單超， 王婷婷， 趙今，3

1.新疆醫(yī)科大學(xué)，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊（830011）； 2.新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院（附屬口腔醫(yī)院）牙體牙髓科，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊（830054）； 3.新疆維吾爾自治區(qū)口腔醫(yī)學(xué)研究所，新疆維吾爾自治區(qū) 烏魯木齊（830011）

慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）是一種以菌斑為始動(dòng)因素的慢性感染性疾病，臨床上表現(xiàn)為牙齒支撐結(jié)構(gòu)的不可逆喪失，導(dǎo)致周圍牙周組織的破壞，包括深牙周袋、附著喪失和牙槽骨喪失，最終導(dǎo)致牙齒的缺失，嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量［1］。盡管牙菌斑作為慢性牙周炎的始動(dòng)因素，但牙周菌斑產(chǎn)生的生物膜并不能完全解釋個(gè)體對(duì)牙周炎的易感性［2］。近年來，細(xì)胞因子參與引起的免疫與炎癥反應(yīng)在慢性牙周炎的發(fā)病機(jī)制的研究中受到廣泛關(guān)注，其遺傳多態(tài)性也被證實(shí)與牙周炎的易感性和嚴(yán)重程度有關(guān)［3］；其中白細(xì)胞介素?1（in?terleukin?1，IL?1）與慢性牙周炎的發(fā)生發(fā)展關(guān)系最為密切［4］，而IL?18 作為IL?1 家族的一員，是近年研究較多的促炎和腫瘤抑制的細(xì)胞因子，已被證實(shí)與多種疾病相關(guān)。IL?18的上游受炎癥小體激活而成熟，因其在介導(dǎo)宿主防御系統(tǒng)的免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用，逐漸在牙周炎中備受關(guān)注，被視為參與慢性牙周炎的主要介質(zhì)之一［5］。本綜述主要從IL?18的結(jié)構(gòu)、功能以及與慢性牙周炎的相關(guān)性三個(gè)方面進(jìn)行闡述，以期為后續(xù)的相關(guān)研究作參考。

1 IL?18 的結(jié)構(gòu)

IL?18 最初作為干擾素受體誘導(dǎo)因子被發(fā)現(xiàn)，1995 年Okamura 等首次將其從小鼠肝臟中純化克隆，并更名為IL?18［6］。人IL?18 基因位于染色體11q22.2?22.3 上，由6 個(gè)外顯子和5 個(gè)內(nèi)含子組成，全長約19.5 kb［7］；可由巨噬細(xì)胞、角化細(xì)胞、庫普弗細(xì)胞、活化的樹突細(xì)胞、腸上皮細(xì)胞、成骨細(xì)胞和腎上腺皮質(zhì)等細(xì)胞分泌［8］。與其他細(xì)胞因子相比，IL?18 基因含RNA 的不穩(wěn)定因素較少，表達(dá)非常穩(wěn)定。IL?18 與IL?1 親和蛋白類似，在與Toll 樣受體（Toll?like receptor，TLR）以病原相關(guān)分子模式（pathogen?associated molecular patterns，PAMP）結(jié)合并激活核因子κB（nuclear factor kappa?B，NF?κB）通路后，可誘發(fā)IL?18 前體的轉(zhuǎn)錄程序。IL?18 基因編碼193 個(gè)氨基酸前體，最初合成為無活性的24 kda前體，其無信號(hào)肽，在細(xì)胞質(zhì)中積累，需要在細(xì)胞內(nèi)被半胱氨酸蛋白酶（caspase 1）加工成其成熟的18 kda 生物分子才具有生物活性［9］，caspase 1 可被屬于NOD 樣受體（nucleotide binding oligomerization domain like receptors，NLR）、AIM2 樣受體（AIM2?like receptors，ALRs）或三結(jié)構(gòu)域（tripartite motif，TRIM）家族蛋白的各種典型炎性小體激活；其中被研究較多的炎性小體是NLRP?3 和AIM2，它們能感知各種危險(xiǎn)信號(hào)，也是調(diào)控IL?18 分化與成熟的經(jīng)典分子［10］。Caspase 1 的激活也可導(dǎo)致細(xì)胞死亡，稱為細(xì)胞焦亡，又稱細(xì)胞炎性壞死；caspase 1 誘導(dǎo)膜孔中IL?18 的釋放［11］，并在細(xì)胞外以活性形式發(fā)揮生物學(xué)作用。

成熟的IL?18 分子能與IL?18 受體的α 鏈（IL?18Rα）結(jié)合形成信號(hào)復(fù)合物，然而這種結(jié)合是低親和力的。細(xì)胞內(nèi)的另一種共受體，稱為IL?18受體β鏈（IL?18Rβ），與IL?18 結(jié)合形成高親和力復(fù)合物。IL?18的完全激活則需要IL?18Rα與IL?18Rβ之間的相互作用［12］。大部分細(xì)胞表達(dá)IL?18Rα，僅部分細(xì)胞表達(dá)IL?18Rβ，如T 細(xì)胞與樹突細(xì)胞。研究表明，激活兩種IL?18 受體鏈表達(dá)的所需細(xì)胞水平需要10～20 ng/mL 甚至更高，這與IL?1 受體的激活所需細(xì)胞數(shù)量在納克甚至是皮克范圍內(nèi)顯著不同［13］。

IL?18 水平也由可溶性IL?18 結(jié)合蛋白（IL?18BP）調(diào)控。IL?18BP 是一種組成性分泌蛋白，對(duì)IL?18 具有極高的親和力，該蛋白是IL?18 的天然抑制劑。在生理?xiàng)l件下，血漿中IL?18BP 的濃度比IL?18 高，可阻止IL?18 與其受體結(jié)合，并降低γ?干擾素（interferon?γ，IFN?γ）和其他促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，抑制感染觸發(fā)的自身免疫反應(yīng)［14］。已有研究指出，IFN?γ 可增加IL?18BP 的基因表達(dá)和合成，因此，可以認(rèn)為IFN?γ 促進(jìn)IL?18BP 的生成，從而降低IL?18 活性并反向調(diào)節(jié)IFN?γ 的水平［15］。

2 IL?18 的生物學(xué)功能

2.1 IL?18 參與適應(yīng)性免疫

IL?18 參與各種T 細(xì)胞群的激活和分化，其調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)主要是通過刺激IFN?γ 的產(chǎn)生，這與微環(huán)境中IL?12 或IL?15 的共同存在有關(guān)［16］。IL?12/IL?15 能增加IL?18Rβ 的表達(dá)，其在IL?18 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中至關(guān)重要［17］。IL?18 可與自然殺傷細(xì)胞（natural killer cell，NK）中的IL?12 協(xié)同作用于CD4+T 細(xì)胞、CD8+T 細(xì)胞，誘導(dǎo)IFN?γ 的產(chǎn)生，并激活巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞，引起Th1 細(xì)胞反應(yīng)［18］。在IL?12 或IL?15 缺失的情況下，IL?18 不能誘導(dǎo)IFN?γ 的形成，但可誘導(dǎo)幼稚T細(xì)胞向Th2細(xì)胞分化，產(chǎn)生IL?4、IL?10 和IL?13 刺激過敏性炎癥，誘導(dǎo)前列腺素E2 的產(chǎn)生，并介導(dǎo)Th2 型免疫反應(yīng)［19］。同時(shí)IL?18 也能直接上調(diào)NK 細(xì)胞和CD8+T 細(xì)胞中穿孔素與FasL 依賴性的細(xì)胞毒性。FasL 被認(rèn)為是巨噬細(xì)胞激活的關(guān)鍵介質(zhì)，F(xiàn)as 與FasL 的相互作用與細(xì)胞凋亡有關(guān)［20］。Lim 等［21］對(duì)小鼠實(shí)施IL?12p40 和IL?18 的雙基因敲除后發(fā)現(xiàn)IL?18 在已極化的Th17 細(xì)胞中可以激活并增強(qiáng)IL?17 的生成，并與IL?23 協(xié)同作用，證實(shí)IL?18 也在誘導(dǎo)Th17 細(xì)胞應(yīng)答中發(fā)揮作用。研究發(fā)現(xiàn)，在牙周炎患者的牙齦組織中發(fā)現(xiàn)Th17細(xì)胞含量增加，Th17 細(xì)胞也被視為參與牙周病的發(fā)病機(jī)制［22］。

2.2 IL?18 的促炎作用

IL?18 能刺激中性粒細(xì)胞遷移和增強(qiáng)破骨細(xì)胞活性，在病原體和病毒的清除中起重要作用；但其造成的局部炎癥反應(yīng)又不可避免地成為牙周炎的病理基礎(chǔ)。除了調(diào)節(jié)Th1 細(xì)胞的發(fā)育和分化，誘導(dǎo)Th1 細(xì)胞分泌各種細(xì)胞因子引發(fā)炎癥反應(yīng)，IL?18還可啟動(dòng)細(xì)胞因子的級(jí)聯(lián)放大效應(yīng)，釋放一系列炎癥標(biāo)記物如IL、趨化因子、基質(zhì)金屬蛋白酶（ma?trix metalloproteinases，MMPs）等［23］，這些因子均在慢性牙周炎的發(fā)生發(fā)展中起到重要作用。研究表明，IL?18 可能是通過IL?1 受體（IL?1R）等因子，激活NF?κB 信號(hào)通路，并引起炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)［24］。Yo?shinaka 等［25］通過轉(zhuǎn)基因小鼠提高小鼠體內(nèi)IL?18的轉(zhuǎn)錄水平后發(fā)現(xiàn)，IL?18 是通過CD4+T 細(xì)胞產(chǎn)生核因子κB 配體受體致活劑（receptor activator ofnu?clear factor kappa?B ligand，RANKL），RANKL 是破骨細(xì)胞發(fā)育和激活的關(guān)鍵刺激因子，其加重了炎癥反應(yīng)引起牙槽骨喪失，導(dǎo)致牙周炎的發(fā)生。有研究者指出IL?18 可通過磷脂酰肌醇3?激酶（phos?phatidylinositol 3?kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，AKT）和細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellu?lar regulated protein kinases，ERK）途徑誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞產(chǎn)生單核細(xì)胞趨化蛋白?1（monocyte chemoattrac?tant protein?1，MCP?1），MCP?1 可以加速炎癥部位的特異性T 細(xì)胞免疫反應(yīng)，在炎癥調(diào)解中起著關(guān)鍵作用。有研究者通過分析牙周病患者的齦溝液與血清內(nèi)IL?18 和MCP?1 的水平，證實(shí)IL?18 可以單獨(dú)通過誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中MCP?1 的產(chǎn)生，以能募集和激活隨后出現(xiàn)在炎癥部位的白細(xì)胞數(shù)量，促進(jìn)牙周炎的炎癥反應(yīng)［26］。Lana 等［27］研究IL?18 對(duì)體內(nèi)對(duì)破骨細(xì)胞活性影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用不同濃度IL?18進(jìn)行富含成骨細(xì)胞的細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，隨著IL?18 濃度的下降，骨吸收活性降低。然而Nold?Petry 等［28］在沉默了小鼠IL?18Rα 基因之后發(fā)現(xiàn)IL?18 的炎癥反應(yīng)增加，表現(xiàn)為IFN?γ、IL?1、IL?6、CD40L 等炎癥因子水平的增加，這與現(xiàn)有的結(jié)論相矛盾，由此推測另一種來自IL?1 家族的配體可能利用IL?18Rα 傳遞抑制信號(hào)，缺失IL?18Rα，該配體無法觸發(fā)其抑制機(jī)制，進(jìn)而加劇了炎癥反應(yīng)。IL?18 及其相應(yīng)配體介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

3 IL?8 與牙周炎的相關(guān)性

3.1 IL?18 水平與慢性牙周炎

一項(xiàng)基于6 項(xiàng)研究的meta 分析表明，血漿IL?18 水平升高與牙周病成正相關(guān)性，特別是在亞洲人群中表現(xiàn)明顯［29］。趙西珍等［30］檢測牙周炎組血清NLRP3、IL?18 和IL?1β mRNA 的相對(duì)表達(dá)量均高于健康對(duì)照組，且患者的菌斑指數(shù)、出血指數(shù)、牙周袋深度和附著喪失也均高于健康對(duì)照組，說明血清中IL?18 水平可能與牙周炎及其嚴(yán)重程度成正相關(guān)。Johnson 最先發(fā)現(xiàn)齦溝液的IL?18 水平與局部牙周破壞程度之間的關(guān)系，IL?2、IL?4、IL?6、IL?10 和IL?18 在探診深度為4～6 mm 部位的濃度顯著大于探診深度≤3 mm 部位的濃度，而在探診深度＞6 mm 的活檢部位的僅有IL?6、IL?18 濃度增高具有顯著性，表明IL?18 的濃度與牙周炎的嚴(yán)重程度存在相關(guān)性。Thirumalai 等［31］比較了慢性牙周炎患者（n= 18）、侵襲性牙周炎患者（n= 12）和健康志愿者（n= 9）的齦溝液中IL?18 水平，并未發(fā)現(xiàn)顯著性差異；Esfahrood 等［32］比較了慢性牙周炎患者與健康對(duì)照組共32 例唾液和齦溝中的IL?18 水平與牙周炎嚴(yán)重程度的關(guān)系，也未發(fā)現(xiàn)任何相關(guān)性；以上結(jié)果與之前的研究結(jié)果相矛盾。分析其原因可能與納入病例的診斷標(biāo)準(zhǔn)不同和樣本量過低有關(guān)，IL?18 局部水平與慢性牙周炎的關(guān)系仍需進(jìn)一步大樣本量研究。

3.2 IL?18 的基因多態(tài)性與慢性牙周炎

Folwaczny 等［33］首先將IL?18 作為慢性牙周炎的候選基因來研究基因多態(tài)性和牙周炎易感性之間的關(guān)系，選取包括啟動(dòng)子區(qū)及5’非翻譯區(qū)共6個(gè)的單核苷酸多態(tài)性（single nucleotide polymor?phism，SNP）位點(diǎn)進(jìn)行分析，結(jié)果表明牙周炎的易感性可能并不受IL?18 基因多態(tài)性的影響。其中IL?18 啟動(dòng)子區(qū)的兩個(gè)SNP 位點(diǎn)，607C＞A 與137G＞C，分別為胞嘧啶向腺嘌呤的轉(zhuǎn)變破壞了環(huán)腺苷酸反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cyclic?AMP response binding protein，CREB）的一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，以及鳥嘌呤向胞嘧啶的轉(zhuǎn)變影響了人組蛋白H4 基因特異性轉(zhuǎn)錄因子?1 的結(jié)合位點(diǎn)，這兩個(gè)SNP 可能位于轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合元件內(nèi)，影響IL?18 啟動(dòng)子基因的轉(zhuǎn)錄。Noack等［34?35］針對(duì)高加索人慢性牙周炎與侵襲性牙周炎的兩項(xiàng)研究中均未發(fā)現(xiàn)IL?18 基因多態(tài)性與慢性牙周炎相關(guān)，這與Folwaczny 等［33］的研究結(jié)果一致；Tanaka 等［36］的研究結(jié)果表明，IL?18 607C＞A 的CC基因型與日本產(chǎn)后年輕女性患牙周病的風(fēng)險(xiǎn)降低顯著相關(guān)；Tsuneto 等［18］研究發(fā)現(xiàn)巴西人的IL?18 607C＞A 與137G＞C 位點(diǎn)均與牙周炎的易感性成正相關(guān)。IL?18 候選基因研究結(jié)果的差異性可能來源于多個(gè)因素，例如納入研究樣本量過低、不同人種間最小等位基因頻率不同、疾病的定義標(biāo)準(zhǔn)、是否排除吸煙等，這些因素均可能造成研究結(jié)論的假陽性或是假陰性。

4 展 望

目前，唾液、齦溝液樣本和血清中各種潛在的生物標(biāo)記物的研究目前受到廣泛關(guān)注，早期診斷并評(píng)估多種生物標(biāo)志物的水平可能更有助于確定牙周病的炎癥狀態(tài)；不少基礎(chǔ)研究將IL?18 的轉(zhuǎn)錄水平作為反映牙周炎狀態(tài)與程度的重要標(biāo)志物。如何在臨床研究中量化IL?18 的水平并將其應(yīng)用于診斷工具是未來研究的重點(diǎn)；檢測IL?18 的基因多態(tài)性新方法（全基因組關(guān)聯(lián)研究，組學(xué)研究）甄別出的新位點(diǎn)在不同人群中的進(jìn)一步驗(yàn)證也將加深對(duì)IL?18 致病機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為未來的精準(zhǔn)醫(yī)療和制定個(gè)性化方案提供新思路。

【Author contributions】Shan C wrote the article. Wang TT collect?ed the references. Zhao J reviewed the article. All authors read and ap?proved the final manuscript as submitted.