楊婷， 黃世光

暨南大學口腔醫(yī)學院，廣東 廣州（510632）

牙周炎（periodontitis）是一種由多因素導致的牙周支持組織破壞性疾病，細菌特定的致病成分激發(fā)免疫反應引起機體免疫損傷是造成牙周組織破壞的主要原因。宿主的易感性決定了牙周炎的發(fā)生發(fā)展；免疫炎癥反應對牙周炎的發(fā)生發(fā)展有著重要影響。

研究表明，親環(huán)蛋白A（cyclophilin A，CypA）與細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子CD147 的相互作用可以調節(jié)炎癥反應并參與多種全身性疾病的發(fā)展過程。目前，有關CypA/CD147 信號通路在牙周炎發(fā)病中的作用機制尚未闡明，本文對CypA 和CD147 的結構功能及其相互作用在牙周炎中的臨床意義進行綜述。

1 CypA 的結構與功能

親環(huán)蛋白（cyclophilin，Cyp）是一類普遍存在于所有原核生物和真核生物中的蛋白，具有肽基脯氨酸順反異構酶（peptidyl?prolyl cis?trans isomerase，PPIase）活性，催化肽鍵在脯氨酸殘基處被順式異構化，形成高度保守的功能域［1］。在人類細胞中已發(fā)現結構各異的親環(huán)素分子共18 種，其中CypA 最為豐富和典型，是被發(fā)現的第一個具有PPIase 活性的折疊酶。

CypA 最初是從牛胸腺細胞中分離得到，研究表明CypA 可以作為免疫抑制藥物環(huán)孢素A 的主要結合靶蛋白。CypA 的PPIase 活性在許多生物學調節(jié)中具有重要作用，包括蛋白質折疊、轉運和T 細胞激活。CypA 作為促炎性細胞因子，可促進多種細胞類型的炎癥反應，對白細胞具有趨化作用，并且可以誘導單核/巨噬細胞中的細胞因子如白細胞介素?1β（interleukin?1β，IL?1β）、IL?6 和IL?8 的產生［2］。研究表明，CypA 在病毒早期感染、腫瘤發(fā)生、神經系統性變、類風濕性關節(jié)炎的炎癥與骨質破壞、哮喘等疾病中都發(fā)揮一定的作用。

2 CD147 的結構與功能

CD147 是高度糖基化的單次跨膜蛋白，相對分子質量為50 000～60 000，是廣泛分布于細胞表面的免疫球蛋白家族成員［2］；由Biswas 等［3］首次發(fā)現并將其命名為腫瘤細胞介導的膠原酶激活因子（tu?mor cell collagenase stimulatoty factor，TCSF），主要在腫瘤細胞表面表達，可激活鄰近的成纖維細胞產生基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）；后又發(fā)現正常細胞上也有表達，現國際上統一命名為CD147。

CD147 可與Cyp、單羧酸轉運蛋白（monocarbox?ylate transporters，MCTs）、整合素類（integrin）、小窩蛋白?1（caveolin?1）等相互作用參與生理和病理過程［4］。CD147 的主要功能為促進多種MMPs 的釋放和表達上調。CD147 胞外區(qū)含有三個糖基化位點，而CD147 的糖基化過程是宿主免疫炎癥反應中重要調控環(huán)節(jié)，可以決定CD147 是否能夠激活MMPs。研究表明，CD147 在腫瘤中的過表達通常被認為是不利的預后標志物；還可參與心血管疾病、阿爾茨海默癥、病毒感染、多發(fā)性硬化癥等疾病的炎癥過程。

3 CypA/CD147 的相互作用

研究表明CD147 可以作為CypA 的信號受體，由細胞表面肝素作為與CypA 結合的主要位點，介導CypA 對炎癥因子的趨化性，在轉導CypA 介導的信號傳導中起關鍵作用，CypA 可以調節(jié)細胞膜上CD147 的表達水平，二者以配體受體的形式結合并參與炎癥細胞的趨化作用。

針對CypA/CD147 相互作用的靶向治療受到越來越多的關注，在類風濕性關節(jié)炎（rheumatoid ar?thritis，RA）病變中成纖維樣滑膜細胞（fibroblast?like synoviocyte，FLS）表面存在豐富的CD147 與Cy?pA，二者結合可上調中性粒細胞的粘附性和侵襲性并增加MMP?9 的表達，從而侵蝕軟骨組織［5］。CypA/CD147 之間的相互作用可以促進核因子κB（nuclear factor kappa?B，NF?κB）核移位，上調白細胞的粘附和遷移，促進動脈粥樣硬化的病理發(fā)展。Pahk 等［6］研究發(fā)現采用SP?8356 抑制CD147/CypA 相互作用，可抑制斑塊發(fā)展，改善斑塊穩(wěn)定性。CypA 能顯著增加血管內皮細胞和平滑肌細胞的數量，CD147 則能刺激鄰近的成纖維細胞產生MMPs，上調內皮細胞缺氧誘導因子?2α、血管內皮生長因子受體2 水平，參與血管的新生過程，對腫瘤的浸潤、轉移起促進作用［7］。病毒體上的CypA能與感染細胞上的CD147 免疫共沉淀，CD147 抗體可使人類免疫缺陷病毒核心蛋白從細胞膜上延遲易位，通過抑制病毒反轉錄阻止HIV 進入細胞［8］。

4 CypA/CD147 與牙周炎

牙周炎的病理過程主要表現為細胞外基質的降解和重塑。MMPs 是一種鋅依賴性肽酶，能夠降解細胞外基質（extracellular matrixc，ECM）的大部分成分，是唯一能降解牙周支持組織中膠原纖維的酶類，與牙周膜的分解密切相關。研究證實Cy?pA/CD147?絲裂原活化蛋白激酶（mitogen?activated protein kinase，MAPK）通路可以通過調節(jié)NF?κB 通路、MMPs、腫瘤壞死因子?α（tumor necrosis factor?α，TNF?α）等，促進炎癥細胞因子的分泌，進而促使炎癥的發(fā)生發(fā)展［9］。CypA 通過誘導炎癥細胞分泌炎癥因子如TNF?α、IL?8 等來參與牙周炎的發(fā)病過程。在生理和病理過程中，CD147 通過刺激產生MMP?7、MMP?9、MMP?13、MMP?14、MMP?15 等，從而參與膠原溶解過程。

4.1 CypA/CD147 在牙周組織的表達

Liu 等［10］通過建立牙周炎小鼠模型，觀察到牙周炎小鼠牙齦組織中的CypA 和CD147 的表達顯著增加，且其表達增強與細胞定位高度一致；同時證實CypA/CD147 主要在浸潤的巨噬細胞和淋巴細胞中表達，極少部分在分葉核中性粒細胞中表達；另外，在牙槽骨吸收缺損表面的一些成骨細胞、破骨細胞中也發(fā)現其共表達；提示了CypA/CD147 的相互作用可能與牙周炎的發(fā)病相關。另外，有研究者通過對人類牙齦組織不同炎癥狀態(tài)的研究，發(fā)現MMP?7、CD147、CypA 三者之間表達呈正相關，且與牙周臨床指標如探診深度、松動度呈正相關；在該研究中還觀察到，慢性牙周炎標本中CypA 免疫陽性細胞的百分比最高，其次是牙齦炎組和健康牙齦組［11］；此提示牙周疾病的進展始于牙齒表面生物膜積聚而引發(fā)宿主反應，刺激局部細胞釋放炎癥因子和CypA，在細胞外環(huán)境中，CypA 與CD147 相互作用，誘導大量MMP?7 的合成和分泌，MMP?7 通過降解ECM 成分或骨組織來破壞牙周組織。Xue 等［12］發(fā)現CD68+細胞與CypA、CD147 的表達共定位、CypA/CD147 和CD68+浸潤細胞之間存在正相關，結果提示CypA 與CD147 的相互作用，可能通過提高牙周組織的趨化因子生物活性，從而促使免疫細胞募集到炎癥部位，加重炎癥進展。

4.2 CypA/CD147 在齦溝液中的表達

何艷萍等［13］對比慢性牙周炎患者及健康對照組齦溝液（gingival crevicular fluid，GCF）內CypA 與CD147 的 表 達，發(fā) 現CypA 與CD147 在 慢 性 牙 周 炎患者與健康人群的GCF 中均有表達，隨著炎癥程度增加表達量也顯著增多。Yang 等［14］通過建立種植體周圍炎動物模型（犬），發(fā)現種植體周圍齦溝液和牙齦組織CypA 和IL?1β 表現出相似的趨勢，第4 ～6 周達到峰值，第10 周開始保持相對穩(wěn)定：CD147、MMP?9 和金屬肽酶抑制因子1 隨著時間的推移也表現出類似的變化，CypA 水平呈先上升后稍有下降趨勢，CD147 水平呈稍有下降后持續(xù)上升趨勢；由此說明CypA 可能是種植體周圍炎出現的早期信號，CD147 也與炎癥程度相關。Eren 等［15］通過評估慢性牙周炎患者、廣泛型侵襲性牙周炎患者和牙周健康者的GCF 中CypA 和CD147 的表達水平，結果顯示侵襲性牙周炎患者GCF 中CypA 水平較高，在慢性牙周炎和牙周健康組中GCF 中的CypA 水平相似；該結果與其他學者結果不一致，可能與研究方法及所取樣本不同有關；此外，慢性牙周炎的狀態(tài)可能會影響取樣，如某些慢性牙周炎的取樣部位可能已經處于炎癥靜止期，所得樣本疾病特征不明顯。

5 CypA/CD147 參與牙周炎的免疫機制

5.1 CypA 在牙周炎中的免疫效應

CypA 作為一種有效的趨化劑，可誘導單核/巨噬細胞、淋巴細胞和嗜中性粒細胞進入組織，并通過趨化活性參與炎癥反應，調節(jié)TNF?α、IL?8 等的分泌，加重炎癥反應。相對于健康牙齦組織，牙周炎組織中CypA 濃度升高可誘導炎癥細胞浸潤病變部位進一步分泌CypA，加重牙周組織破壞，促進NF?κB 信號途徑激活。Sun 等［16］通過共轉染和免疫熒光技術評估了CypA 對NF?κB p65/RelA 核易位的增強作用，結果表明CypA 為NF?κB p65 提供了穩(wěn)定性，并促進核易位，導致核積累增加和NF?κB活性增強。Dongsheng 等［17］通過流式細胞術和蛋白印跡法研究CypA 對小鼠滑膜組織中巨噬細胞極化的作用；結果表明CypA 可以根據其PPIase 活性調節(jié)NF?κB 的轉錄活性，NF?κB 是調節(jié)M1 極化的關鍵轉錄因子；同時，PPIase 活性通過轉錄激活NF?κB 途徑促進巨噬細胞向促炎性M1 表型極化，從而導致炎癥加重。CypA 在牙周炎的發(fā)病中起著關鍵作用，它可能通過誘導炎癥細胞趨化和分泌TNF?α、IL?8 參與牙周組織的炎癥反應。

5.2 CD147 在牙周炎中的免疫效應

CD147 具有激活血小板、淋巴細胞等作用，同時可刺激單核細胞和平滑肌細胞分泌MMP?2、MMP?9，參與多種炎癥疾病的發(fā)病過程。Zhang等［18］以人牙齦組織為樣本敲除N?乙酰氨基葡萄糖氨基轉移酶?V（GnT?V）抑制CD147 糖基化后，觀察到不同糖基化程度的CD147 參與免疫反應的機制不同，如45 kD 和58 kD 的CD147 能夠分別刺激MMP?2、MMP?9 合成。在炎性疾病中，CD147 與Cy?pA 產生協同作用，參與白細胞的募集，同時也可作為E 選擇素的天然配體，參與白細胞黏附。研究者通過甲氨蝶呤的同源性建模和CD147 與甲氨蝶呤的對接來模擬分析，表明CD147 自身互為反受體，通過N 端Ig 樣區(qū)域在細胞膜原位形成同型寡聚物后可激活MMPs，而MMPs 可通過調控炎性因子和趨化因子等在炎癥調控中發(fā)揮積極作用。CD147可以協同MCT，使得細胞外微環(huán)境中乳酸含量明顯增高，進而增加透明質酸的合成，激活MAPK 信號傳遞途徑并催化炎癥反應中前列腺素合成環(huán)氧化酶2 在腫瘤及炎癥疾病中發(fā)揮重要作用［19］。Yang 等［20］實驗證實，通過抗CD147 治療可顯著抑制破骨細胞生成，減少牙槽骨丟失，并改善骨量組織體積和牙槽骨小梁厚度，表明CD147 與破骨細胞生成、牙槽骨礦化有關。

5.3 CypA/CD147 的相互作用在牙周炎中的免疫效應

CypA 和CD147 之間的相互作用過程是CD147分子被運輸到高爾基體內，位于跨膜區(qū)域和胞外區(qū)域交接界面的Pro211 殘基與CyP60 在高爾基體囊泡腔內相互作用，CypA 從高爾基體被排出細胞外，CypA 再與細胞表面的硫酸肝素多糖和CD147分子胞外區(qū)與Pro180 相互作用［9］。CypA 與CD147位點Pro211 發(fā)生連接和催化，增加復合物底物結合時的順反異構酶內在平衡的比例，調節(jié)細胞內外構像。這些結果表明CypA/CD147 是配體受體借助肝素相互作用的過程，從而啟動細胞內信號傳導。CypA 與CD147 可持續(xù)集中在巨噬細胞和淋巴細胞上表達，同時也可定位于牙槽間隔的成骨細胞和破骨細胞上，但很少表達于中性粒細胞，二者相互作用后可啟動巨噬細胞中細胞外調節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK1/2）和NF?κB 信號途徑，炎性的牙齦組織也顯著增加MMPs 及其他炎癥因子的表達（如MMP?1、MMP?2、MMP?9、TNF?α、IL?8、IL?1β 等），從而降解ECM。

6 總 結

CypA/CD147 相互作用可調節(jié)炎癥反應，參與多種全身疾病的發(fā)病過程，如炎性疾病、腫瘤疾病和病毒感染等，現已有實驗證明阻斷二者的相互作用，可以針對疾病起到靶向治療的作用。CypA/CD147 的相互作用可以促進MMPs 的產生，MMPs在人慢性牙周炎中已經被證實可以降解細胞外基質和基底膜，破壞牙周組織。目前研究表明CypA、CD147 及二者相關產物MMPs 在不同程度牙周炎中均有表達，且與疾病程度呈正相關，但CypA/CD147 在牙周炎中相互作用涉及的信號轉導通路、具體作用機制還未完全闡明，在牙周炎不同階段的作用也值得更深一步的研究；二者的表達水平也受到多種因素影響，如疾病進程、藥物等，使其在臨床中的應用受到一定限制，針對牙周炎治療的研究尚不多。隨著分子生物技術發(fā)展，深入研究并揭示二者的結構與功能、相互作用的具體機制及信號傳導的方式，可為了解疾病的發(fā)病機制提供重要的理論依據，同時也能為研發(fā)治療臨床疾病的新型藥物及新的基因治療手段提供新的思路與線索。

【Author contributions】Yang T wrote the article. Huang SG re?viewed the article. All authors read and approved the final manuscript as submitted.