞，并向局部牙齦炎癥部位浸潤(rùn)的過程;而且還參與了白細(xì)胞通過結(jié)合上皮/袋內(nèi)壁上皮細(xì)胞遷移至齦溝或牙周袋的過程［8］。

2.1 ICAM－1在上皮細(xì)胞中的表達(dá)

ICAM－1免疫組化染色觀察發(fā)現(xiàn)，健康牙齦組織結(jié)合上皮的表層細(xì)胞中ICAM－1的染色最強(qiáng)，自表層向基底層的染色強(qiáng)度逐漸減弱;在牙周炎和正常的溝內(nèi)/袋上皮冠部以及口腔齦上皮中均呈陰性表達(dá)。眾所周知，結(jié)合上皮是牙周炎發(fā)生的初始部位，其組織結(jié)構(gòu)在牙周組織中也較為特殊。Crawford等的研究顯示，ICAM－1在健康者的結(jié)合上皮中以及牙周病患者的袋內(nèi)壁中都有較高的表達(dá)，但在袋外側(cè)的口腔齦上皮角質(zhì)形成細(xì)胞中未檢測(cè)到ICAM－1的表達(dá);ICAM－1在結(jié)合上皮中的表達(dá)從基底層到表層呈密度梯度增加，與炎癥浸潤(rùn)程度相一致;該結(jié)果提示，ICAM－1通過與受體結(jié)合介導(dǎo)白細(xì)胞跨過結(jié)合上皮遷移到達(dá)齦溝，從而發(fā)揮免疫效應(yīng)［9］。Tonetti指出，ICAM－1的密度梯度表達(dá)以及IL－8在上皮表面的高表達(dá)對(duì)于誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞進(jìn)入齦溝發(fā)揮免疫效應(yīng)起重要的作用，這一過程可被特定的細(xì)菌－角質(zhì)細(xì)胞相互作用誘發(fā);過多的中性粒細(xì)胞穿越結(jié)合上皮則會(huì)對(duì)其組織結(jié)構(gòu)造成一定程度的破壞，從而使結(jié)合上皮退縮消失［10］。

2.2 ICAM－1在牙齦成纖維細(xì)胞中的表達(dá)

牙齦成纖維細(xì)胞(Human Gingival Fibroblasts，HGF)是牙齦結(jié)締組織的主要細(xì)胞，對(duì)維持牙齦組織結(jié)構(gòu)的完整性及其炎癥損傷的修復(fù)等均具有重要作用。Yoshitaka等發(fā)現(xiàn)，HGF能被牙周致病菌誘導(dǎo)而過表達(dá)ICAM－1，免疫組化染色結(jié)果顯示:ICAM－1不僅在牙周炎組織的HGF中有表達(dá)，在正常牙周組織中也有一定的表達(dá)，但牙周炎組的表達(dá)水平明顯高于正常組［11］。在健康人群中由于齦溝內(nèi)正常菌群的長(zhǎng)期慢性刺激，使牙齦免疫系統(tǒng)處于防御狀態(tài)，故HGF可表達(dá)少量的ICAM－1;而在受到牙周致病菌的刺激時(shí)，HGF則過度表達(dá)ICAM－1，并通過ICAM－1/IFA－1途徑使大量淋巴細(xì)胞聚集到炎癥部位，從而誘導(dǎo)表達(dá)IL－1α、IL－1β、IL－8mRNA等參與牙周組織的破壞過程。由此可見，ICAM－1在成纖維細(xì)胞中的表達(dá)可能對(duì)于牙周炎中的白細(xì)胞的遷移和聚集有重要作用。

2.3 ICAM－1在成骨細(xì)胞中的表達(dá)

近年來對(duì)破骨細(xì)胞的研究發(fā)現(xiàn)，ICAM－1的表達(dá)是介導(dǎo)破骨細(xì)胞成熟的重要因素。成骨細(xì)胞膜表面的ICAM－1不僅能促進(jìn)其與周圍細(xì)胞的黏附，更重要的是可作為一種轉(zhuǎn)導(dǎo)活化信號(hào)，使ICAM－1的表達(dá)水平在一定程度上反映出成骨細(xì)胞促進(jìn)破骨細(xì)胞分化成熟的能力;在此過程中ICAM－1與其配體所介導(dǎo)的黏附作用可能是必要條件［12－13］。

3 ICAM－1在炎性牙周組織中表達(dá)的調(diào)節(jié)

在牙周炎中，ICAM－1及其配體的表達(dá)增強(qiáng)能促進(jìn)炎癥細(xì)胞的聚集和增殖、活化，并分泌多種前炎性細(xì)胞因子，而這些細(xì)胞因子又能在局部誘導(dǎo)ICAM－1的產(chǎn)生，這個(gè)過程被稱為“內(nèi)至外信號(hào)調(diào)節(jié)”(inside－to－outsignaling)。在炎性牙周組織中，由浸潤(rùn)的白細(xì)胞產(chǎn)生的 IL－1β、TNF－α、IFN－γ 等炎性細(xì)胞因子含量升高，從而使牙齦成纖維細(xì)胞中ICAM－1的表達(dá)上調(diào)。其中 IL－1、IL－10、IFN－γ 等可激活一個(gè)或多個(gè)信號(hào)傳遞系統(tǒng)，并通過轉(zhuǎn)錄因子NF－κB或其他途徑調(diào)節(jié)ICAM－1的表達(dá);TNF－α可通過誘導(dǎo)蛋白激酶C磷酸化反應(yīng)或通過影響NF－κB的活性來調(diào)節(jié)ICAM－l基因的表達(dá);除此之外，炎性因子還可通過對(duì)MAPK系統(tǒng)的激活來調(diào)控ICAM－l的表達(dá)［14］。以上結(jié)果表明，在牙周炎病理進(jìn)程中，炎性因子水平及不同因子之間的平衡對(duì)于ICAM－1的表達(dá)具有重要意義;同時(shí)這也意味著，炎性因子對(duì)牙周病病理變化過程中的免疫活性細(xì)胞的聚集和遷移具有重要意義。

除自身分泌的炎性因子外，牙齦成纖維細(xì)胞在暴露于牙周致病菌提取物的狀態(tài)下也會(huì)使ICAM－1高水平表達(dá)。P.g是目前公認(rèn)的慢性牙周炎的重要可疑致病菌，其多種毒性因子均可通過刺激牙周組織產(chǎn)生多種細(xì)胞因子而誘發(fā)炎癥反應(yīng)。除此之外，P.g還能通過菌體本身的成分，以劑量和時(shí)間依賴的方式誘導(dǎo)牙齦血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)ICAM－1，如 P.g 的菌絲可通過 Toll－like receptor 2(TLR2)誘導(dǎo)NF－κB的激活，從而上調(diào) ICAM－1的表達(dá);由此推斷，P.g誘導(dǎo)ICAM－l的表達(dá)可能是牙周病早期炎細(xì)胞黏附和移出的重要機(jī)制之一［15］。

4 ICAM－1在伴有全身性疾病的牙周炎中的作用

任何疾病都不是獨(dú)立存在的，牙周炎也不例外。越來越多的研究表明，牙周病與全身健康和疾病有著雙向的密切關(guān)聯(lián)。有研究發(fā)現(xiàn)，牙周感染是冠心病(coronary heart disease，CHD)、中風(fēng)和心肌梗死高發(fā)的重要危險(xiǎn)因素;例如，患重度牙周炎的冠心病患者的猝死率是非牙周炎患者的兩倍，而患中風(fēng)的概率則要高出三倍［16］。slCAM－l(soluble intercellular adhesion molecule－1)作為CHD事件的一種預(yù)測(cè)因子，由Hwang等首次提出［17］。slCAM－l是由膜型ICAM－1通過蛋白酶裂解脫落而產(chǎn)生的，其總體結(jié)構(gòu)與膜型ICAM－1胞外區(qū)結(jié)構(gòu)相似。Marcaccini等［18］報(bào)道，牙周炎患者血清中的sICAM－1水平明顯高于健康對(duì)照組;而血液中sICAM－l水平的升高可激活血循環(huán)中的白細(xì)胞，并可導(dǎo)致白細(xì)胞與血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的黏附，從而損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，引發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化過程。Collins等的研究也顯示，敲除小鼠的sICAM－1基因可減少動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)展［19］。由此可推斷在牙周炎導(dǎo)致的CHD危險(xiǎn)因素中，ICAM－l可能充當(dāng)了重要角色，也是牙周炎與CHD相關(guān)性的生物學(xué)基礎(chǔ)之一。

5 小結(jié)

細(xì)胞黏附分子在炎癥性疾病的發(fā)生與發(fā)展中起著重要作用，同時(shí)也是多種疾病的重要生物標(biāo)志物之一。國(guó)內(nèi)外對(duì)于ICAM－1的研究較多，主要集中在不同病癥中ICAM－1的表達(dá)狀況以及影響ICAM－1表達(dá)的因素等方面，并由此進(jìn)而探討ICAM－l的臨床意義。ICAM－1對(duì)于中性粒細(xì)胞和淋巴細(xì)胞向炎性牙周組織的遷移、浸潤(rùn)、駐留以及纖維結(jié)締組織、骨組織的破壞過程中具有重要作用，而這兩者又被視為決定牙周炎預(yù)后的決定因素。因此，抑制ICAM－l的表達(dá)，降低局部炎性免疫反應(yīng)，已成為牙周炎治療的有效措施之一。Wolfgang等發(fā)現(xiàn)，反義寡核苷酸(AS－ON)可抑制由IL－1β誘導(dǎo)的ICAM－1的基因表達(dá)，從而提出牙周局部應(yīng)用AS－ON抑制ICAM－1的表達(dá)可成為新的切入點(diǎn)［19］。另有研究發(fā)現(xiàn)，在牙周炎患者齦溝液中的sICAM－1分子隨著牙周致病菌量及炎癥程度的加重而增加;而經(jīng)治療后的牙周炎患者，其齦溝液中的sICAM－1的表達(dá)明顯下降;并由此提出:齦溝液中的sICAM－l水平升高可被視為炎癥或組織破壞的結(jié)果，同時(shí)齦溝液中的sICAM－1水平含量亦可作為評(píng)價(jià)牙周炎癥狀況的一項(xiàng)較為敏感的客觀指標(biāo)［21－22］。

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