二甲雙胍在口腔疾病治療中的應(yīng)用研究進(jìn)展

王素蘋，蔡迎春

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院，河南鄭州（450052）

二甲雙胍是一種帶正電荷的小分子藥物，最早被發(fā)現(xiàn)于一種原產(chǎn)于歐洲南部和西南亞的豆科多年生草本植物——山羊豆（Galega officinalis）中［1］。二甲雙胍在1994年被美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）正式批準(zhǔn)用于2型糖尿病治療，是目前糖尿病治療的一線藥物［2］。近年來，除了降血糖作用外，二甲雙胍還被發(fā)現(xiàn)有多種作用，如用于治療代謝綜合征、多囊卵巢綜合征，改善血脂代謝、減肥、減少心血管并發(fā)癥發(fā)生率等［3］。近期研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍還具有抗炎、促進(jìn)成牙本質(zhì)細(xì)胞分化、促進(jìn)成骨細(xì)胞分化、抗腫瘤，這些作用提示二甲雙胍在口腔疾病治療領(lǐng)域具有一定的應(yīng)用潛力。

1 二甲雙胍對(duì)根尖周病治療的作用

Liu等［4］對(duì)伴有根尖周病損的大鼠采用二甲雙胍全身給藥，發(fā)現(xiàn)與僅接受生理鹽水注射的對(duì)照組相比，二甲雙胍給藥組在第2周時(shí)核因子κB受體活化因子配體（receptor activator of NF-κB ligand，RANKL）水平顯著降低，第4周時(shí)其骨保護(hù)素（osteoprotegerin，OPG）水平顯著增加，且破骨細(xì)胞的數(shù)量顯著減少，提示二甲雙胍可能通過降低RANKL/OPG比例減少破骨細(xì)胞的數(shù)量和骨吸收區(qū)域，抑制根尖周炎的發(fā)展。Lai等［5］的前期研究發(fā)現(xiàn)，根管內(nèi)二甲雙胍能夠部分通過調(diào)節(jié)成骨細(xì)胞凋亡改善根尖周炎的治療效果，但二甲雙胍在根尖周炎發(fā)展過程中對(duì)其他類型細(xì)胞的作用還需進(jìn)一步研究。單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞在根尖周炎的發(fā)病機(jī)理中占有重要作用，C-C基序趨化因子配體-2（CCmotif chemokine ligand-2，CCL-2）可以將單核細(xì)胞募集到根尖周病損中，加劇根尖周炎的病損進(jìn)展。在此過程中與宿主防御免疫相關(guān)的誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）表達(dá)增加。Wang等［6］構(gòu)建大鼠根尖周炎模型，根管清創(chuàng)后實(shí)驗(yàn)組根管內(nèi)封二甲雙胍，X線及微計(jì)算機(jī)斷層掃描（micro computed tomography，micro-CT）發(fā)現(xiàn)二甲雙胍處理組小鼠根尖區(qū)骨缺損區(qū)域顯著低于對(duì)照組，免疫組化檢測(cè)結(jié)果顯示iNOS表達(dá)和CCL-2合成受到明顯抑制，而單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞的數(shù)量增加，提示根管內(nèi)二甲雙胍可以通過抑制iNOS表達(dá)及單核細(xì)胞募集來促進(jìn)根尖周炎愈合。

2 二甲雙胍對(duì)牙體牙髓病治療的作用

深齲治療中常會(huì)用到墊底材料，良好的墊底材料不應(yīng)對(duì)牙髓組織產(chǎn)生刺激，最好可以誘導(dǎo)牙本質(zhì)形成。Wang等［6］將二甲雙胍以20%質(zhì)量分?jǐn)?shù)加入墊底材料中，在其表面培養(yǎng)牙髓干細(xì)胞，通過定量聚合酶鏈反應(yīng)測(cè)定牙本質(zhì)形成相關(guān)基因，如牙本質(zhì)涎磷蛋白（dentin sialophosphoprotein，DSPP）、牙本質(zhì)基質(zhì)蛋白1（dentin matrix phosphoprotein 1，DMP-1）、成骨相關(guān)基因表達(dá)，發(fā)現(xiàn)含二甲雙胍的墊底材料可以促進(jìn)牙髓干細(xì)胞成牙本質(zhì)相關(guān)基因表達(dá)，增加堿性磷酸酶活性及礦物質(zhì)沉積，有望將蓋髓材料應(yīng)用于深齲的治療。

3 二甲雙胍對(duì)牙周炎治療的作用

為了觀察二甲雙胍在刮治和根面平整（scaling and root planing，SRP）后輔助治療慢性牙周炎的療效，Rao等［7］的研究探討牙周袋注射10μL 1%二甲雙胍凝膠對(duì)50例男性慢性牙周炎患者臨床指標(biāo)的影響，納入受試者口腔探診深度大于5 mm，附著喪失大于4 mm，垂直骨損失大于3 mm，并且排除了患有糖尿病或侵襲性牙周炎；結(jié)果發(fā)現(xiàn)，6個(gè)月后，與對(duì)照組相比，二甲雙胍組探診深度、附著喪失水平、骨內(nèi)缺損深度顯著降低。Pradeep等［8］同樣發(fā)現(xiàn)中重度牙周炎患者局部應(yīng)用1%二甲雙胍凝膠可以有效促進(jìn)骨缺損填充，降低探診深度和增加臨床附著水平。除了牙周袋局部注射途徑外，Kassem等［9］研發(fā)了一種負(fù)載二甲雙胍具有黏膜附著性的多層水凝膠薄膜系統(tǒng)，能在牙周袋內(nèi)緩慢釋放二甲雙胍（12 h內(nèi)釋放約83.73%），患者應(yīng)用6個(gè)月后牙周炎臨床參數(shù)得到顯著改善。

光動(dòng)力療法（photodynamic therapy，PDT）利用低能量激光激活光敏劑產(chǎn)生的光敏作用來殺死微生物，有效避免全身應(yīng)用抗生素而導(dǎo)致副作用，目前作為非手術(shù)牙周治療的輔助治療手段被廣泛應(yīng)用。Afrasiabi等［10］發(fā)現(xiàn)將二甲雙胍與PDT結(jié)合使用可以提高PDT的效力，還可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、增加細(xì)胞凋亡率、降低基質(zhì)金屬蛋白酶-2（metrix metalloproteinase-2，MMP-2）和環(huán)氧化酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的表達(dá)，而這兩種酶與牙周組織的破壞密切相關(guān)。

牙周再生手術(shù)在恢復(fù)失去的牙周組織到其原有的結(jié)構(gòu)和功能方面發(fā)揮重要作用。Pradeep等［11］的臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)中，探討富血小板纖維蛋白（platelet rich fibrin，PRF）與1%二甲雙胍聯(lián)用對(duì)2或3壁骨缺損的牙周炎患者進(jìn)行翻瓣術(shù)后相關(guān)臨床指標(biāo)的影響；9個(gè)月后，翻瓣術(shù)中PRF與二甲雙胍聯(lián)用的患者，探診深度降低值和臨床附著水平增加值顯著高于未處理組和單獨(dú)應(yīng)用組，放射學(xué)參數(shù)骨缺損深度填充的百分比顯著高于其他對(duì)照組。富含生長因子的血漿（plasma rich in growth factors，PRGF）是促進(jìn)牙周損傷恢復(fù)的生長因子的濃縮懸浮液，也常用于牙周再生手術(shù)當(dāng)中，Khalifehzadeh等［12］觀察翻瓣術(shù)中應(yīng)用1%二甲雙胍搭配PRGF對(duì)中度牙周炎伴有2壁骨缺損患者的效果，發(fā)現(xiàn)使用PRGF、二甲雙胍或1%二甲雙胍與PRGF聯(lián)用，患者游離齦緣到齦溝的距離、釉牙骨質(zhì)界到袋底的距離和探診出血指數(shù)，與對(duì)照組相比沒有顯著改變，但術(shù)后6個(gè)月聯(lián)用組的影像學(xué)有明顯變化。

Cortizo等［13］最早發(fā)現(xiàn)二甲雙胍促進(jìn)成骨樣細(xì)胞（UMR106和MC3T3E1）增殖，增加MC3T3E1細(xì)胞I型膠原蛋白產(chǎn)量、堿性磷酸酶活性和礦化結(jié)節(jié)形成，誘導(dǎo)磷酸化的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（P-ERK）的活化和再分布，并劑量依賴性地刺激內(nèi)皮和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)，提出二甲雙胍對(duì)成骨細(xì)胞具有直接的成骨作用。為了評(píng)價(jià)二甲雙胍對(duì)牙周炎狀態(tài)下牙槽骨形成或喪失的影響，Bak等［14］通過結(jié)扎下頜骨誘導(dǎo)大鼠形成牙周炎，對(duì)照組可以觀察到血管變性和中性粒細(xì)胞聚集，而二甲雙胍處理組除了輕度血管擴(kuò)張和少量炎癥細(xì)胞外，未發(fā)現(xiàn)明顯的組織損傷；Micro-CT結(jié)果顯示二甲雙胍處理組第二磨牙周圍牙槽骨體積比顯著增加；對(duì)于細(xì)胞成骨分化方面，結(jié)果顯示二甲雙胍促進(jìn)成骨細(xì)胞的礦物質(zhì)沉積，且對(duì)破骨細(xì)胞和脂肪細(xì)胞形成沒有影響。

牙周膜干細(xì)胞（periodontal ligament stem cells，PDLSCs）在牙周組織再生中發(fā)揮重要作用。Zhang等［15］研究證實(shí)二甲雙胍可促進(jìn)PDLSCs增殖、遷移和成骨分化。Kuang等［16］用二甲雙胍預(yù)處理PDLSCs，將PDLSCs暴露于過氧化氫后檢測(cè)其細(xì)胞活力、氧化損傷、細(xì)胞衰老和成骨潛能，結(jié)果顯示過氧化氫暴露抑制PDLSCs增殖，增加溶酶體β-半乳糖苷酶活性，增加活性氧化物質(zhì)（reactive oxidative species，ROS）的積累，增加氧化損傷，刺激衰老相關(guān)基因的表達(dá)并阻礙PDLSCs的成骨分化活性，而二甲雙胍可以通過刺激自噬減輕氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的衰老，并部分恢復(fù)PDLSCs的成骨潛能。

4 二甲雙胍對(duì)口腔癌治療的作用

Vitale-Cross等［17］優(yōu)化一種口腔致癌小鼠模型，該小鼠模型在致癌物暴露結(jié)束時(shí)可導(dǎo)致多種口腔癌前病變的積累，其中一些會(huì)自然發(fā)展為頭頸部鱗狀細(xì)胞癌，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些小鼠服用二甲雙胍之后腫瘤的大小和數(shù)目減少，鱗狀細(xì)胞癌進(jìn)展降低70%～90%，該臨床前實(shí)驗(yàn)證實(shí)二甲雙胍具有預(yù)防口腔腫瘤的作用。王莉麗等［18］研究二甲雙胍對(duì)口腔鱗狀細(xì)胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）的影響，采用小鼠皮下移植瘤模型，對(duì)比二甲雙胍處理對(duì)小鼠腫瘤生長影響，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍可通過抑制OSCC的增殖和克隆形成、促進(jìn)細(xì)胞凋亡，具備作為腫瘤臨床治療輔助用藥的潛力。Zhang等［19］研究了阿霉素與二甲雙胍聯(lián)合對(duì)人舌癌SSC-15細(xì)胞生物學(xué)功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)阿霉素和二甲雙胍均抑制舌癌SSC-15細(xì)胞的生長、侵襲和遷移，并誘導(dǎo)其凋亡，并且兩者聯(lián)合在抑制舌癌細(xì)胞的生長、侵襲和遷移以及誘導(dǎo)其凋亡方面更有效。

目前關(guān)于二甲雙胍抗口腔癌的潛在機(jī)制存在爭(zhēng)議。神經(jīng)生長因子受體（nerve growth factor receptor，NGFR）是一種跨膜蛋白，據(jù)報(bào)道可誘導(dǎo)前列腺癌和頭頸鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞增殖和轉(zhuǎn)移，在口腔鱗狀細(xì)胞癌中也發(fā)現(xiàn)其高表達(dá)。Wei等［20］提出二甲雙胍可以阻斷NGFR的蛋白水解并抑制下游信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)的激活從而抑制OSCC細(xì)胞的增殖。Zhang等［21］發(fā)現(xiàn)二甲雙胍通過激活A(yù)MPK途徑，下調(diào)抗凋亡蛋白B-cell lymphoma 2（Bcl-2），上調(diào)促凋亡基因（Bcl-2 associated X，apoptosis regulator，Bax）/Bcl-2比例，從而來抑制OSCC細(xì)胞的生長并誘導(dǎo)其凋亡。但由于癌癥處于比較復(fù)雜的微環(huán)境當(dāng)中，癌細(xì)胞與其附近成纖維細(xì)胞之間的相互作用對(duì)于二甲雙胍的作用也至關(guān)重要；成纖維細(xì)胞和二甲雙胍共培養(yǎng)時(shí)，二甲雙胍對(duì)OSCC的作用就會(huì)減弱，主要是因?yàn)槌衫w維細(xì)胞可以抑制AMPK活性，維持線粒體膜電位并增加氧化應(yīng)激，避免二甲雙胍誘導(dǎo)的癌細(xì)胞凋亡。He等［22］將二甲雙胍和一種選擇性組蛋白去乙酰化酶制劑（4SC-202）聯(lián)合應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍和4SC-202的聯(lián)合治療可以增加OSCC中的ΔNp63泛素化作用，從而抑制癌細(xì)胞生長并誘導(dǎo)內(nèi)在細(xì)胞凋亡，提示二甲雙胍和4SC-202聯(lián)合可能是OSCC新的治療策略。