原花青素在深齲的治療及修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

高穎，王玨，陶璐，姚經(jīng)經(jīng)，喻錦鈴，黃晗丹，楊柳青，劉志輝

吉林大學(xué)口腔醫(yī)院修復(fù)科，吉林長春（130021）

齲病是生物膜誘導(dǎo)的最常見的口腔疾病之一，當(dāng)齲損發(fā)展到牙本質(zhì)深層時(shí)稱為深齲，如不及時(shí)干預(yù)治療，可能會(huì)導(dǎo)致牙體硬組織的漸進(jìn)性破壞，感染通過牙本質(zhì)小管進(jìn)入牙髓，進(jìn)一步引發(fā)牙髓炎和根尖周炎，最終導(dǎo)致牙齒脫落［1］。盡管通過間接蓋髓或樹脂充填等治療或修復(fù)方法能暫時(shí)保持牙髓活性，但仍存在牙髓感染的風(fēng)險(xiǎn)。因此，針對(duì)世界上現(xiàn)今齲病高度流行的現(xiàn)狀，提高對(duì)深齲的治療及修復(fù)后的預(yù)后效果十分必要［2］。

原花青素（proanthocyanidin，PA）是一種天然植物類多酚，其為由多羥基黃烷-3-醇單體聚合而成的低聚黃酮類化合物，具有促進(jìn)再礦化、誘導(dǎo)膠原交聯(lián)、抑制蛋白酶活性、抑菌等生物學(xué)作用。將PA作為再礦化劑或?qū)⑵浼尤氲秸辰觿┗蛩嵛g劑中，可以利用其特性對(duì)臨床深齲的治療及修復(fù)效果進(jìn)行改善。具體機(jī)制如下：一方面，PA 具有抗菌作用，能夠減少致齲病原菌如變異鏈球菌（Streptococcus mutans，S.mutans）及其生物膜的形成，并抑制其產(chǎn)酸，同時(shí)還能促進(jìn)羥基磷灰石礦化，從而預(yù)防了深齲向牙髓炎的進(jìn)一步轉(zhuǎn)化，改善了深齲治療后的遠(yuǎn)期效果［3］；另一方面，PA 能促進(jìn)膠原交聯(lián)，進(jìn)而增強(qiáng)膠原基質(zhì)及其抵御酶解的能力，同時(shí)還能抑制蛋白酶活性，從而有效提高牙本質(zhì)的粘接效果，降低充填體的脫落率［4-5］。此外，PA 對(duì)牙本質(zhì)酸蝕效果的改善主要是基于PA 能與低pH 相容，并具備與富含脯氨酸的蛋白質(zhì)相互作用的高親和力，促進(jìn)膠原基質(zhì)的穩(wěn)定，改善其生物力學(xué)和生化性能［6］。本文就PA 在深齲的治療及修復(fù)中的應(yīng)用及機(jī)制作一綜述，并探討PA 的局限性及未來參與改良牙本質(zhì)再礦化劑、粘接劑、酸蝕劑等材料研發(fā)的可能性，以期能更好地指導(dǎo)臨床工作。

1 原花青素在深齲治療中的應(yīng)用

1.1 改善牙本質(zhì)再礦化效果

典型的牙本質(zhì)齲發(fā)生過程：首先，牙本質(zhì)暴露在生物膜產(chǎn)生的酸中導(dǎo)致礦物質(zhì)溶解，使膠原蛋白（collagen，COL）的裂解位點(diǎn)暴露，并激活宿主源性的膠原酶。隨后COL 水解使交聯(lián)鍵斷裂，明膠酶/肽酶降解加速礦物質(zhì)流失。脫礦和膠原骨架的結(jié)構(gòu)破壞表現(xiàn)為牙本質(zhì)結(jié)構(gòu)的損傷，最終發(fā)展為牙本質(zhì)齲［7］。由于牙本質(zhì)齲的結(jié)構(gòu)以及疾病進(jìn)展等皆與釉質(zhì)齲不同，且病理過程復(fù)雜、結(jié)構(gòu)恢復(fù)較為困難，因此其治療可能更為艱難。為了提高深齲治療的遠(yuǎn)期效果，研究者將目光轉(zhuǎn)向牙本質(zhì)再礦化劑。

1.1.1 PA 對(duì)牙本質(zhì)有機(jī)基質(zhì)的作用 PA 作為一種牙本質(zhì)再礦化劑可通過與牙本質(zhì)基質(zhì)的各種細(xì)胞外成分相互作用而誘導(dǎo)多種分子間和分子內(nèi)的交聯(lián)，交聯(lián)的有機(jī)基質(zhì)可以在修飾或隱藏膠原纖維間隙中易受膠原酶降解區(qū)域的同時(shí)保護(hù)間隙中的礦物相，防止其進(jìn)一步溶解［8-9］。膠原的部分基團(tuán)—羥基、羧基、氨基和酰胺基團(tuán)的側(cè)鏈可與PA的多個(gè)游離酚羥基結(jié)合形成橋式氫鍵，在氫鍵形成的過程中，PA 分子可取代纖維外與COL 結(jié)合的水分子，使其與COL 穩(wěn)定結(jié)合。此外，PA 還可通過共價(jià)、離子和疏水作用誘導(dǎo)膠原交聯(lián)［10］。另外，PA還直接作用于非膠原蛋白，抑制內(nèi)源性蛋白酶的活性同時(shí)促進(jìn)COL 的合成，并在發(fā)育過程中促進(jìn)不溶性膠原蛋白轉(zhuǎn)化為可溶性膠原蛋白，降低膠原基質(zhì)的酶降解速率，最終顯著改善牙本質(zhì)膠原的機(jī)械和生物學(xué)性能［11］。PA 與Ⅰ型膠原及脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)相互作用能夠進(jìn)一步促進(jìn)膠原-膠原原纖維相互作用，且在Ⅰ型膠原和牙體組織中能夠誘導(dǎo)類共價(jià)鍵的形成，從而提高脫礦牙本質(zhì)基質(zhì)的生物穩(wěn)定性和生物力學(xué)性能［12］。脫礦的牙本質(zhì)膠原基質(zhì)經(jīng)不同濃度的PA 處理后，其纖維間隙的大小、數(shù)量及孔隙率皆降低，說明PA 可促進(jìn)膠原基質(zhì)再礦化［13］。

1.1.2 PA 與其他再礦化劑的協(xié)同作用 PA 能穩(wěn)定部分脫礦的有機(jī)基質(zhì)，使膠原骨架中的礦物相保持原來的排列狀態(tài)，繼而有利于離子的吸收及膠原-礦物相的相互作用，最終提高礦物質(zhì)密度并改善生物力學(xué)性能。同時(shí)，PA 能夠螯合Ca2+，鈣磷絡(luò)合物的形成可以促進(jìn)牙本質(zhì)表面礦物質(zhì)沉積并將更多的磷酸鈣吸引到PA 修飾的膠原原纖維上，但PA 再礦化能力較弱且不能增強(qiáng)纖維內(nèi)礦化［14-15］。因此，學(xué)者們希望通過與其他再礦化劑的聯(lián)用來改善PA 的再礦化效果，繼而提高深齲治療的遠(yuǎn)期效果。

PA 聯(lián)合氟化銀-氟化二胺/碘化鉀（silver diammine fluoride/potassium iodide，SDF/KI）與僅施用SDF/KI 相比，齲損中的礦物質(zhì)分布更加均勻且離子被攝取到更深層的組織中［3］。PA 聯(lián)合酪蛋白磷酸肽-無定形磷酸鈣（casein phosphopeptide-amorphous calcium phosphate，CPP-ACP）可協(xié)同促進(jìn)脫礦牙本質(zhì)表面及深層礦物質(zhì)沉積，繼而促進(jìn)牙本質(zhì)再礦化［14］。PA 聯(lián)合磷酸三鈣和氟（fluorine，F(xiàn)）可協(xié)同降低膠原降解深度，抑制脫礦，促進(jìn)再礦化［16］。將含5 000 ppm F-的牙膏和含F(xiàn)-及CPP-ACP或磷酸三鈣的涂膜共同施用于經(jīng)PA 預(yù)處理的脫礦牙本質(zhì)，其離子吸收量和相對(duì)礦物增益均達(dá)最高，且顯微硬度顯著增高，深至30 μm［15］。因此PA可通過與一種或以上再礦化劑聯(lián)用來改善其較弱的再礦化能力［13］。

但由于PA 的高分子量，高濃度的PA 在促進(jìn)病變表面的礦物質(zhì)沉積的同時(shí)，抑制了更深層次的礦物質(zhì)滲透，因此可就其應(yīng)用形式及與其他試劑的協(xié)同作用進(jìn)行深入研究，最大限度地發(fā)揮其對(duì)深層組織的作用［3,8］。同時(shí)，PA 具有抗菌活性，在用作牙本質(zhì)再礦化劑的同時(shí)可能具有抑制致齲菌生長和抑制脫礦的作用［17］。該特性使PA 具備進(jìn)一步改善深齲治療預(yù)后效果的潛能。

1.2 抗菌作用

齲病是生物膜誘導(dǎo)的最常見的口腔疾病之一，而S.mutans是引發(fā)齲病的最主要病原菌之一［1］。因此，良好的抗菌作用是預(yù)防及治療齲病的關(guān)鍵。而PA 作為一種具有抗菌作用的多酚，能減少致齲病原菌如S.mutans，并通過干擾其黏附階段來減少生物膜的形成。同時(shí)，PA還能破壞S.mutans的產(chǎn)酸能力并減輕炎癥以對(duì)抗病原體［2,4］。因此，PA 能通過以上機(jī)制預(yù)防齲病的發(fā)生，進(jìn)而改善深齲治療后的遠(yuǎn)期效果。已有研究表明，由于從蔓越莓中提取的PA 存在特定的生物活性a 型二聚體和低聚體，其在體外能夠抑制變形異鏈球菌生物膜的形成，在體內(nèi)可抑制齲齒的發(fā)展［18］。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，從高粱中提取的PA 在體外條件下也能夠抑制S.mutans對(duì)羥基磷灰石的黏附，繼而減少其生物膜的形成［19］。同時(shí)，PA還可以通過抑制S.mutans和遠(yuǎn)緣鏈球菌有機(jī)酸的合成來減緩齲病的發(fā)展［20］。因此，PA 能夠預(yù)防齲齒的發(fā)生并改善深齲治療的遠(yuǎn)期效果。

綜上，PA 不僅能通過其自身或與其他再礦化劑聯(lián)合促進(jìn)牙本質(zhì)再礦化，還能通過減少致齲病原菌，如S.mutans及其生物膜的形成，抑制其有機(jī)酸的合成，有效改善對(duì)深齲的治療效果，與此同時(shí)，其在深齲修復(fù)中的應(yīng)用也得到了廣泛關(guān)注。

2 原花青素在深齲修復(fù)中的應(yīng)用

由深齲所致的牙體缺損常需要通過樹脂充填來恢復(fù)其外形及功能，而樹脂-牙本質(zhì)的粘接效果是決定最終修復(fù)效果的關(guān)鍵。學(xué)者們將PA 作為預(yù)處理劑或加入到粘接系統(tǒng)及酸蝕劑中，利用PA的特性改善粘接界面的穩(wěn)定性及粘接性能，旨在提高樹脂-牙本質(zhì)的粘接效果以達(dá)到改善修復(fù)效果的最終目的。

2.1 改善牙本質(zhì)粘接效果

現(xiàn)有的牙本質(zhì)粘接劑雖已具備優(yōu)異的即刻粘接性能，但影響粘接界面長期穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素仍然存在，即混合層被污染或破壞的程度。因此混合層的保存是決定修復(fù)效果的關(guān)鍵［21］。修復(fù)過程中，COL 表面的礦物成分被溶解，暴露出膠原網(wǎng)絡(luò)，與隨之滲入的樹脂單體形成微機(jī)械嵌合，即形成混合層。多種原因使得樹脂滲透深度未達(dá)到牙本質(zhì)酸蝕深度，致使混合層底部的部分膠原纖維發(fā)生暴露，而暴露的膠原纖維間及纖維內(nèi)水分子不能徹底被樹脂單體置換［22］?；旌蠈拥撞看嬖诘奈词鼙Ｗo(hù)的膠原纖維易因宿主源性和外源性酶的降解或反復(fù)的機(jī)械外力而發(fā)生斷裂，或是粘接界面上未聚合的樹脂被洗脫等，皆可導(dǎo)致粘接強(qiáng)度降低和滲透性增加［23-24］。因此，學(xué)者們希望能夠通過PA 的加入改良現(xiàn)有的牙本質(zhì)粘接系統(tǒng)，保護(hù)混合層并降低其被破壞的程度，從而提高樹脂-牙本質(zhì)的粘接效果。

因PA 能通過交聯(lián)作用增強(qiáng)膠原基質(zhì)及其抵御酶解的能力，還能抑制蛋白酶活性，且無細(xì)胞毒性［5-6］。所以，PA 具備保護(hù)混合層繼而改善牙本質(zhì)粘接效果的能力。PA 在樹脂-牙本質(zhì)粘接中的作用機(jī)制主要有三點(diǎn)：首先，抑制蛋白酶活性：可能是通過催化結(jié)構(gòu)域中蛋白酶的不可逆構(gòu)象變化或變構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。PA 可以滅活90%以上的基質(zhì)金屬蛋白酶-2（matrix metalloproteinase-2，MMP-2）、MMP-8和MMP-9，以及大約70%～80%的半胱氨酸組織蛋白酶B 和半胱氨酸組織蛋白酶K。其次，干擾蛋白酶的產(chǎn)生和激活：PA 可能通過調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)間接干擾蛋白酶的產(chǎn)生和激活。此外，誘導(dǎo)膠原交聯(lián)：PA 通過誘導(dǎo)膠原交聯(lián)增強(qiáng)了膠原基質(zhì)對(duì)酶降解的抵抗力，同時(shí)還使牙本質(zhì)基質(zhì)中的蛋白水解酶失活，即所有類型的MMP 和半胱氨酸組織蛋白酶發(fā)生交聯(lián)［25-26］。因此，PA 一方面可通過誘導(dǎo)膠原交聯(lián)增強(qiáng)膠原基質(zhì)；另一方面通過抑制蛋白酶活性、干擾蛋白酶的產(chǎn)生及激活來抑制膠原的降解，達(dá)到改善粘接效果的目的。

2.1.1 誘導(dǎo)膠原交聯(lián) 大量實(shí)驗(yàn)證明，PA 預(yù)處理脫礦牙本質(zhì)或?qū)⑵浼尤氲秸辰酉到y(tǒng)中，皆能通過誘導(dǎo)膠原交聯(lián)有效提高牙本質(zhì)的粘接性能或力學(xué)性能。脫礦牙本質(zhì)經(jīng)PA 預(yù)處理后明顯更具彈性，且粘接界面的粘接性能有所改善即粘接強(qiáng)度增加、微滲透性顯著降低，24 h 后其界面上幾乎無水泡出現(xiàn)并可見長而清晰的樹脂突，表明PA 預(yù)處理可能會(huì)通過降低細(xì)胞外基質(zhì)內(nèi)的結(jié)合水位，影響粘接劑的滲透和聚合等，有效改善粘接界面的即刻粘接性能［6,27-28］。脫礦牙本質(zhì)經(jīng)PA 預(yù)處理后，其彈性模量和極限抗拉伸強(qiáng)度明顯提高，說明PA 可有效地改善牙本質(zhì)基質(zhì)的生物力學(xué)性能［11］。脫礦牙本質(zhì)經(jīng)含PA 的自酸蝕粘接劑的引物或水溶液處理后顯示出更高的剪切粘接強(qiáng)度，且即刻粘接性能得到改善，但6 個(gè)月后略有下降，這可能是由于引物的組分與PA 存在相互作用［26,29］。NaOCl 與PA 聯(lián)合施用于被唾液、血液或止血?jiǎng)┪廴镜难辣举|(zhì)，可顯著改善牙本質(zhì)粘接界面的剪切粘接強(qiáng)度［30］。

單獨(dú)使用6.5%PA 或6.5%PA 聯(lián)合CPP-ACP 對(duì)脫礦牙本質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理后，結(jié)果顯示前者樹脂-牙本質(zhì)界面的微剪切粘接強(qiáng)度顯著高于其他對(duì)照組，表明PA 能夠維持粘接界面的穩(wěn)定性；同時(shí)后者并未產(chǎn)生協(xié)同作用，可能是由于它們之間的相互作用或是CPP-ACP 產(chǎn)生的礦物質(zhì)沉淀影響了PA的作用，從而干擾了齲壞牙本質(zhì)（caries-affected dentin，CAD）深層的再礦化［11］。有學(xué)者創(chuàng)新地以甲基丙烯酸甲酯（methyl methacrylate，MA）和PA 為原料，合成不同濃度的MAPA 并添加到粘接劑中，在通過其PA 組分穩(wěn)定牙本質(zhì)膠原的同時(shí)，還通過MA 組分改善粘合劑的聚合、力學(xué)性能和穩(wěn)定性，MAPA 為提高樹脂-牙本質(zhì)的粘接效果提供了革命性的解決方案［31］。未來可繼續(xù)對(duì)該材料進(jìn)行深入研究，旨在開發(fā)出性能更佳的粘接材料以提高深齲的臨床修復(fù)效果。

2.1.2 抑制膠原降解 PA 或含PA 的底涂劑預(yù)處理脫礦牙本質(zhì)，在不破壞粘接劑聚合的同時(shí)，可減少混合層的降解，并降低MMPs 的膠原降解活性，使混合層更加致密均勻［20-21］。曾有學(xué)者利用PA 對(duì)脫礦牙本質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理，發(fā)現(xiàn)PA 不僅能提高粘接界面的穩(wěn)定性，還能抑制酶的降解作用，從而抑制了膠原的降解，實(shí)現(xiàn)了對(duì)粘接效果的改善［24］。

綜上所述，PA 可通過誘導(dǎo)膠原交聯(lián)、抑制蛋白酶活性來提高牙本質(zhì)的力學(xué)性能及穩(wěn)定性、抑制膠原降解等，從而有效改善樹脂-牙本質(zhì)的粘接效果，達(dá)到有效修復(fù)深齲的目的。未來應(yīng)更多地評(píng)估在粘接劑體系中添加較低百分比的PA（1%或更少）、將PA 用作單獨(dú)的引物或混入其他試劑中對(duì)臨床修復(fù)效果的影響。

2.2 改善牙本質(zhì)酸蝕效果

與其他交聯(lián)劑不同，PA 能與低pH 相容，并具備與COL 等富含脯氨酸的蛋白質(zhì)相互作用的高親和力，繼而促進(jìn)膠原基質(zhì)的穩(wěn)定，改善其生物力學(xué)和生化性能。此外，PA 與膠原蛋白和非膠原蛋白的相互作用可能會(huì)誘導(dǎo)礦物質(zhì)成核，這可能會(huì)增加膠原的機(jī)械性能及對(duì)酶的抵抗力［7］。因而學(xué)者們將其加入到酸蝕劑中旨在進(jìn)一步改善粘接效果。

牙本質(zhì)經(jīng)含PA 的磷酸酸蝕后，粘接界面的微拉伸粘接強(qiáng)度的穩(wěn)定性得到提高，儲(chǔ)水1 年后界面的納米滲漏也明顯降低，在有效提高了粘接界面的穩(wěn)定性的同時(shí)不危及粘接劑的聚合［7,32］。CAD經(jīng)含PA 的磷酸酸蝕后，混合層中的MMPs 活性降低且牙本質(zhì)粘接性能得到了改善，最終使得CAD的修復(fù)治療取得了不錯(cuò)的預(yù)期效果［9］。但也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)含PA 的磷酸酸蝕牙本質(zhì)，獲得較低的初始粘接強(qiáng)度，這可能是由于酸性介質(zhì)促進(jìn)PA 的B 型黃烷鍵的斷裂，繼而引發(fā)3-0-沒食子酸酯的斷裂，或是高濃度酸導(dǎo)致的PA 非同步滲透［33］。造成該結(jié)果的原因未明，仍需進(jìn)一步的研究。因此，在酸蝕劑中加入PA 可能在避免影響粘接材料聚合度的同時(shí)改善牙本質(zhì)的酸蝕及粘接效果最終提高深齲的臨床修復(fù)效果。

無論將PA 作為再礦化劑或預(yù)處理劑還是加入到粘接系統(tǒng)或酸蝕劑中，其最終目的皆是希望利用PA 誘導(dǎo)膠原交聯(lián)、抑制蛋白酶活性等特點(diǎn)來改善對(duì)深齲的治療或修復(fù)的效果。

3 小 結(jié)

原花青素作為一種植物源性的多酚化合物在再礦化、膠原交聯(lián)、抑制蛋白酶活性等方面具有重要的生物學(xué)功效。本文從提高臨床深齲的治療及修復(fù)效果的角度探討了PA 在改善牙本質(zhì)再礦化及樹脂-牙本質(zhì)粘接效果等方面的作用，以期能為臨床深齲的治療及修復(fù)提供更全面的參考。目前關(guān)于利用PA 改善臨床深齲的治療及修復(fù)效果的研究已取得一定的成果，但許多問題亟待解決。如：高濃度PA 易使牙本質(zhì)染色（棕色）；PA 的加入可能會(huì)對(duì)樹脂材料的聚合度、粘接劑單體的轉(zhuǎn)化率及聚合速率產(chǎn)生負(fù)面影響；PA 可能需與其他試劑聯(lián)用來促進(jìn)病變更深層次的礦物質(zhì)沉積。目前關(guān)于PA 的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)較少，未來可針對(duì)PA 展開系列臨床試驗(yàn)，同時(shí)研究方向應(yīng)更加側(cè)重于開發(fā)PA更多的應(yīng)用形式及克服其自身局限性的方案，同時(shí)挖掘更多與其存在協(xié)同作用的試劑及藥物，以期達(dá)到最佳的臨床效果。

【Author contributions】Gao Y wrote the article.Wang J, Tao L,Yao JJ, Yu JL, Huang HD, Yang LQ, Liu ZH collected the references and wrote the article,Liu ZH revised the article.All authorsread and approved the final manuscript as submitted.