尹昭懿 李效宇 王子璇 李碧榕 董 博 李 珍 孟維艷

一、前言

種植體周圍炎是發(fā)生在種植體周圍組織中的一種病理狀態(tài)，其特征是種植體周圍結(jié)締組織的炎癥和支持骨的進行性丟失[1]。種植體周圍黏膜炎和種植體周圍炎的患病率分別為19%～65%和1%～47%[2]。代謝性疾病、吸煙、咬合因素、以及種植體周圍生物膜形成等一系列復雜因素均可致使成骨細胞和破骨細胞之間的平衡被打破，導致骨吸收[3]。在諸多致病因素的致病過程中，宿主免疫反應在種植體周圍炎的發(fā)病機制中起著重要作用[4]。本文就免疫反應在種植體周圍炎發(fā)生與進展中的作用做一綜述。

二、免疫反應對全身及局部治病因素導致的種植體周圍炎的作用

種植體在體內(nèi)形成骨結(jié)合后，機體代謝水平的變化以及局部不良刺激因素均可導致種植體周圍發(fā)生進行性骨吸收，甚至骨結(jié)合的破壞。從免疫角度分析，全身因素（糖尿病、吸煙等）和局部因素（咬合過載等）通過不同途徑破壞種植體周圍免疫穩(wěn)態(tài)，介導骨吸收的發(fā)生。導致植入失敗的主要因素之一是免疫介導的排斥反應[5]。

1.糖尿?。禾悄虿∈且唤M以高血糖為特征的代謝性疾病，長期高血糖會引起各種組織的慢性損傷和功能障礙[6]。研究表明糖尿病患者患種植體周圍炎的風險比非糖尿病患者高50%[7]。其機制是糖尿病導致種植體周圍血管生成抑制，導致體內(nèi)骨祖細胞減少，骨-種植體界面骨形成不良[8]。除上述骨界面愈合不良外，高血糖狀態(tài)會導致病原性的微生物群轉(zhuǎn)移和/或增加局部反應。高水平血糖會誘導或形成代謝物，介導一系列細胞反應和免疫反應：受損的間充質(zhì)細胞分化、成骨細胞減少、破骨細胞誘導的骨吸收，以及刺激炎性細胞因子白細胞介素（interleukin，IL）-17分泌和刺激膠原酶生成等，從而加劇分解代謝反應和組織損傷，影響骨代謝，造成骨吸收[9，10]，加劇種植體周圍炎。

2.吸煙：吸煙對種植體周圍炎的影響不容忽視。Cyprus[11]建立香煙煙霧暴露（cigarette smoke extract，CSE）的實驗模型研究吸煙對體內(nèi)骨結(jié)構(gòu)的影響，結(jié)果顯示在所有鈦表面暴露于CSE后，條件培養(yǎng)基中IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-4、IL-10和IL-13的分泌呈劑量依賴性增加。雖然促炎和抑炎細胞因子的水平都增加了，但促炎性IL-1β、IL-6和TNF-α的水平比抑炎性細胞因子增加了5倍。這些數(shù)據(jù)表明，接觸CSE會使巨噬細胞向促炎性方向分化。CSE降低了成骨分化和抑炎IL的產(chǎn)生，同時增加了巨噬細胞和間充質(zhì)干細胞中的促炎型IL的生成，這表明CSE中的化合物強烈影響干細胞的分化，并可能影響生物材料植入后的骨形成，從而導致種植體的失敗。Khulud[12]的研究表明：患種植體周圍炎的患者中，吸煙患者種植體周圍齦溝液表達的晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）水平高于非吸煙患者。AGEs受體RAGEs識別煙霧產(chǎn)生的配體，當煙草與AGEs-RAGEs相互作用增加時，破壞性炎癥細胞因子的產(chǎn)生增多，包括IL-1β、TNF-α和IL-6等。

3.咬合因素：由于種植體缺乏牙周膜的支持，更易發(fā)生咬合過載，導致種植體修復失敗，所以種植體咬合設計的關鍵因素之一是避免咬合過載[13]。有研究指出，種植體周圍骨組織對“咬合過載”的不同反應取決于黏膜健康[14]。Jose Vi?a-Almunia[15]的一項臨床研究中指出：咬合負荷較高的種植體在種植體周圍的齦溝液中呈現(xiàn)出較高水平的IL-10。咬合調(diào)整后種植體周圍齦溝液中TNF-α、IL-10、IL-6、IL-1β、IL-8的表達降低。Angel Insua[16]研究表明過度負荷和微損傷與較高的骨細胞凋亡有關，骨細胞凋亡后，骨中RANKL釋放增加，導致破骨細胞生成和骨吸收。Martinna[17]的文章中提到：在骨結(jié)合前進行病理性超負荷（＞12kg/mm2）時，咬合超負荷與種植體周圍骨丟失之間可能存在關聯(lián)，在沒有炎癥的情況下導致骨損傷和吸收。骨整合后，當骨穩(wěn)態(tài)負荷小于2kg/mm2，在沒有炎癥的情況下，廣泛的骨與植入物接觸且無牙槽骨吸收。

咬合過載導致的種植體失敗與炎癥息息相關，這可能是機體免疫反應參與的結(jié)果，若能在臨床規(guī)避咬合因素可能帶來的不良影響，將提高種植體的長期存留率。

4.菌斑生物膜：生物膜遍布于環(huán)境，水系統(tǒng)中的任何地方，并在醫(yī)學和牙科領域中發(fā)揮著重要作用[18]。Mirjam[19]的研究表明：在種植體植入后30分鐘內(nèi)，種植體表面就會形成菌斑生物膜。健康種植體周圍的菌斑組成與健康的天然齦溝相似，以革蘭氏陽性球菌和非能動菌為主。牙周炎的齦下菌群以革蘭氏陰性菌為主，而種植體周圍感染有時可能與不同的微生物群有關，包括大量的消化鏈球菌或葡萄球菌[20]。Rinat Tzach-Nahman[21]通過建立小鼠模型來研究炎癥介質(zhì)，他們認為牙齦卟啉單胞菌可以導致種植體周圍的骨丟失并且可以改變牙齦細胞因子表達。牙齦細胞因子表達改變后，免疫反應平衡被打破，從而誘發(fā)種植體周圍炎癥。

Alexandra[22]通過建立種植體周圍黏膜生物膜模型研究了種植體周圍炎的宿主-微生物相互作用機制：口腔黏膜通過上調(diào)熱休克蛋白（heat shock proteins，HSP）-70基因，在種植體周圍黏膜中引起保護性應激反應。IL-6、趨化因子CXC基序配體-8（Chemokine（C-X-C motif）ligand 8，CXCL8）和CC族趨化因子配體2（CC chemokine ligand2，CCL2）等細胞因子水平降低表明炎癥反應減弱。同時機體通過增加TNF-α水平來維持炎癥平衡。新生生物膜的積聚導致種植體周圍黏膜的炎性病變，隨著白細胞穿過屏障上皮，以及在鄰近的結(jié)締組織中T細胞和B細胞比例增加而形成炎性浸潤屏障上皮，植體-黏膜界面的宿主-微生物穩(wěn)態(tài)破壞，從而誘發(fā)機體免疫反應[23]。

5.鈦離子釋放：在骨科中，植入物磨損顆粒引起的炎癥反應是導致骨丟失和無菌性松動的主要原因。一些學者假設，種植體的表面顆粒釋放也可能引起宿主的免疫反應，當免疫反應進展“失控”或失去平衡，會引起種植體周圍疾病。傳統(tǒng)認為鈦（Ti）作為惰性材料，不與機體反應，但Albrektsson[24]介紹了異物免疫反應平衡的概念，認為任何材料進入人體組織都會激活免疫反應，骨結(jié)合也是免疫反應的過程，當骨結(jié)合時，發(fā)生免疫介導的異物免疫反應平衡，若失去或者未建立這種平衡，則會發(fā)生骨丟失。研究表明，鈦是介導種植體植入后種植體周圍疾病的先行者，鈦離子釋放后，通過影響朗格漢斯細胞、T細胞等免疫細胞進一步影響免疫反應。而過量的鈦離子會導致部分朗格漢斯細胞發(fā)育不完全，從而不表達langerin+[25]；且50、100μM的Ti（Ⅳ）離子可以促進T細胞的活化和促炎細胞因子的表達[26]。在種植體周圍炎的臨床標本檢測中，鈦離子濃度顯著升高，且淋巴細胞、M1型巨噬細胞的比例也顯著上調(diào)[27]。Ricardo[28]利用基因表達分析發(fā)現(xiàn)，在炎癥期28天后，鈦觸發(fā)明顯的免疫激活，集中在先天免疫系統(tǒng)上，CD11b、重組人精氨酸酶（arginase，ARG1）-1、中性粒細胞胞漿因子（neutrophil cytosolic factor，NCF）-1和C5aR1顯著上調(diào)，表明固有免疫系統(tǒng)的激活。Truc[29]發(fā)現(xiàn)Ti顆粒和樹突狀細胞激活之間存在聯(lián)系，而樹突狀細胞被認為是連接先天免疫系統(tǒng)和適應性免疫系統(tǒng)的多功能細胞群。綜上所述，鈦通過介導免疫反應，來誘發(fā)種植體周圍炎癥。

三、種植體周圍炎的免疫反應過程

根據(jù)免疫應答識別的特點、獲得形式以及效應機制，可分為固有性免疫和適應性免疫兩大類。固有免疫亦稱為先天性免疫或非特異性免疫，適應性免疫亦稱獲得性免疫或特異性免疫。

1.先天性免疫（固有免疫）：Ricardo Trindade[29]研究發(fā)現(xiàn)，炎癥期28天后鈦種植體激活先天免疫系統(tǒng)，補體、巨噬細胞或其他Ⅱ型固有淋巴細胞和中性粒細胞增多。在免疫抑制時，由于巨噬細胞抑制中性粒細胞凋亡，所以檢測到鈦種植體周圍中性粒細胞的長期存在，故中性粒細胞不僅作為急性炎癥的標志，也參與到慢性反應中。M1巨噬細胞在應對釋放的金屬離子和顆粒方面占優(yōu)勢，主要產(chǎn)生促炎性介質(zhì)，介導多核巨細胞包裹、清除顆粒的同時影響微環(huán)境中其他炎癥細胞的聚集[30]。在炎癥的早期，種植體表面被補體系統(tǒng)識別，補體與IL-1b、C3a和C5a協(xié)同作用，在促炎環(huán)境中調(diào)節(jié)成骨細胞的免疫反應，也能誘導破骨細胞的生成，誘導 IL-6和IL-8的釋放，上調(diào)骨保護因子核因子κB受體激活劑（receptor activator for nuclear factor-κB ligand，RANKL）/骨骼保護因子（osteoprotegerin，OPG）的表達。RANKL／NF-kB受體激活子（receptor activatorof NF—kB，RANK）/OPG軸參與破骨細胞的發(fā)育和骨重建[22]。樹突細胞是強大的抗原呈遞細胞，源自骨髓祖細胞和單核細胞，可通過引發(fā)促炎或致耐受性免疫效應細胞來塑造免疫反應。樹突狀細胞作為免疫反應的前哨細胞和抗原遞呈細胞，是唯一能夠啟動原始輔助性/細胞毒性T細胞進行克隆擴增的抗原遞呈細胞，用來激發(fā)先天免疫和適應性免疫。在未成熟的狀態(tài)下，樹突狀細胞捕獲微生物及其抗原，在成熟狀態(tài)下，樹突狀細胞刺激T細胞對這些捕獲的抗原的反應。樹突狀細胞從而啟動適應性免疫反應[31，32]。

2.適應性免疫：適應性免疫系統(tǒng)是人體后天被某些病原菌感染后，有針對性的形成的特異性免疫反應系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要包括細胞免疫（T細胞）和體液免疫（B細胞）?？谇火つす逃袑拥闹饕馨图毎麃喨河蒀D4+T輔助細胞組成，細胞與抗原接觸時，對于細胞內(nèi)生長的微生物，可能激活Th1細胞免疫，以T淋巴細胞、巨噬細胞和自然殺傷細胞為主，如果致病微生物以細胞外生長為特征，可能激活Th2體液免疫，免疫反應以血漿細胞為主。樹突狀細胞刺激T細胞增殖時，在RANKL的介導下T細胞進一步增多，T細胞和B細胞在體內(nèi)的存活率也增加。通過輔助性T細胞和調(diào)節(jié)性T細胞的聯(lián)合作用，單核細胞分化為具有調(diào)節(jié)特性的樹突狀細胞，形成一個正反饋回路，以加強調(diào)節(jié)性T細胞啟動的免疫調(diào)節(jié)[32～33]。T淋巴細胞在種植體周圍炎的免疫反應中起重要作用。鈦離子在體外能激活NLRP3炎癥小體，促進IL-β的分泌，在這一激活過程中作為協(xié)同激活劑，加強了預先激活的T細胞的炎癥反應[34]。有學者研究了鈦暴露后樹突狀細胞的特性，Ti（IV）可以改變樹突狀細胞特性，從而使T淋巴細胞反應性增強，從而增強Th1型免疫反應[35]。研究證明來源于人外周血單核細胞的CD103+DCs也有促進調(diào)節(jié)性T細胞分化的能力[36]。

四、與種植體周圍炎免疫反應相關的生物因子

細胞因子是先天免疫和適應性免疫細胞分泌的蛋白質(zhì)，介導和調(diào)節(jié)多種細胞功能的免疫應答。在生理和病理條件下，細胞因子傳遞各種細胞間信號，使細胞對不同的外源刺激作出反應。它們通過調(diào)節(jié)白細胞和其他細胞的生長、活動和分化來調(diào)節(jié)炎癥和免疫反應。

1.PAMPs、DAMPs：Toll樣 受 體（toll-like receptors，TLR）或模式識別受體對病原體相關的模式分子（pathogen-associated molecular pattern，PAMPs）或危險相關模式分子（damage associated molecular patterns，DAMPs）作出反應。TLR可通過激活諸如AP-1和NF-κB的轉(zhuǎn)錄因子來激活激酶的下游信號傳導，從而導致各種炎性細胞因子和免疫調(diào)節(jié)劑的釋放。TLR識別PAMPs為人類抗微生物感染提供了快速有效的第一道防線[37]。

Edward等人研究發(fā)現(xiàn)PAMPs粘附在鈦顆粒上，粘附PAMPs提高了鈦顆粒的生物活性，PAMPs通過激活其同源TLR脂多糖來實現(xiàn)這一目的，進一步推論低水平的細菌定植產(chǎn)生的PAMPs可能有助于骨科植入物的無菌性松動[38]。Jeremy等人提出磨損碎片顆?？赡茏鳛镻AMPs/DAMPs并通過TLR激活巨噬細胞。病原體作為PAMPs與巨噬細胞結(jié)合可誘導先天免疫系統(tǒng)的反應，并導致適應性免疫的誘導，Toll樣受體信號通路中的關鍵接頭分子—髓樣分化因子可作為預防磨損碎屑顆粒誘發(fā)假體周圍骨破壞的治療靶點[39]。

2.促炎因子：在種植體周圍炎和慢性牙周炎中都發(fā)現(xiàn)了具有激活破骨細胞潛力的細胞因子，IL-1α是前者中最普遍的細胞因子，而TNF-α是后者中最常見的細胞因子。這些細胞因子通過刺激破骨細胞導致骨質(zhì)流失[40]。

在炎癥的早期，種植體表面被補體系統(tǒng)識別，補體系統(tǒng)激活并產(chǎn)生的C3a和C5a，二者被認為是中性粒細胞的過敏性毒素。浸潤的中性粒細胞釋放促炎細胞因子，如TNF-α和IL-1β，從而進一步加速炎癥反應[41]。有學者采用系統(tǒng)生物學的方法，評估受試者在不同情況下牙齒和種植體部位的微生物群。結(jié)果顯示，牙齒和種植體周圍的炎癥與IL-1α和IL-1β呈正相關[42]。Lasserre指出IL-1、IL-6、IL-17和TNF-a被稱為強促炎分子。如果不加以干預可能導致組織破壞[43]。巨噬細胞釋放IL-1和TNF-α從而介導有效的炎癥反應，但適量的IL-1和TNF-α釋放造成的短期炎癥有利于初級骨愈合。而強烈或長期的IL-1和TNF-α釋放會致使炎癥和破骨過程，從而增加嚴重感染的種植體周圍疾病，激活宿主免疫反應，導致種植體的失敗[44]。

五、總結(jié)與展望

種植體在植入體內(nèi)后會發(fā)生一系列的免疫炎癥反應，最終機體形成穩(wěn)定的、平衡的免疫狀態(tài)。當受到全身或局部不利因素刺激后，不同的免疫反應途徑可能會被激活，多種細胞、因子介導疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸。雖然學者們已逐漸認同種植體周圍炎與免疫反應密切相關，但仍有許多問題亟待進一步探索，如：①種植體周圍炎為何缺乏自限性；②何種免疫細胞或免疫反應主導了炎癥的進程；③在種植體脫落后再次種植的長期存留率降低，與機體的免疫反應是否相關；④是否有特異性的免疫指標指示種植體周圍炎的早期變化。相信隨著更多的現(xiàn)象和機制被揭示，種植體周圍炎和免疫反應的關系將會被更全面地闡釋。