劉 雯 劉春艷 馬文盛

作者單位：050017 石家莊，河北醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)（學(xué)）院正畸科，河北省口腔醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北省口腔疾病·臨床醫(yī)學(xué)研究中心（馬文盛為通訊作者）

正畸牙移動(dòng)是在機(jī)械力介導(dǎo)下，發(fā)生在牙周膜和牙槽骨的局部無(wú)菌性炎癥反應(yīng)[1]。牙移動(dòng)時(shí)，根據(jù)不同的受力狀態(tài)分為張力側(cè)和壓力側(cè)，壓力側(cè)發(fā)生骨吸收[2，3]，張力側(cè)發(fā)生骨形成[4]。牙移動(dòng)過程中涉及局部炎癥反應(yīng)，因此必定有免疫應(yīng)答，而巨噬細(xì)胞是免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵介質(zhì)，在免疫系統(tǒng)中有重要作用，幾乎參與了全身系統(tǒng)中所有的疾病發(fā)生與發(fā)展[5～9]。在牙移動(dòng)過程中，在壓力區(qū)和張力區(qū)附近或者較遠(yuǎn)處有大量的單核/巨噬細(xì)胞出現(xiàn)[10]。因此本文對(duì)巨噬細(xì)胞的M1，M2 極化及其與牙移動(dòng)關(guān)系做一綜述。

一、巨噬細(xì)胞極化

機(jī)體內(nèi)防御系統(tǒng)包括固有免疫和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)。巨噬細(xì)胞作為固有免疫重要一部分，大部分由單核細(xì)胞分化形成。巨噬細(xì)胞可吞噬和殺滅病原微生物，處理提成抗原，介導(dǎo)特異性免疫應(yīng)答[11]，巨噬細(xì)胞還參與組織修復(fù)和重建、血管生成[12，13]。在體內(nèi)微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞具有可塑性和異質(zhì)性。在不同的炎癥因子的刺激下和細(xì)胞微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞會(huì)發(fā)生極化或者稱為活化。巨噬細(xì)胞極化分為兩類：經(jīng)典活化型巨噬細(xì)胞（M1）和選擇活化型巨噬細(xì)胞（M2）。研究表明M1 是促炎巨噬細(xì)胞，M2 是抗炎巨噬細(xì)胞[14]。除此之外還有一種去激活或調(diào)節(jié)型的巨噬細(xì)胞[11，15]，特征是可高表達(dá)IL-10。但是目前研究更多關(guān)注于M1 和M2 極化，對(duì)于第三種研究相對(duì)較少，因此本文只關(guān)注M1，M2 極化和牙移動(dòng)的關(guān)系。

1.M1 型巨噬細(xì)胞表型及功能特征

通過Ⅱ型干擾素（IFN-γ）和脂多糖（LPS）刺激后稱為經(jīng)典活化性巨噬細(xì)胞（又稱為 M1）[16，17]。M1 表面標(biāo)志物為Toll 樣受體4（TLR-4），膠原樣結(jié)構(gòu)巨噬細(xì)胞受體 （the MARCO receptor），CD25，CD80[11，17]，Ccl3，Ccl5，白介素 -1β，白介素 -6，腫瘤壞死因子-α（TNF-α）[18]。M1 巨噬細(xì)胞可被細(xì)菌、微生物成分和損傷組織釋放的損傷相關(guān)分子模式激活而極化。極化后，它們表達(dá)促炎介質(zhì)，包括白細(xì)胞介素-1β（IL-1β），白細(xì)胞介素 -12（IL-12），白細(xì)胞介素 -18（IL-18），TNF-α，以及其他炎癥因子，導(dǎo)致炎癥的發(fā)生[19]。M1 是高 IL-12、高 IL-23、低 IL-10 的表型，可以介導(dǎo)對(duì)細(xì)胞內(nèi)寄生蟲和腫瘤的耐藥性[20]。

2.M2 型巨噬細(xì)胞表型及功能特征

選擇活化性巨噬細(xì)胞（又稱為M2）在白介素-4（IL-4）或者白介素 -13（IL-13）刺激下極化為 M2a；免疫復(fù)合物白介素-1β（IL-1β）或者LPS 刺激下極化為 M2b；IL-10，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子 -β（TGF-β）或者糖皮質(zhì)激素刺激下極化為M2c[17，21]。M2 巨噬細(xì)胞由IL-4 和 IL-13 誘導(dǎo)并表達(dá)抵抗素樣 α，Arg1，Ym1，IL-10 和 MRC1（也稱為 CD206）[22]。M2 表面標(biāo)志物為甘露糖受體（MR），清道夫受體（SR）和半乳糖型受體[20]，CD163，CD209，和炎癥區(qū)域分子 1（FIZZl）[11，13，17]，Arg1， 幾 丁 質(zhì) 酶 3 樣 3 （Ym1）[18]，CD163，CD209，和抵抗素樣 α[17]。M2 巨噬細(xì)胞具有低IL-12、低IL-23、高IL-10 表型，并具有根據(jù)極化信號(hào)產(chǎn)生炎癥細(xì)胞因子的可變能力。M2 巨噬細(xì)胞具有參與血管生成[23]，抑制炎癥進(jìn)展、清除寄生蟲[24]、促進(jìn)組織修復(fù)[16，25]、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫應(yīng)答[26]的功能。

二、巨噬細(xì)胞極化在正畸牙移動(dòng)中作用

牙移動(dòng)過程中，分為壓力側(cè)和張力側(cè)。在壓力側(cè)，牙周膜發(fā)生的破骨效應(yīng)是牙移動(dòng)發(fā)生的前提和保證。但是使用微計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)動(dòng)態(tài)觀察鼠牙移動(dòng)過程中牙根吸收狀況發(fā)現(xiàn)，隨著正畸力的增大，牙根吸收發(fā)生概率隨之增加[27]，并且在吸收區(qū)域有大量單核/巨噬細(xì)胞表達(dá)的炎癥因子[28]，因此本文討論巨噬細(xì)胞極化在牙移動(dòng)中壓力側(cè)/張力側(cè)和牙根吸收中的作用。

1.巨噬細(xì)胞極化在壓力側(cè)的作用牙移動(dòng)過程中壓力側(cè)主要發(fā)生骨吸收，其中起主要作用的是破骨細(xì)胞，破骨細(xì)胞來(lái)源于單核/巨噬細(xì)胞家族[29]。早期研究表明，在壓力側(cè)有M1 巨噬細(xì)胞的存在。在壓力側(cè)，CD4+/CD3+比例上升，破骨增加，相關(guān)的炎癥因子TNF-α，IFN-γ 表達(dá)增加[30]。M1 可以大量表達(dá)效應(yīng)分子（活性氧和氮中間體）和炎性細(xì)胞因子 （IL-1β、TNF-α、IL-6）[20]。Koyo Nakamura 等使用了四種單克隆的抗體，ED1（單核/巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞抗體）；ED2（常駐巨噬細(xì)胞抗體）；KI-M2R（組織巨噬細(xì)胞抗體）；以及 OX6（Ⅱ類分子抗體）。發(fā)現(xiàn)在牙移動(dòng)早期OX6 和ED1 活躍在骨吸收區(qū)，以及和牙周膜壓力側(cè)的組織重建有關(guān)[31]。M1 可以促進(jìn)骨吸收，但是Yamaguchi 等發(fā)現(xiàn)體外實(shí)驗(yàn)，與M2 或未受刺激的巨噬細(xì)胞（M0）或者未增加巨噬細(xì)胞相比，將M1 加到破骨前體細(xì)胞中，可以抑制RANKL 誘導(dǎo)的破骨，發(fā)現(xiàn)與M1 釋放的可溶性因子 IFN-γ 和 IL-12 有關(guān)，IFN-γ 會(huì)抑制NFAT c1（破骨的主要調(diào)節(jié)者） 的基因表達(dá)，而IL-12 可誘導(dǎo)破骨細(xì)胞的壞死。在體內(nèi)牙周炎模型中，進(jìn)一步證明誘導(dǎo)M1 極化后，破骨細(xì)胞數(shù)目減少，破骨發(fā)生減少[32]。在牙移動(dòng)過程中，巨噬細(xì)胞極化在壓力側(cè)的作用似有爭(zhēng)議，一方面M1 具有促炎作用，可以介導(dǎo)破骨活動(dòng)，另一方面M1 又可以抑制RANKL 介導(dǎo)的破骨。接下來(lái)本文將從牙周膜和牙根兩方面再細(xì)探究巨噬細(xì)胞極化的作用。

牙周膜

牙周膜（PDL）是一種抗拉強(qiáng)度高、彈性較弱的纖維結(jié)構(gòu)，連接牙齒和牙槽骨[33]。在牙移動(dòng)模型中，力加載后的牙周膜干細(xì)胞（PDLSCs）可以產(chǎn)生硫化氫（H2S），通過STAT1 信號(hào)通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1表型極化，從而發(fā)生骨重建和牙移動(dòng)。這些結(jié)果表明力加載后的PDLSCs 可以調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞極化，并且可以調(diào)節(jié)骨重建[34]。He D 等雙重免疫染色顯示，在牙移動(dòng)中，CD68+iNOS+巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)在壓力側(cè)的牙周組織內(nèi)。注入M1 之后，牙移動(dòng)距離增加，壓力側(cè)破骨細(xì)胞和CD68+巨噬細(xì)胞數(shù)目增加，這些都表明在牙槽骨吸收和牙移動(dòng)中M1 巨噬細(xì)胞重要的作用。另外在體外，24 小時(shí)的靜壓力加載下培養(yǎng)牙周膜細(xì)胞，收集上清液，在同樣24 小時(shí)的靜壓力加載下，將人髓系白血病單核細(xì)胞THP-1 培養(yǎng)在上清液內(nèi)，發(fā)現(xiàn) M1 標(biāo)志物 TNF-α，IL-1β，IL-6 表達(dá)增加，而 C 型凝激素受體（DECTIN-1）和 Arg-1 卻沒有改變，并且白介素-4R（IL-4R）下降，表明牙周膜細(xì)胞可能可以誘導(dǎo)THP-1 來(lái)源的巨噬細(xì)胞極化為M1[35]。在體外，將提前在12 小時(shí)壓力加載下的牙周膜細(xì)胞和巨噬細(xì)胞共培養(yǎng)48 小時(shí)后，發(fā)現(xiàn)CD68+IL-1β+M1 數(shù)目增多以及IL-1β 表達(dá)增加。證明人牙周膜干細(xì)胞（hPDLSC）受到靜壓力后可以促進(jìn)M1 極化，同時(shí)可以促進(jìn)M1 巨噬細(xì)胞分泌NOD 樣受體蛋白3 炎癥受體（NLRP3），并且可以增加炎癥因子IL-1β 表達(dá)[36]。Shuo Li 研究了PDLSCs分泌的GDF15 在力量刺激下的功能作用，發(fā)現(xiàn)GDF15 可以增加牙周膜中RANKL/OPG 比例。另外增加GDF15 蛋白可以促進(jìn)RAW264.7 細(xì)胞M1 樣極化，從而為牙移動(dòng)（OTM）過程中PDLCs 介導(dǎo)的破骨細(xì)胞形成以及促進(jìn)M1 樣巨噬細(xì)胞極化的分子機(jī)制提供了新的見解[37]。綜上，在力的誘導(dǎo)下，壓力側(cè)PDLSCs 可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化為M1，促進(jìn)M1 分泌炎癥因子，導(dǎo)致破骨的發(fā)生，而M2 則不參與其中。

牙根

在口腔患者中，在正畸力治療之后牙根吸收率達(dá)到了91.8%[38]，在牙根吸收的早期階段，巨噬細(xì)胞是破骨細(xì)胞的前體細(xì)胞，可以調(diào)節(jié)牙根吸收[39]。在牙移動(dòng)過程中，根吸收區(qū)域，PDL 也會(huì)分泌產(chǎn)生大量的炎癥因子，例如IL-1β，環(huán)氧合酶-2（COX-2），和前列腺素 E2（PGE2）[28]。Koyo Nakamura 等探究牙移動(dòng)過程中，發(fā)現(xiàn)在牙根表面有大量的ED-1 陽(yáng)性抗體存在，表明有大量的巨噬細(xì)胞分布在根的近中頰側(cè)牙周膜內(nèi)[31]。He D 等發(fā)現(xiàn)在牙移動(dòng)過程中，有輕微的牙根吸收，M1 樣巨噬細(xì)胞聚集在受壓側(cè)牙槽骨和牙根表面牙周膜內(nèi)[35]。Zhang Jie 等建立鼠牙根吸收模型，發(fā)現(xiàn)在牙根吸收區(qū)域，有大量炎癥因子IL-1β 和M1 巨噬細(xì)胞數(shù)目聚集，并且可能與NLRP3/caspase-1/IL-1β 信號(hào)通路有關(guān)[36]。Yina Li等研究機(jī)械力作用下牙根吸收與M1/M2 比例改變之間的關(guān)系。在快速吸收階段，受壓側(cè)，M1 有關(guān)的炎癥因子TNF-a 表達(dá)量上升，M1/M2 比例上升，在吸收緩慢階段比例下降。調(diào)節(jié)M1/M2 型巨噬細(xì)胞的相互轉(zhuǎn)化和存在的比例可能成為治療牙根吸收新的靶點(diǎn)，但對(duì)于巨噬細(xì)胞極化機(jī)制和調(diào)控分子仍然需要深入和系統(tǒng)的研究[39]。所以在牙根吸收中，M1 巨噬細(xì)胞和白介素-1β 可能起關(guān)鍵作用。但是目前對(duì)于在牙移動(dòng)牙根吸收中，巨噬細(xì)胞如何調(diào)控目前了解較少，未來(lái)還需要更多的研究。

2.巨噬細(xì)胞極化在張力側(cè)的作用

牙移動(dòng)過程中張力側(cè)，拉伸應(yīng)變能促進(jìn)PDL 中成骨細(xì)胞的增殖[40]，巨噬細(xì)胞有很多功能，不僅可以呈遞抗原，也可以產(chǎn)生各種炎癥因子和生長(zhǎng)因子，這會(huì)促進(jìn)骨形成和抑制骨吸收，參與的分子包括:TGF-β[41]，骨涎蛋白[42]，骨形成蛋白[43]和表皮生長(zhǎng)因子[44]。Koyo Nakamura 等[31]發(fā)現(xiàn)牙周膜重建和牙移動(dòng)過程中，巨噬細(xì)胞的密度分布呈動(dòng)態(tài)變化。Rygh 等研究發(fā)現(xiàn)牙移動(dòng)7、14 天，在張力側(cè)巨噬細(xì)胞樣數(shù)目達(dá)到峰值[10]。體外實(shí)驗(yàn)，在0.5Hz（拉伸長(zhǎng)度與原始長(zhǎng)度比例是5%），每天拉伸4h，連續(xù)3、5 天，再繼續(xù)培養(yǎng)24 小時(shí)后，小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞Raw264.7 表面M2 極化分子CD206 表達(dá)顯著增加，抑制巨噬細(xì)胞向M1 極化，促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2 極化[45]。以上研究表明，在張力側(cè)主要是M2 樣巨噬細(xì)胞參與牙周膜的重建。

在張力側(cè)，PDL 也可以調(diào)控 M2 的極化。Michael Wolf 等研究在牙移動(dòng)過程中，PDLCS 分泌的HMGB1 蛋白可促進(jìn)巨噬細(xì)胞遷移和分化，起到組織修復(fù)的作用[46]。Zhuang Z 等發(fā)現(xiàn)，C-C 基序趨化因子配體2（CCL2，已知CCL2 是可以誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化的化學(xué)引誘物），在鼠牙周炎模型中，證明使用含有CCL2 MPs 的內(nèi)源性M2 表型巨噬細(xì)胞可以趨化M0 和M2 表型巨噬細(xì)胞到炎癥部位，誘導(dǎo)M2表型分化，可降低M1/M2 表現(xiàn)型比率，從而防止牙槽骨丟失[47]。綜上，目前研究表明在移動(dòng)過程中，主要是巨噬細(xì)胞M2 極化參與張力側(cè)牙周膜重建，新骨形成。

三、巨噬細(xì)胞極化相關(guān)信號(hào)通路在正畸牙移動(dòng)過程中的作用

巨噬細(xì)胞極化的信號(hào)通路包括JNK，PI3K/Akt[48]，Notch，JAK/STAT，TGF-β，TLR/NF-κB，和依賴 hypoxia 的信號(hào)通路[11，49]。在牙移動(dòng)中，與巨噬細(xì)胞極化的有關(guān)信號(hào)通路有：

1.NF-κB 信號(hào)通路：牙移動(dòng)過程中，很多學(xué)者研究加速牙移動(dòng)，骨皮質(zhì)切開術(shù)就是方法之一，Wang Yan 等研究巨噬細(xì)胞在骨皮質(zhì)切開術(shù)加速牙移動(dòng)中的作用，發(fā)現(xiàn)骨皮質(zhì)切開術(shù)后，巨噬細(xì)胞發(fā)生極化，立即轉(zhuǎn)變?yōu)镸1，在牙移動(dòng)過程中轉(zhuǎn)變?yōu)镸2。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，骨皮質(zhì)切開術(shù)首先會(huì)通過NF-κB 信號(hào)通路激活M1 極化，然后通過JAK/STAT3 信號(hào)通路激活M2，從而導(dǎo)致炎癥因子TNF-α 的產(chǎn)生以及破骨的發(fā)生，隨之牙移動(dòng)開始。在去除單核/巨噬細(xì)胞之后，骨皮質(zhì)切開術(shù)會(huì)減慢牙移動(dòng)的速度。在骨皮質(zhì)切開術(shù)5 天之后，巨噬細(xì)胞會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)镸1，同時(shí)會(huì)伴隨IL-1β 和TNF-α 炎癥因子的增加[50]。因此牙移動(dòng)速度和巨噬細(xì)胞極化有密切關(guān)系。

2.STAT3 信號(hào)通路：在牙移動(dòng)模型中發(fā)現(xiàn)，巖藻糖膠可以提高小鼠的牙齒穩(wěn)定性和牙周骨密度，從而顯著降低OTM（正畸牙移動(dòng)）的距離。巖藻糖膠可以抑制促炎因子的分泌，促進(jìn)促炎細(xì)胞和巨噬細(xì)胞抗炎因子的分泌。并且發(fā)現(xiàn)巖藻糖膠可以通過STAT3 信號(hào)通路介導(dǎo)巨噬細(xì)胞的極化[51]。

3.STAT1 信號(hào)通路：在牙移動(dòng)模型中發(fā)現(xiàn)，力加載后的PDLSCs 可以產(chǎn)生H2S 通過STAT1 信號(hào)通路促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1 表型極化，從而發(fā)生骨重建和牙移動(dòng)[34]。

展望：目前已知巨噬細(xì)胞極化參與了牙齒移動(dòng)中的破骨及成骨和牙根吸收等活動(dòng)。但其具體機(jī)制尚不清楚。對(duì)于巨噬細(xì)胞極化的進(jìn)一步研究，有望在加重牙齒移動(dòng)，預(yù)防牙根吸收，減少不必要的牙移動(dòng)方面發(fā)揮作用。