劉園 綜述 黃世光 審校

暨南大學口腔醫(yī)學院，廣東 廣州 510632

根尖周炎是來自齲病、外傷、不良修復體微滲漏的微生物抗原刺激根尖周組織的免疫炎癥反應，根尖周組織表達大量的免疫活性細胞和炎癥介質，導致根尖周組織炎癥的持續(xù)存在及牙槽骨的吸收[1]。白細胞介素-6(interleukin-6，IL-6)是一種來源廣泛的多效性細胞因子，在免疫、炎癥、組織再生和代謝中起關鍵作用，也是破骨細胞分化和活化的重要細胞因子。研究證實，持續(xù)表達的IL-6 與多種炎癥性疾病有關，如類風濕關節(jié)炎、系統(tǒng)性紅斑狼瘡、系統(tǒng)性硬化癥、冠心病和膿毒血癥等[2-5]，且在牙齦組織的表達水平與牙周炎嚴重程度呈正相關[6]。研究表明，IL-6 在根尖周炎病灶組織中高表達，有臨床癥狀的根尖周病變中具有更高的IL-6 表達水平[7]，提示IL-6 與根尖周炎關系密切，在根尖周炎進展過程中發(fā)揮重要作用。

1 IL-6

1.1 IL-6 的結構和調控 IL-6 蛋白的前體由212 個氨基酸組成，N 末端的28 個氨基酸殘基組成信號肽，因此成熟的IL-6為184個氨基酸殘基多肽，具有兩個N-糖基化位點和四個半胱氨酸殘基。IL-6 家族的成員包括IL-6、IL-11、IL-27、制瘤素M(OSM)、心肌營養(yǎng)蛋白1 (CT-1)和神經(jīng)肽(NP-1)等，其特征是通過gp130 的同二或異二聚作用來發(fā)揮其生物學作用[8]。IL-6 的受體系統(tǒng)包括 IL-6R 和 gp130，其中 IL-6 與IL-6R 結合后可誘導受體組件gp130 同二聚化，繼而激活下游信號系統(tǒng)。IL-6R僅在特定的細胞類型中表達，如肝細胞、巨噬細胞、B 細胞和T 細胞亞型等，而gp130 在整個人體中普遍表達[3]。IL-6R 分為可溶性IL-6R(sIL-6R)和膜結合IL-6R，從而區(qū)分通過膜錨定的IL-6R 的經(jīng)典IL-6 信號傳導通路和通過可溶性IL-6R(sIL-6R)的IL-6反信號傳導通路。

IL-6可來源于T細胞、B細胞、單核細胞、血管內皮細胞、成纖維細胞、巨噬細胞以及部分腫瘤細胞等，IL-6的表達受不同階段的調節(jié)，包括染色質重塑、轉錄、轉錄后和翻譯水平[9]。人類的IL-6基因定位于7號染色體短臂2區(qū)1帶上，基因全長5 kb，由5個外顯子與4個內含子組成，并具有基因多態(tài)性[3]。人類IL-6基因5'-側翼區(qū)域的功能性順式調控元件包含核轉錄因子-κB(Nuclear transcription factor-κB，NF-κB)、特異性蛋白(SP-1)、核因子IL-6 (NF-IL-6)、激活劑的結合位點蛋白1(AP-1)和IFN調節(jié)因子1(IRF-1)[2]。當其中的某一轉錄控制元件被激活，可導致IL-6mRNA轉錄增加。在轉錄后水平報道了調節(jié)性RNA 酶(RegulatoryRNase-1，Regnase-1)對IL-6mRNA的負調節(jié)作用[10]。

1.2 IL-6 的信號通路 IL-6 與 IL-6R 復合體誘導gp130 二聚化，激活細胞內的信號通路，包括Janus激酶(Janus kinases，JAKs)信號轉導子和轉錄激活子3(STAT3)信號通路及絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases，MAPKs)信號通路[11-12]，轉錄因子STAT3的激活導致了各種IL-6反應基因的誘導，同時激活編碼細胞因子信號轉導抑制因子1(SOCS1)和SOCS3基因，SOCS1直接與活化的JAK結合，從而減化其催化活性[13]；另一方面，SOCS3 與酪氨酸磷酸化的gp130結合，通過負反饋回路終止IL-6信號轉導[14]。最近發(fā)現(xiàn)了gp130激活的第三種模式與特定的樹突狀細胞相關，稱為IL-6 轉遞[15]。IL-6的經(jīng)典信號通路主要與宿主抗炎反應有關，而反式信號傳導主要響應宿主促炎作用。

1.3 IL-6的生物學性能

1.3.1 急性期反應 在炎癥發(fā)生時IL-6/IL-6R經(jīng)典信號傳導通路刺激肝細胞產(chǎn)生急性期蛋白，包括血清淀粉樣蛋白A(SAA)、C反應蛋白(C reactive protein，CRP)、抗胰蛋白酶、纖維蛋白原、和觸珠蛋白等[16]。急性期蛋白水平的增高可以發(fā)出緊急信號，響應宿主的免疫反應。IL-6還可響應諸如角質形成細胞、內皮細胞、嗜中性粒細胞、巨噬細胞和成纖維細胞等多種細胞向炎癥部位運輸而參與炎癥的引發(fā)和維持。

1.3.2 免疫細胞分化 IL-6 在刺激B 細胞分化為漿細胞、驅動CD4+T細胞的定向分化中有著關鍵作用。研究表明，IL-6能夠驅動B細胞分化為漿細胞并促進免疫球蛋白的分泌[17]。此外，IL-6 與轉化生長因子β (transforming growth factor-β，TGF-β)結合促進維甲酸受體相關的孤兒核受體-γ(ROR-γt)的表達并轉錄調節(jié)IL-17 基因，促進CD4+T 細胞分化為Th17 細胞；同時TGF-β有助于Treg 細胞的分化，過量的IL-6使Th17/Treg 比率失調破壞免疫耐受性，導致炎性疾病的發(fā)生發(fā)展[18]。

1.3.3 骨代謝 骨骼的穩(wěn)態(tài)取決于三聯(lián)體蛋白，包括核因子κ B 受體活化因子配體(receptor activator of nuclear factor-κB ligand，RANKL)、細胞核因子κB受體活化因子(recepetor activator of NF-κB，RANK)和骨保護素。研究表明，IL-6 誘導成骨細胞上RANKL的表達，刺激破骨細胞的分化而導致骨丟失，在骨質破壞方面發(fā)揮重要作用[19]。

2 IL-6與根尖周炎

2.1 IL-6在根尖周炎中表達 研究表明，在根尖周炎中可檢測到IL-6表達，且隨著根尖周病變程度的加重，IL-6的表達水平顯著增加[7]。CINTRA等[20]通過免疫組織化學法檢測小鼠實驗性根尖周炎中的細胞因子表達，結果顯示與正常對照組比較，根尖周炎組IL-6、IL-17、腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α,TNF-α)等細胞因子的表達水平顯著升高。JAKOVLJEVIC 等[21]對100 例人根尖周病變患者和25 例健康根尖周患者的根尖周組織標本進行了ELISA檢測，結果表明與健康對照組比較，根尖周炎患者的IL-6、IL-1β的表達水平顯著增高。此外，實驗中對有臨床癥狀和無臨床癥狀的根尖周炎患者IL-6、IL-1β水平進行定量分析，觀察到在有癥狀的根尖周炎組織中IL-6、IL-1β的表達水平顯著高于無臨床癥狀者，表明促炎細胞因子的持續(xù)表達可能與根尖周炎的炎癥活性保持狀態(tài)有關。Omega-3多不飽和脂肪酸(ω-3PUFA)已被研究作為口腔炎癥性疾病的輔助治療，研究表明ω-3PUFA 可通過環(huán)氧合酶2 脂氧合酶途徑抑制花生四烯酸代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生，從而減少促炎反應并減輕炎癥癥狀[22]。AZUMA等[23]報道補充ω-3PUFA可以降低大鼠實驗性根尖周炎根尖周組織中IL-6、IL-1β和TNF-α的表達水平，實驗結果提示ω-3PUFA通過抑制以上促炎細胞因子的表達來控制大鼠實驗性根尖周炎的進展。因此，以上研究結果均表明IL-6與根尖周炎發(fā)生發(fā)展有密切關系，可能參與根尖周炎的促炎反應以及根尖周牙槽骨的吸收。IL-6 在炎癥級聯(lián)反應早期由IL-1和TNF-α誘導產(chǎn)生，后兩者還可通過激活 ADAM 誘導 sIL-6R 的表達增加，增加IL-6 的反式信號傳導以促進炎癥效應[24]。IL-6、IL-1、TNF-α三者可協(xié)同作用促進中性粒細胞和單核細胞的聚集，激活金屬基質蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMPs)，增加RANKL 活性而導致結締組織破壞和骨吸收，并且可干擾中性粒細胞程序性死亡，通過增加活性氧物質的產(chǎn)生介導中性粒細胞毒性[25]，過量產(chǎn)生的IL-6協(xié)同前列腺素E2 (Prostaglandin E2，PGE2)刺激巨噬細胞對牙髓感染的超反應[26]，并可以協(xié)同IL-4通過IL-4受體α(IL-4Rα)激活STAT6驅動巨噬細胞向M2分化[27]，直接影響宿主抵抗感染的機制。因此，減少局部IL-6水平可能是抑制根尖周炎發(fā)展的重要途徑。

2.2 IL-6 對根尖周組織CRP 的調節(jié) 大量研究表明，IL-6 可以在肝臟刺激CRP 的產(chǎn)生，具有強力的促炎作用，通過增強炎癥、氧化應激和促凝血狀態(tài)在局部和全身發(fā)揮重要作用。CARRIDO 等[28]報道了IL-6 和CRP mRNA 可在健康牙周膜和根尖周病變組織中表達，并證實了根尖周病變組織中IL-6和CRP的過表達和正相關關系。這些結果表明，IL-6在根尖周組織局部誘導產(chǎn)生CRP，可能與根尖周炎癥的進展以及潛在的無癥狀根尖周炎相關的全身低度炎癥有關。此外，CARRIDO 等[28]還觀察到CRP 可以響應IL-6 刺激在人牙周膜成纖維細胞(human periodontal ligament fibroblasts，HPLF)原代培養(yǎng)中合成，而通過添加IL-6抗體可以消除CRP，進一步驗證了IL-6可能在根尖周疾病中刺激產(chǎn)生CRP。然而需要注意的是在HPLF 培養(yǎng)物上清液中未檢測到IL-6R 蛋白，僅在根尖周病變浸潤的單核細胞和肉芽腫上皮細胞中免疫定位，研究報道發(fā)現(xiàn)sIL-6R 增強了HPLF 中響應IL-6 刺激的CRP 表達，而抗IL-6R 阻斷抗體則消除此影響[29]。因此，這些結果支持了單核細胞和肉芽腫上皮細胞可能通過IL-6/IL-6R 信號增強牙周膜中IL-6的促炎反應。此外，根尖周組織產(chǎn)生的CRP可能通過血液進入全身循環(huán)系統(tǒng)，導致全身炎癥狀態(tài)并增加急性心血管疾病發(fā)生的風險。GEORGIOU 等[30]報道了慢性根尖周炎通過升高CRP、IL-6、不對稱二甲基精氨酸和C3 水平而增加全身炎性。所以，靶向IL-6R可能是改善IL-6在根尖周疾病中局部和全身促炎作用的重要節(jié)點。

2.3 IL-6 與牙槽骨吸收 IL-6 是多效性的細胞因子，可參與炎癥反應過程，并在骨組織的破壞中發(fā)揮重要作用。WU 等[31]報道了IL-6 可通過激活JAK2和RANKL 增強了成骨細胞介導的破骨細胞分化，并可與TNF協(xié)同作用誘導破骨樣細胞形成。因此，IL-6被認為是介導骨吸收的細胞因子級聯(lián)反應的關鍵下游因素。SLIVA等[32]報道了卵巢切除小鼠組根尖周病變骨吸收面積多于假手術對照組，卵巢切除組IL-6表達水平顯著高于假手術對照組。此外，在卵巢切除小組中增加阿侖膦酸鹽(ALN)能顯著降低IL-6 表達，且其根尖周組織的炎癥程度較卵巢切除組小鼠低，因此猜測IL-6 可能參與了雌激素缺乏的根尖周病的骨吸收，ALN治療通過降低IL-6表達水平抑制去卵巢小鼠根尖周病變的骨吸收，但具體機制尚不明確。ROMUALDO等[33]報道了去卵巢小鼠的實驗性根尖周炎病變范圍較正常小鼠對照組更大，且促炎因子如IL-1β、TNF-α、IL-6 和 MMP-8、MMP-9 等的表達增加，表明感染與卵巢切除術結合在根尖周炎發(fā)展過程中對這些信號分子和酶的調控具有重要作用，并驗證了IL-6可能參與根尖周炎牙槽骨吸收。與此一致，錢宏等[34]報道了婦女絕經(jīng)后高水平的循環(huán)促卵泡激素(FSH)在人類牙周膜細胞中顯著增強了IL-6、IL-1β、TNF-α的表達和分泌，可能調節(jié)牙周組織的免疫狀態(tài)并證明絕經(jīng)后婦女更容易發(fā)生根尖周炎癥和更明顯的骨吸收。這與之前的研究成果一致，IL-6在根尖炎癥中誘導免疫細胞浸潤并產(chǎn)生一系列炎癥介質，介導炎癥級聯(lián)反應，加重組織破壞和骨吸收。同時，IL-6/sIL-6R 通過janus 激酶/ STAT 信號通路增加RANKL的表達，促進骨質吸收。另一方面，研究證實，IL-6缺失不能阻止骨吸收且導致更大的根尖周病變，可能有其他因素與根尖周疾病的骨吸收更直接相關[35]。BALTO等[36]報道了IL-6基因敲除組小鼠和抗IL-6抗體治療的小鼠根尖周骨吸收相似，均比野生型小鼠范圍大，而且IL-6基因敲除小鼠組和抗IL-6抗體治療小鼠組根尖周組織中的IL-1α、IL-1β的表達水平顯著高于正常小鼠。因此，IL-6參與根尖周疾病骨質吸收機制還可能與IL-1α、IL-1β和TNF等其他細胞因子有關。

3 IL-6參與根尖周炎的機制

3.1 炎癥級聯(lián)反應 細胞因子是重要的炎癥介質，有助于免疫應答中的細胞通訊，介導細胞間的相互作用，具有多種生物學功能，如調節(jié)細胞生長、調節(jié)免疫應答、參與炎癥反應和創(chuàng)傷愈合等。IL-6是掌控炎癥進程的重要細胞因子，IL-6的持續(xù)表達失調可促進炎癥的級聯(lián)反應。在炎癥急性期，IL-6通過刺激急性期免疫反應和造血作用促進宿主防御。然而IL-6的持續(xù)產(chǎn)生失調刺激宿主過度的免疫反應，導致炎癥的發(fā)展和維持。IL-6可調控T細胞分化及誘導中性粒細胞往炎癥部位募集，同時中性粒細胞可通過IL-6R的蛋白水解作用驅動IL-6的反信號傳導，然后再通過上調單核細胞趨化因子1和2吸引噬中性粒細胞轉變?yōu)閱魏思毎技痆37]。此外，IL-6 反信號傳導可通過增加內皮細胞上細胞間黏附分子1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子1 (VCAM-1)來控制白細胞浸潤、通過刺激巨噬細胞集落刺激因子(M-CSF)受體的表達誘導單核細胞向巨噬細胞分化，參與炎癥進展[3]。研究發(fā)現(xiàn)在根尖周病變中IL-6表達明顯上調，證明其在根尖周炎的作用可能是促進炎癥發(fā)展，且與IL-6誘導的各種免疫細胞浸潤和炎癥因子表達有關。HERNANDEZ等[29]報道了HPLF 響應IL-6/sIL-6R 反式信號傳導而合成 CRP、Th1 細胞(IL-1 β、IL-12、IL-18、TNF-α、IFN-γ)和Th17 細胞(IL-21、IL-23)相關細胞因子。因此，IL-6/sIL-6R反式信號傳導可能是促進根尖周炎癥級聯(lián)反應的重要途徑，抑制該信號通路可作為控制根尖周炎癥發(fā)展的重要靶點。

3.2 RANKL RANKL 是介導骨吸收的重要細胞因子，其在骨骼生理中的重要作用是刺激破骨細胞的分化和抑制破骨細胞的凋亡。RANKL與RANK結合后激活一系列細胞內信號事件，包括TNFR 相關蛋白的募集，激活轉錄因子NF-κB和促分裂原的蛋白激酶如P38MAPK、JNK和ERK等級聯(lián)反應，促進破骨細胞的分化并激活成熟破骨細胞。BARREIROS等[38]研究表明RANKL 的表達隨著根尖周炎的進展而增高，RANKL的表達水平與根尖周炎的骨丟失正相關。研究證明IL-6 刺激成骨細胞上的gp130，繼而通過JAK2-STAT3信號通路上調RANKL的表達，從而刺激破骨細胞前體分化成熟為破骨細胞而導致骨吸收[31]。王麗娜等[39]報道了JAK2-STAT3信號通路在根尖周骨吸收和破骨細胞形成中起重要作用。IL-6 在根尖周炎中高表達，又是激活JAK2 的主要因素，所以抑制IL-6/JAK2-STAT3信號通路介導的RNAKL高表達可能是防治根尖周炎骨丟失的重要途徑。

4 展望

IL-6是參與根尖周炎進展的關鍵成員，在感染時持續(xù)產(chǎn)生的IL-6 誘導其他免疫細胞浸潤和增加促炎因子表達水平促進炎癥級聯(lián)反應并導致骨質破壞。目前已經(jīng)有幾種治療藥物被評估用于抑制細胞因子本身，通過IL-6 受體或與信號通路相關的靶激酶(如JAK/STAT)的信號轉導，其中托西珠單抗(抗IL-6R 人源化抗體)已被批準用于治療類風濕性關節(jié)炎、細胞因子釋放綜合征和特發(fā)性多中心Castleman 病(iMCD)，而西妥昔單抗(IL-6 拮抗劑)僅被批準用于iMCD[13]。根尖周炎是一個非常復雜的生物過程，目前缺乏相對明確的信息確定IL-6在根尖周炎中的作用機制，應進一步研究闡明其作用機制。隨著研究不斷深入，IL-6在根尖周炎中的作用機制將越來越明確，為根尖周炎的預防和治療奠定基礎。