透明質(zhì)酸在牙周病治療中的作用機制及應(yīng)用研究進展

趙魯明，劉曉璇，于兆蘭

1 濰坊市益都中心醫(yī)院口腔科，山東濰坊 262500；2 煙臺市煙臺山醫(yī)院口腔科

牙周病是由菌斑微生物導致的以牙周支持組織的慢性炎癥性破壞為特征的疾病，近年發(fā)病率逐年上升［1］。使用齦上潔治、齦下刮治等機械方式去除牙菌斑生物膜和牙石是目前牙周病治療的主要方法，但對存在深牙周袋及復雜牙體解剖結(jié)構(gòu)的患者，治療效果不佳，且單純的機械治療無法實現(xiàn)破壞的牙周組織再生。修復已破壞的牙周支持組織是目前臨床治療面臨的挑戰(zhàn)。利用生物活性材料輔助牙周病的治療是目前臨床研究的熱點。透明質(zhì)酸（Hyaluronic acid，HA），即玻尿酸，是一種存在于細胞外基質(zhì)（ECM）中的糖胺聚糖，分子量為4～20 000 kDa。與其他糖胺聚糖不同，HA 是帶有負電荷的糖胺聚糖，可通過透明質(zhì)酸合酶同工酶HAS1、HAS2、HAS3在哺乳動物的細胞質(zhì)膜中合成［2］。多數(shù)人體內(nèi)細胞能夠合成HA［3］。人體皮膚表皮層、關(guān)節(jié)滑液及臍帶組織中含量較高，血清HA 水平較低。牙槽骨和牙骨質(zhì)等礦化的牙周組織中HA 含量較低，但牙齦、牙周膜細胞外基質(zhì)中HA含量豐富［5］。HA在水中極易溶解，在水溶液中黏度較高。既往研究［4］發(fā)現(xiàn)，HA有一定的抑菌活性，治療慢性炎癥性疾病的效果較好。目前HA 已逐漸用于口腔疾病的治療中。HA在牙周病治療中具有良好的應(yīng)用前景，在控制菌斑、消除炎癥及促進牙周組織再生等方面的療效較好［6］?，F(xiàn)將HA 在牙周病治療中的作用機制及其臨床應(yīng)用研究進展綜述如下，為后續(xù)HA 在牙周炎防治方面的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 HA在牙周病治療中的作用機制

非特異性口腔正常菌群的混合感染促進牙周病的發(fā)生發(fā)展。牙菌斑是牙周病的始動因子，但宿主自身免疫系統(tǒng)釋放的多種細胞因子是導致牙周組織破壞的主要因素，一方面對致病菌產(chǎn)生殺傷作用，另一方面作為炎癥介質(zhì)參與了牙周組織的繼發(fā)性損傷，形成附著喪失。如何修復已破壞的牙周支持組織是目前臨床治療面臨的挑戰(zhàn)。HA 作為牙周膜基質(zhì)中最豐富的糖胺聚糖，是維持牙周組織健康的關(guān)鍵元素。HA 在抗菌、調(diào)節(jié)炎癥、組織再生等方面具有良好效果［7］，其在牙周病的診療中受到越來越多的關(guān)注。

1.1 HA 的抗菌作用機制 HA 的抗菌機制主要為：①吞噬作用。CD44 是 HA 的受體，結(jié)合后可導致細胞骨架重組，激激活增加免疫細胞吞噬細菌的能力，并增強抗炎作用［8］。②抗黏附作用。HA 通過干擾細菌配體—表面受體位點相互作用，并通過多糖—水相互作用形成的水合層對下層底物的屏蔽，從而降低細菌對細胞和聚合物底物粘附的功效，并避免因細菌黏附聚集、分泌大量多糖蛋白而引起的細菌生物被膜的形成。③降低細菌組織滲透性。透明質(zhì)酸裂解酶是一種致病性細菌擴散因子，過量的透明質(zhì)酸使細菌透明質(zhì)酸裂解酶飽和，阻止細菌維持較高水平的組織通透性，阻擋細菌的傳播［9］。

去除牙周致病菌是牙周治療的首要目標，牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis， P. gingivalis）是造成牙周病發(fā)生與進展的主要病原微生物，可與人牙齦成纖維細胞 （HGFs） 相互作用并觸發(fā)炎癥信號通路，導致牙周組織的破壞［10］。CHEN 等［11］研究了使用不同分子量的HA（30、300 和1 300 kDa）對HGFs 的牙齦卟啉單胞菌誘導的炎癥和傷口愈合反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，高分子量HA（1300 kDa）以劑量依賴性方式抑制由P.g刺激導致的白細胞介素1β（IL-1β）、IL-6、IL-8 等促炎因子的產(chǎn)生，而中低分子量（30、300 kDa）的 HA 沒有此作用。同時，30 和1300 kDa 的HA 可以顯著促進巨噬細胞的遷移。此外，高分子量的HA抑制NF-κb表達，Iκbα 降解和P.g 引發(fā)的ERK 和P38 激活。我們前期研究表明，高分子量HA 可能抑制牙周炎癥、修復口腔傷口。黃姣等［12］使用透明質(zhì)酸凝膠與牙齦卟啉單胞菌P. g、伴放線聚集桿菌Aa、中間普氏菌Pi、具核梭桿菌Fn等4 種常見牙周病原菌體外共培養(yǎng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HA凝膠稀釋 3 倍后 （HA 為 2 mg/mL ），對4 種細菌均有抑制作用；即使將凝膠7 倍稀釋后（HA 為l mg/mL ）仍然對 P.g 和 Pi有抑制作用。

HA 能夠作為靶向分子，通過 CD44 受體和透明質(zhì)酸酶識別，上調(diào)藥物的局部濃度，可以特異性治療感染［13］。此外，HA 是合成緩釋基質(zhì)和藥物載體的良好材料，能夠延長抗菌藥物作用時間、控制抗菌藥物的使用，并減少藥物細胞毒性、提高給藥順應(yīng)性。WU 等［14］設(shè)計了一種由羥丙基甲基纖維素（HPMC）、HA 和甘油組成的可注射熱敏水凝膠，并進一步負載了重組抗菌肽 （AMP） Bomidin （FP），并證實該水凝膠具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，良好的流動性和生物相容性，對P.g 等多種口腔病原體具有很強的抗菌活性。因此，HA 的抗菌特性使其可用于牙周治療中［15］。

1.2 HA 的炎癥調(diào)節(jié)作用機制 牙周炎是由多個因素之間作用失衡導致的牙周支持組織的慢性炎癥性疾病，牙周致病菌定植后會激活細胞產(chǎn)生等炎性介質(zhì)，引起組織內(nèi)的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。HA 可通過調(diào)控宿主一系列炎癥相關(guān)信號傳導通路和炎癥介質(zhì)的傳遞，可以有效地減少牙周組織的破壞，促進牙周組織的修復。

HA 可通過抑制前列腺素E2 分泌，抑制炎癥細胞的趨化性及移動，下調(diào)吞噬細胞的吞噬作用，清除前列腺素、金屬蛋白酶及活性氧自由基［16］?？赏ㄟ^調(diào)節(jié)特定的HA 受體來調(diào)節(jié)炎癥，細胞遷移和血管生成。炎癥出現(xiàn)時HA 即在傷口處聚集，以高稠度貼合傷口，在其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中保存大量水分，并吸收炎性滲出物。另一方面，HA 可通過消除前列腺素、金屬蛋白酶及炎細胞產(chǎn)生的活性氧，并減少炎細胞分泌絲氨酸蛋白酶，從而調(diào)控炎癥，避免過度炎癥反應(yīng)損傷組織［17］。

相對高分子量（＞103kDa）的HA 具有抗炎、免疫抑制和促進傷口愈合作用，它可以通過抑制炎癥組織中的炎性細胞的增殖，減少炎癥細胞的聚集，從而控制和避免炎癥反應(yīng)中水腫現(xiàn)象的發(fā)生，實現(xiàn)調(diào)節(jié)牙齦組織炎癥的發(fā)生和發(fā)展，進一步提高牙周治療的臨床效果［18］。HA 屬于親水的大分子多糖，牙周袋內(nèi)注射溶解后，具有極佳的滲透性，與組織應(yīng)激反應(yīng)時產(chǎn)生的水合作用相關(guān)。HA 的分子鏈的結(jié)構(gòu)使其能同時結(jié)合水分子并與特異性蛋白結(jié)合，甚至與組織多糖結(jié)合，構(gòu)成黏性大聚合體，實現(xiàn)抗組織水腫的功能。

1.3 HA 的促組織再生作用機制 體外和動物研究發(fā)現(xiàn)，HA 顯著增加肉芽組織的拉伸強度，刺激凝塊形成，誘導血管生成，促進成骨，并且在骨形成過程中不干擾鈣化結(jié)節(jié)。此外，在組織形成和軟硬組織修復過程中，HA 可以促進細胞遷移和分化，改善韌帶細胞的活力，甚至在體外早期成骨分化［19］。

牙周病治療的最終目的是實現(xiàn)牙周組織再生，修復牙周附著喪失的策略之一是高效促進膠原蛋白組織的再生。牙周組織的主要細胞成分為人牙周膜細胞（periodontal ligament cell，PDLC），其主要作用是合成膠原蛋白，大量研究［20］證實，PDLC 是牙周組織再生的基礎(chǔ)。PDLC 可以表達CD44，這是HA的主要受體，CD44 表達上調(diào)PDLC 增殖和礦化。AL-REKABI等［21］研究外源性HA 對人PDL細胞的收縮力和遷移的影響，發(fā)現(xiàn)補充外源HA 的PDLC 表現(xiàn)出更多的收縮性和較少的遷移性，細胞對肉芽組織中的纖連蛋白具或在根表面暴露的Sharpey 纖維有強烈的附著。結(jié)果表明，HA-CD44 相互作用與PDLC 功能有關(guān)傷口愈合，特別是影響與牽引力相關(guān)的機械轉(zhuǎn)導機制，為牙周組織愈合和再生提供了新的治療策略。HA 是牙周結(jié)締組織細胞外基質(zhì)的重要組成部分，較高濃度的透明質(zhì)酸可以促進膠原蛋白生長，為牙周支持組織修復提供充足的膠原蛋白［22］。

由于HA 具有骨誘導特性，因此它可能在引導骨再生和組織工程中顯示出作為生物材料支架的潛力。研究顯示，水凝膠緩釋系統(tǒng)可作為細胞加載，生長，分化和遞送的支架，促進人牙周膜成纖維細胞的增殖與黏附，從而實現(xiàn)成骨分化［23］。HA 水凝膠具有改變天然ECM 三維結(jié)構(gòu)的能力，協(xié)助干細胞在牙周組織修復中發(fā)揮積極作用。HA 能夠與牙周組織內(nèi)的膠原蛋白、纖維蛋白及其他一些基質(zhì)分子相結(jié)合，共同形成一個可以支持細胞遷移和黏附的暫時性支架結(jié)構(gòu)，有利于PDLC 在支架上更好地遷移、黏附和分化及增值，從而提高膠原蛋白的生成、促進組織修復，恢復附著喪失，消除牙周袋［24］。SHEN 等［25］開發(fā)了一種新型的HA 水凝膠，其中嵌入了生物封裝的PLGA 微球，并將該制劑注入實驗性牙周炎小鼠的齦溝中。持續(xù)釋放階段一直持續(xù)到第4周。體內(nèi)實驗表明，該水凝膠系統(tǒng)可以抑制牙周炎，促進骨再生，并促進在小鼠牙周炎模型中誘導骨形成標志物堿性磷酸酶 （ALP），Runt 相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2（Runx2） 和骨鈣素 （OCN） 的表達，為牙周骨再生提供了一種有前途的治療策略。BABO［26］用甲基丙烯酸基對HA 進行功能化以原位生產(chǎn)穩(wěn)定的可光聚合水凝膠，在其中摻入不同濃度血小板裂解物（PL），并評估其機械性能、生物降解性、生長因子釋放曲線、抗菌活性和對hPDLC 作用。結(jié)果顯示該水凝膠可以為hPDLC 的附著和生長提供足夠的底物，同時能夠持續(xù)釋放PL并抑制細菌生長，從而有助于預防牙周傷口的感染，促進組織再生。

2 HA在牙周病治療中的應(yīng)用

目前牙周病的治療方式主要是通過機械清除牙菌斑生物膜和牙石，但對于晚期牙周炎和較深的牙周袋，治療效果不佳。HA 單獨或輔助用藥可以促進牙周組織創(chuàng)傷愈合、修復，對牙周病有良好的治療效果。

2.1 HA 在牙周病患者牙周護理中的應(yīng)用 做好菌斑控制是預防和治療牙周病的重要措施，患者通過牙周護理做好菌斑控制才能維持治療效果。HA具有保濕、抗炎、修復等功能的天然活性成分，已被廣泛應(yīng)用于牙膏、含漱液等牙周護理用品［27］。

持續(xù)的口干會導致牙齦、黏膜受損，影響口腔內(nèi)環(huán)境，引發(fā)牙周炎癥。有學者［27］用含有HA 的復合物緩解口腔干燥，評估了使用前后唾液量的變化后證實，添加HA 的復合物具備更加長效的口腔保濕功效，同時無毒、無刺激，口感適宜，可防止口腔菌斑的聚集，導致的牙周炎癥。GIZLIGOZ 等［28］評估了0.025% HA 含漱液和0.2%復方氯己定含漱液的臨床功能與口腔清潔護理作用。結(jié)果顯示， HA 的抑制菌斑的作用略低于氯己定，但對牙齦指數(shù)（MGI）和齦溝液體積（GCF）的改善作用與氯己定相近，同時相對于后者，HA 漱口水的口感更好，且無明顯的刺激感、灼熱感、口干和麻木感，從而提高患者術(shù)后藥物使用的依從性，避免炎癥復發(fā)。

CHEN 等［11］建立人牙齦細胞機械損傷修復模型，加入HA 共孵育24 h 后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)300 kDa 分子量的HA 組（5 mg/mL）和1 300 kDa 分子量的HA 組（5m g/mL）細胞遷移情況均優(yōu)于對照組，說明HA 對口腔愈合具有有益作用，可緩解患者牙周治療后不適感，促進牙齦組織愈合。HA 可以作為日常牙周護理產(chǎn)品，改善牙周炎患者的口腔狀況，維護牙周治療的效果，在牙周維護期治療中可以發(fā)揮重要作用。

2.2 HA 在牙周基礎(chǔ)性治療中的應(yīng)用 國內(nèi)外多項研究表明，局部應(yīng)用HA 輔助牙周基礎(chǔ)、手術(shù)治療慢性牙周炎后，牙周臨床指標得到顯著改善［29］。SAHAYATA 等［30］使用了0.2% HA 凝膠局部用于治療牙周炎患者，研究的結(jié)果表明，HA 治療可減少牙齦出血，改善牙齦健康。PILLONI 等［31］選擇了19 例牙周炎患者，觀察了使用HA 凝膠后牙周炎患者牙周參數(shù)菌斑指數(shù)（PLI）、探查出血（BOP）、探診深度（PD）、牙齦指數(shù)（GI）、探診附著水平（PAL）的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，HA 組的癥狀得到了改善，這表明牙周基礎(chǔ)性治療后局部應(yīng)用HA 有助于改善患者的牙周臨床指標。EICK 等［32］選擇17 例慢性牙周炎患者在完成SRP后2周內(nèi)使用HA凝膠的，對照組的17 例患者只進行SRP；在基線、3 個月和6個月后記錄探查深度 （PD） 和臨床附著水平（CAL），并采集齦下斑塊和齦溝液樣品進行微生物和生化分析。結(jié)果顯示，使用HA后患者在3、6個月PD 改善的程度優(yōu)于對照組，同時中間普氏菌和牙齦卟啉單胞菌的數(shù)目也顯著減少。

ALEFIYA 等［33］使用0.8%的HA 凝膠作為翻瓣術(shù)清創(chuàng)術(shù)（OFD）的輔助治療牙周內(nèi)缺損，結(jié)果顯示術(shù)后12個月，與對照組相比，HA 組CAL增加和骨缺損填充更加顯著，且避免了牙齦退縮。以上結(jié)果說明，HA 可通過自身特性，輔助牙周炎治療，提高治療的療效。同時憑借其良好的促傷口愈合的功能，顯著改善牙周清創(chuàng)手術(shù)的術(shù)后反應(yīng)，減少患者的不適感。

2.3 HA 在牙周美學治療中的應(yīng)用 近年來，由于對美觀需求的增加，牙周根面覆蓋術(shù)的也成為目前臨床常用術(shù)式。PILLONI等［33］評估了對單顆牙MillerⅠ牙齦退縮的患者進行冠向復位瓣（CAF）同時使用HA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用HA 可以減少術(shù)后組織的水腫和不適感。術(shù)后18個月，實驗組牙齦退縮情況優(yōu)于對照組；實驗組完全根面覆蓋率（CRC）達到80%，對照組為33.3%。SELIN 等［34］在一項隨機對照試驗中，對進行游離齦移植術(shù)（FGG）的患者供區(qū)部位使用HA 凝膠。結(jié)果顯示，HA 組患者的疼痛感與灼熱感在14 天后完全消退，對照組則持續(xù)到術(shù)后21 天。并且HA 組患者的供區(qū)在21 天已經(jīng)完全角化，優(yōu)于對照的42天，同時HA實現(xiàn)了更好的牙齦顏色匹配。

牙周病常導致的牙齦乳頭退縮，由此所導致的牙間“黑三角”被認為是繼齲齒和切緣之后的第三個牙周美學問題。因為HA 可促進新血管形成，使用各種劑量的可注射HA 凝膠，可促進成纖維細胞的遷移和纖維化，緩解牙齦乳頭的退縮，改善牙齦“黑三角”情況［35］。TAMAM 等［36］將HA 注入上頜和下頜后的牙間乳頭進行填充，術(shù)后3、12 和24 個月后，齒間區(qū)域顯示上頜實現(xiàn)54.21%、73.22%和79.35%覆蓋，下頜則有57.24%、71.40%和78.71%覆蓋。ROLA 等［37］在86 個美學區(qū)牙齦乳頭退縮位點注射0.2 mL 的HA，并在21 天后重復注射。在3 周后，黑三角 （BT）高度平均降低0.17 mm，術(shù)后3 個月，BT高度平均降低為0.83 mm（39%降低），術(shù)后6 個月，BT 高度平均降低0.62 mm （29% 降低）。傳統(tǒng)的牙周治療方法對于恢復患者牙齦形態(tài)，特別是重建牙齦乳頭方面效果不佳。HA 的生物相容性良好，安全性優(yōu)良，使用方式簡便，給牙周美學治療提供了新的策略。

綜上所述，HA 作為一種人體的天然成分，在牙周病治療中具有良好的應(yīng)用前景，在控制菌斑、消除炎癥及促進牙周組織再生等方面的療效較好，在牙周基礎(chǔ)性治療中輔助應(yīng)用可改善患者的臨床癥狀，提高患者舒適度，牙周美學修復中局部注射HA 可緩解牙齦乳頭的退縮，改善牙齦“黑三角”情況。但是，牙周病的致病因素復雜，目前對于HA 在牙周病治療中的臨床應(yīng)用還需更加長期的隨訪觀察。