王佳，陳曉濤

(1.石河子大學醫(yī)學院，新疆 石河子 832000； 2.新疆維吾爾自治區(qū)人民醫(yī)院口腔科，烏魯木齊 830001)

牙周炎臨床表現為結締組織附著喪失、牙槽骨吸收、牙齒松動。流行病學研究顯示，全球約2/3人口患有牙周病，其是導致成人失牙的最主要原因[1]。隨著“牙周醫(yī)學”的提出，越來越多的學者發(fā)現牙周炎和許多全身系統(tǒng)性疾病存在密切聯(lián)系，其中糖尿病與牙周炎關系的研究最廣泛。糖尿病是一組由胰島素抵抗或胰島素分泌不足引起的糖、脂肪、蛋白質代謝紊亂疾病，主要表現為高血糖[2]。國際糖尿病聯(lián)合會報道稱，2015年全球成人糖尿病患者約4.15 億，預計到2040年全球糖尿病患者將增加至6.42億[3]。糖尿病按發(fā)病機制可分為1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)和2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)。糖尿病與牙周炎互為危險因素[4]。流行病學調查顯示，糖尿病患者的牙周炎患病風險是非糖尿病患者的3倍[5]，且持續(xù)的牙周感染可增加血糖控制的難度。研究表明，炎癥和免疫因素在糖尿病和牙周炎的發(fā)病機制中起重要作用[6]。輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)17在促炎、抗菌、介導自身免疫性疾病中發(fā)揮關鍵作用[7]。白細胞介素-17(interleukin-17，IL-17)是強促炎細胞因子，通過募集和遷移中性粒細胞，發(fā)揮免疫調節(jié)作用[8]。現對Th17/IL-17在牙周炎和糖尿病相關關系中的作用機制及研究進展予以綜述。

1 Th17細胞及其主要效應分子IL-17

1.1Th17細胞及其誘導分化 Th細胞是CD4+T細胞的重要組成部分，是構成機體免疫系統(tǒng)的主要細胞。當病原體或變應原刺激機體后，抗原呈遞細胞誘導未分化的初始T淋巴輔助細胞(Th0細胞)分化為不同的效應譜系——Th1、Th2、Th17以及表達叉頭框蛋白P3(forkhead box protein P3，FoxP3)的調節(jié)性T細胞(T regulatory cell，Treg細胞)等細胞亞群[9]，不同T細胞亞群的轉錄調控因子及細胞因子表達譜各不相同，在發(fā)生發(fā)展過程也發(fā)揮著不同作用，當不同T細胞亞群的數量、功能發(fā)生異常時，機體免疫功能出現紊亂而致病。以往研究認為，Th1/Th2的平衡狀態(tài)對維持免疫系統(tǒng)的穩(wěn)定至關重要，Th1和Th2細胞主要通過分泌γ干擾素和IL-4分別介導細胞免疫和體液免疫反應[10]。近年發(fā)現了一類能夠特異性分泌IL-17的新的Th細胞亞群，將其命名為Th17細胞[7]。Th17細胞彌補了Th1/Th2不能解釋的自身免疫和炎癥反應 。類似于Th1/Th2平衡，Th17和Treg細胞存在一定的平衡狀態(tài)。在高濃度轉化生長因子-β的刺激下，Th0細胞可分化為Treg細胞，主要分泌IL-6，在維持免疫耐受、保護炎癥組織免受不良免疫反應方面發(fā)揮關鍵作用[11]；而低濃度轉化生長因子-β可激活信號轉導及轉錄激活因子3和視黃酸相關孤兒核受體γt轉錄因子，誘導Th0細胞向Th17分化[7]。Th17細胞通常參與強烈的促炎反應，但也可作為靜止細胞存在于皮膚和黏膜等組織[12]。體內促炎細胞因子較多時，可促進Th17的致炎作用。綜上所述，Th17細胞的分化和調控由復雜的細胞因子和轉錄因子網介導，可能導致炎癥和自身免疫性疾病的發(fā)生。

1.2IL-17的生物特性及功能 IL-17主要由Th17細胞分泌，NK細胞、γδT細胞、CD8+T細胞也可分泌IL-17[13]。IL-17基因位于人體第6號染色體，是由二硫鍵連接的同型二聚體組成的糖蛋白，有155個氨基酸[14]。IL-17家族由IL-17A～IL-17F六個配體組成，它們之間具有相似的結構，可以作為同型二聚體存在，也可以形成異型二聚體。IL-17受體廣泛表達于上皮細胞、內皮細胞、成纖維細胞、成骨細胞、軟骨細胞和滑膜細胞等細胞中。IL-17A和IL-17F可通過同二聚體或IL-17A/F異二聚體與IL-17受體A和IL-17受體C結合，激活上游核因子κB (nuclear factor-kappa B，NF-κB)、激活蛋白-1、CCAAT/增強子結合蛋白信號傳導通路，誘導產生多種炎癥介質(IL-6和CXC趨化因子配體8)、特異性中性粒細胞趨化因子、破骨因子[核因子κB受體活化因子配體(receptor activator of NF-κB ligand，RANKL)]、抗菌肽和粒細胞集落刺激因子等，引起炎癥細胞浸潤和組織損傷[15]。IL-17本身是弱的促炎因子，其強大的炎癥效應源于與其他細胞因子的協(xié)同作用，以及其招募和維持炎癥細胞(如中性粒細胞)的能力。IL-17A與IL-17F協(xié)同作用也可激活、募集中性粒細胞，促進樹突狀細胞的成熟，驅動T細胞的應答，IL-17還可協(xié)同IL-8與粒細胞集落刺激因子參與中性粒細胞的增殖和成熟，從而促進炎癥進展，增強免疫應答[16]?？梢姡琁L-17可協(xié)同其他細胞因子，發(fā)揮強致炎作用。

2 Th17/IL-17與牙周炎的相關性

牙周病是多因素疾病，病因復雜，機制不明。牙菌斑作為牙周病的始動因子，除了菌斑生物膜的直接損害外，微生物引起機體過度或失衡的免疫反應被認為是導致牙周組織廣泛破壞的重要因素。研究表明，不同放線菌血清型引起的牙周損傷可引起明顯的牙槽骨吸收和免疫應答，尤其是在實驗性牙周炎中，血清型B型放線菌的致病性更強，可引起較強的Th1和Th17型免疫反應[17]。Cheng 等[18]發(fā)現，在單核細胞/CD4+T細胞共培養(yǎng)中加入牙齦卟啉單胞菌或放線菌，可促進Th17/IL-17的應答，且呈劑量和時間依賴性，表明牙周致病菌可能引發(fā)Th17/IL-17的免疫反應。

體內過量Th17/IL-17也參與了牙周炎發(fā)生、發(fā)展。Han等[19]通過構建實驗性牙周炎動物模型發(fā)現，與健康對照組相比，牙周炎動物模型牙齦和頸部淋巴結中Th17細胞增加，Treg細胞比例降低，表明在牙周炎狀態(tài)下，Th17/Treg存在免疫失衡。Th17細胞通過分泌特異性細胞因子IL-17在牙周炎的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用。一方面，IL-17作用于成纖維細胞，產生基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)，引起結締組織破壞；IL-17還可作用于成骨細胞，增加RANKL的表達，參與牙周病變部位破骨細胞活化以及骨吸收[20]。正常免疫調節(jié)下，核因子κB受體活化因子與RANKL結合維持破骨與成骨過程的平衡，而過量IL-17可通過誘導局部組織炎癥，增加成骨細胞內RANKL的表達，其與RANK結合，誘導破骨細胞前體向破骨細胞分化，從而間接誘導骨吸收或直接介導破骨細胞形成[21]。另一方面，IL-17刺激上皮細胞產生抗菌肽，發(fā)揮抗菌和保護性的抗微生物免疫作用。大量臨床研究證明，過量IL-17會加重炎癥反應，促進牙周炎的發(fā)生發(fā)展，且與牙周炎的炎癥程度相關。研究顯示，慢性牙周炎患者外周血和牙周組織中Th17/IL-17和Th1/γ干擾素水平均較健康人群高，提示外周血和牙周局部Th17和Th1細胞的升高可能參與了慢性牙周炎的發(fā)病過程，同時齦溝液中IL-17的表達水平與牙周炎的炎癥程度相關[22]。Zekeridou等[23]研究顯示，慢性牙周炎患者牙周治療后的齦溝液中IL-17水平較治療前降低，表明牙周治療可改善局部炎癥水平。吳偲偲等[24]研究顯示，與正常組小鼠相比，IL-17A基因敲除牙周炎模型小鼠牙槽骨吸收量及RANKL表達明顯降低，表明沉默IL-17A表達可能抑制牙槽骨的吸收。由此可見，Th17/IL-17可能在牙周炎的發(fā)生發(fā)展過程中具有重要作用。

3 Th17/IL-17與糖尿病的相關性

T1DM多見于青少年，是T細胞介導的自身免疫性疾病，胰島β細胞破壞導致胰島素缺失，進而出現無法控制的高血糖，且疾病的發(fā)生發(fā)展與免疫失調及炎癥細胞因子和其他介質間的相互作用紊亂密切相關。CD4+細胞尤其是Treg細胞、CD8+細胞、產生自身抗體的B細胞和先天免疫細胞均參與了T1DM的發(fā)病過程[25]。Th17細胞在T1DM的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮促炎作用，而Treg細胞發(fā)揮了免疫保護作用。臨床研究表明，與健康對照組相比，T1DM患者分泌IL-17的單核T細胞數量更多，經長期觀察發(fā)現，T1DM患者外周血中產生IL-17的T細胞明顯增加[26]。將非肥胖糖尿病小鼠作為T1DM動物模型，Duan等[27]發(fā)現，二甲雙胍可抑制非肥胖糖尿病小鼠Th1和Th17細胞的分化，促進Treg細胞增殖，通過抑制Th1和Th17細胞分化顯著減輕自身免疫性胰島炎的嚴重程度。

此外，IL-17也被證明在T1DM中發(fā)揮作用。Arif等[28]研究表明，激活IL-17途徑會加速胰島β細胞凋亡，導致自身免疫性糖尿病，同時發(fā)現新診斷T1DM患者胰腺中IL-17A的表達明顯升高。與野生型非肥胖型糖尿病小鼠相比，IL-17缺陷非肥胖型糖尿病小鼠表現為T1DM發(fā)病延遲[29]，表明IL-17可能參與了T1DM的發(fā)病，為T1DM治療提供了潛在的免疫靶點。T2DM占全部糖尿病的90%以上，多發(fā)病于35～40歲之后，是一種遺傳、環(huán)境和行為等多種因素參與的復雜疾病。胰島素抵抗是T2DM的發(fā)病基礎[30]。研究表明，IL-17分泌失調導致促炎細胞因子過度表達和慢性炎癥，這種炎癥狀態(tài)可能在胰島素抵抗的進展中起重要作用[31]。T2DM實質是一種全身低度慢性炎癥狀態(tài)，常伴有炎癥細胞因子水平的異常[32]。李強和王玉斌[33]通過造模實驗發(fā)現，糖尿病模型小鼠的IL-17水平及信使RNA表達較造模早期更高。李大偉等[34]研究顯示，糖尿病患者外周血中Th17細胞數量及效應因子IL-17高于健康對照組，表明Th17/IL-17可能在T2DM的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。同時，Th17/IL-17水平與糖尿病患者血糖控制有一定相關性。臨床研究表明，異常糖代謝(T2DM等)患者血清IL-17水平較健康對照組明顯升高，空腹血糖、胰島素抵抗指數與IL-17等細胞因子水平密切相關，表明IL-17可作為糖調節(jié)受損的評價指標，可能參與了T2DM的發(fā)病機制[35]。另外，通過抗感染治療或降低免疫炎癥因子水平，可顯著改善T2DM患者的糖代謝異常[36]，進一步證明了IL-17在T2DM中的重要調控作用，但具體機制尚不明確。有研究表明，IL-17可能通過激活NF-κB通路，上調炎癥細胞因子基因表達，刺激促炎細胞因子(IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α)的分泌，從而抑制胰島素信號通路，誘導胰島素抵抗，最后導致T2DM的發(fā)生發(fā)展[37]。大量研究證明了促炎信號通路的激活與胰島素敏感性降低之間的密切關系，促炎細胞因子不僅導致胰島素抵抗，還直接參與胰島β細胞凋亡和破壞，最終導致T2DM的發(fā)生[28,32,36]。綜上，Th17/IL-17在T1DM和T2DM中均具有重要作用。

4 Th17/IL-17在牙周炎和糖尿病相互聯(lián)系中的作用

牙周病是糖尿病的第六大并發(fā)癥[38]，未加控制的糖尿病是牙周炎發(fā)病和進展的誘發(fā)危險因素[39]。流行病學調查顯示，血糖控制不佳糖尿病患者的牙槽骨吸收發(fā)生風險是健康者的11.4倍[40]，中重度牙周炎的發(fā)生風險較健康者高2～3倍[41]。反之，牙周炎可能通過增加循環(huán)促炎細胞因子的水平來影響胰島素代謝，Catherine等[42]發(fā)現，代謝綜合征合并牙周炎患者的胰島素抵抗指數與附著喪失、牙周袋深度呈正相關，提示牙周炎與胰島素抵抗存在相關性。糖尿病和牙周炎的治療相輔相成，良好的血糖控制有助改善牙周局部狀況，有效的牙周治療可使糖化血紅蛋白降低10.8%[43]，進一步證明了糖尿病與牙周炎之間的雙向關系。

糖尿病與牙周炎之間雙向關系的內在機制仍不明確。免疫失調和炎癥細胞因子失衡可能是引起糖尿病與牙周炎雙向關系的關鍵因素。早期研究指出，趨化和吞噬缺陷可能是糖尿病患者牙周炎易感性增加的主要原因[44]。但另有研究認為，牙周炎與糖尿病的雙向關系機制可能與牙周組織中積累的晚期糖基化終末產物引起膠原代謝異常有關，阻斷晚期糖基化終末產物信號可以減少炎癥細胞因子分泌和MMP表達，并減少牙周骨喪失[45-46]。牙周炎與糖尿病的免疫病理特征均以慢性炎癥和免疫失衡為主。炎癥是機體在感染和損傷過程中產生的一種預防感染和促進再生的生理免疫反應，但持續(xù)未緩解的炎癥可導致宿主組織的損傷。引起糖尿病牙周損傷加重的原因可能與細菌致病性以及宿主反應性的改變有關[47]。與血糖正常對照組相比，結締組織接種同樣細菌的T2DM組引起的炎癥反應更重[48]。

炎癥的調節(jié)是一個復雜的過程，由免疫系統(tǒng)的信使(如細胞因子)嚴格控制。牙周炎可能通過IL-17 的炎癥作用影響T2DM的胰島素代謝。IL-17A和IL-17F主要由Th17細胞產生，參與包括糖尿病和慢性炎癥(如牙周炎)在內的自身免疫性疾病的發(fā)病。與健康對照組相比，慢性牙周炎伴T2DM患者血清IL-17水平明顯升高，且IL-17水平與牙周狀況、糖化血紅蛋白水平、空腹血糖水平呈正相關，且非手術牙周治療能顯著降低患者血清IL-17水平[49]，表明IL-17可能在慢性牙周炎合并T2DM的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。牙周炎主要病理和免疫學改變包括牙周袋形成、牙槽骨吸收、IL-17等炎癥因子的大量釋放。IL-17通過牙周袋潰瘍面進入血液循環(huán)，參與中性粒細胞的活化、成熟，間接引起氧化應激，激活IκB激酶，干擾正常胰島素傳導通路，導致胰島素抵抗；同時，IκB激酶可激活NF-κB炎癥信號通路，產生腫瘤壞死因子-α、IL-17等炎癥細胞因子，導致炎癥反應，從而形成一個反饋通路，導致T2DM的慢性炎癥狀態(tài)[50]。

T2DM是一種遺傳、環(huán)境和行為等多種因素參與的復雜疾病。有學者認為，T2DM及其并發(fā)癥呈免疫依賴性，可以改變細胞因子表達[51]。高糖水平可能直接導致活性氧類的生成、晚期糖基化終末產物激活NF-κB以及抗氧化劑的丟失，從而導致炎癥水平增加[47]。IL-17增加通過改變口腔微生物群的組成提高致病性，進一步加重牙齦炎癥；此外，IL-17可通過上調多種細胞因子如腫瘤壞死因子和RANKL誘導破骨細胞發(fā)生，加重牙槽骨吸收[52]，同時還可作用于成纖維細胞，產生MMP，引起結締組織損傷。Jiang等[53]發(fā)現，牙周炎期糖尿病型恒河猴IL-17信使RNA的表達明顯升高，可能是高血糖環(huán)境加速了牙周組織的炎癥反應，并且削弱了牙周組織的防御系統(tǒng)。Xiao等[54]發(fā)現，糖尿病通過增強IL-17表達引起口腔細菌成分的改變，使小鼠口腔微生物更具致病性，而IL-17抗體治療可降低糖尿病小鼠口腔微生物群的致病性，提示抗IL-17免疫治療可能減少糖尿病并發(fā)牙周炎的發(fā)生?？梢姡琓2DM可能通過IL-17影響口腔微生物群，增加牙周炎的患病風險。

5 小 結

牙菌斑中的細菌及其產物作為始動因子可能觸發(fā)機體的免疫反應，促使Th17細胞分化并分泌IL-17，從而激活破骨細胞和分泌MMP，導致牙槽骨吸收和結締組織破壞；同時，IL-17與受體結合通過多種信號通路引起胰島素抵抗，或通過其他細胞因子的協(xié)同作用參與破壞胰島β細胞，促進糖尿病的發(fā)生發(fā)展。目前，有關Th17/IL-17與牙周炎合并糖尿病相關性的臨床研究較少，牙周炎和糖尿病之間雙向關系的機制尚不明確。鑒于Th17/IL-17在糖尿病中的作用，以及外周血、齦溝液中IL-17水平與牙周炎炎癥程度的高度相關性，推測Th17/IL-17將可能成為新的牙周炎合并糖尿病患者的免疫治療靶點。