药物性牙龈增生与细胞增殖和凋亡相关性的研究进展
詹烨明, 张明珠
昆明医科大学附属口腔医院牙周科 昆明 650000
[通信作者] 张明珠,副教授,博士,Email:mingzhu_2070@qq.com

[作者简介] 詹烨明,硕士,Email:258911196@qq.com

摘要

药物性牙龈增生是指长期服用某些药物(如钙通道阻滞剂、抗癫痫药物和免疫抑制剂)为主要因素而诱发的牙龈体积增大,其发病机制尚未完全明确。近年来研究发现,牙龈增生与细胞的增殖和凋亡有密切关系,本文就药物性牙龈增生与细胞增殖和凋亡的相关性研究进展进行综述。

关键词: 药物性牙龈增生; 细胞增殖; 凋亡; 炎症
中图分类号:R781.4+1    文献标志码:A      
Research progress on the relevance between drug-induced gingival overgrowth and cell proliferation and apoptosis
Zhan Yeming, Zhang Mingzhu
Dept. of Periodontics, Stomatological Hospital, Kunming Medical University, Kunming 650000, China
Abstract

Patients who received a long-term drug therapy, including calcium channel blockers, antiepileptic and immunosuppressive drugs, often suffered from drug-induced gingival overgrowth (DIGO). However, the pathogenesis of DIGO remains unclear to date. A number of research found that DIGO is relevant to apoptosis and cell proliferation. Research progress on the relevance between drug-induced gingival overgrowth and the apoptosis and cell proliferation is summarised in this paper.

Keyword: drug-induced gingival overgrowth; cell proliferation; apoptosis; inflammation

药物性牙龈增生(drug-induced gingival over-growth, DIGO)是指长期服用某些药物为主要因素而诱发的牙龈体积增大, 慢性炎症作为刺激因素或伴随症状存在。能诱发药物性牙龈增生的药物主要有以下3类:钙通道阻滞剂、抗癫痫药物和免疫抑制剂, 具有代表性的药物分别是硝苯地平、苯妥英钠和环孢素。各类药物诱发的牙龈增生在组织学特征方面表现相似, 主要为上皮细胞和固有层成纤维细胞增多、细胞外基质和胶原纤维成分增多, 并伴有不同程度的炎症浸润。

近年来, 越来越多的研究[1]发现, 牙龈增生与上皮细胞和成纤维细胞的增殖与凋亡密切相关, 本文就其相关研究的进展进行综述。

1 药物性牙龈增生与细胞增殖
1.1 药物对细胞增殖的影响

1.1.1 增殖相关蛋白质与细胞增殖 有学者推测, 细胞增殖相关蛋白质的表达水平变化可能参与药物性牙龈增生中的细胞增殖。许多文献[2, 3]表明, 编码增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)的基因和ki-67基因的表达水平与药物性牙龈增生中发生的上皮细胞和成纤维细胞增殖有密切联系, 这两种基因都是目前较为肯定的细胞增殖标志基因。

Cetinkaya等[4]研究了同源性磷酸酶-张力蛋白(phosphatase and tensin homolog deleted on chro-mosome ten, PTEN)与PCNA在环孢素A诱导药物性牙龈增生中的表达, 发现在药物性牙龈增生患者的牙龈组织中PTEN表达水平下降, 同时PCNA表达水平升高, 推测PTEN可能作为信号通路中的一种信号蛋白参与调节药物性牙龈增生中的细胞生长和死亡。

1.1.2 促炎症因子与细胞增殖 有研究发现, 药物性牙龈增生中的细胞增殖与唾液中的促炎症因子上升有关。白细胞介素(interleukin, IL)-6和转化生长因子(transforming growth factor, TGF)- β 1能影响环孢素A介导的药物性牙龈增生中成纤维细胞的增殖率[5]

Smad蛋白家族在将TGF-β 信号从细胞表面受体传导至细胞核的过程中起到关键性作用, 且不同的Smad介导不同的TGF-β 家族成员的信号转导。Smad与TGF-β 家族共同调节细胞生长、分化、凋亡等过程。Chen等[6]发现, 环孢素A可能通过影响TGF-β /Smad3通路参与细胞增殖, Smad3基因敲除和通路抑制因子miR-29b高表达能反转环孢素A诱导的细胞增殖增强。Smad7是TGF-β 信号通路中的抑制因子, Sobral等[7]发现Smad7高表达能抑制环孢素A诱导的成纤维细胞增殖, 其机制可能是通过抑癌基因p27调控的。

1.1.3 细胞周期与细胞增殖 有研究证明, 药物性牙龈增生中的细胞增殖与细胞周期的调控有关。细胞周期素依赖性激酶(cyclin-dependent kinase, CDK)以及细胞周期素(cyclin)能调控细胞周期的进程。CDK能通过磷酸化的方式抑制细胞周期负调节因子视网膜母细胞瘤蛋白(retinoblastoma protein, Rb)1, 使细胞由G1期进入S期[8]。Chiang等[8]通过免疫组织化学检测发现, 环孢素A刺激组中的细胞周期素D1、CDK4和Rb1阳性染色细胞多于对照组。

在另一项体外实验中, 环孢素A刺激后的人牙龈成纤维细胞中细胞周期素D1、CDK4和PCNA表达量增加, 推测细胞周期素D1、PCNA和CDK4协同增强了Rb1的磷酸化, 这可能说明, 在牙龈组织中, 环孢素A促进了细胞在细胞周期中从G1期向S期的转化, 从而促进细胞增殖。

此外, 受损的细胞会在G1或G2期发生停滞, 并在停滞期间开始修复。关于肿瘤发生机制的研究发现, 细胞停滞修复的功能异常可能诱导肿瘤发生。Takeuchi等[9]由实验结果推测, 苯妥英类药物诱导的药物性牙龈增生是由牙龈成纤维细胞G1期停滞的功能受到损伤引起的, 其机制可能是药物通过Rb1和磷酸化CDK2表达增加, 抑制了人牙龈成纤维细胞的G1期停滞。

1.1.4 上皮细胞-间充质转化(epithelial-mesenchy-mal transition, EMT)与细胞增殖 EMT是指上皮细胞通过特定程序转化为具有间质表型的细胞, 被证明可能影响药物性牙龈增生中的细胞增殖情况。Tsai等[10]的研究显示, 敲除Slug基因能抑制环孢素A介导的人牙龈成纤维细胞增殖。Slug是一种EMT调控因子, 其在许多纤维性病变中表现出水平明显上调。Lin等[11]报道, 环孢素A能促进EMT相关调节因子Snail的表达和人牙龈中成纤维细胞增殖, 沉默Snail基因则可以反转这一现象。

1.2 遗传因素影响药物性牙龈增生中的细胞增殖

近年来的研究[12]证明, 遗传因素能导致细胞对药物反应敏感性不同, 而产生对药物的个体差异。Takeuchi[13]在硝苯地平作用于牙龈成纤维细胞的研究中发现, 硝苯地平反应型患者较非反应型患者的牙龈成纤维细胞增殖更加活跃。进一步的研究发现, 与硝苯地平非反应型患者的牙龈成纤维细胞相比, 硝苯地平反应型患者的牙龈成纤维细胞可能对包括碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor, bFGF)在内的一些生长因子更加敏感, 所以造成了细胞周期素和CDK表达量增加, 随之影响细胞周期, 使反应型患者的细胞中由G0/G1期进入S期和G2/M期的数量较非反应型患者的细胞多。这些细胞周期调节因子的高表达可以缩短细胞周期, 促进细胞的增殖与分化。

2 药物性牙龈增生与细胞凋亡
2.1 药物对凋亡的影响

细胞凋亡主要通过2条半胱天冬酶(caspase)依赖途径发生:外途径与内途径, 其分别由细胞外信号与细胞内信号激发, 随之激活各自的启动因子半胱天冬酶8和半胱天冬酶9, 最终活化执行因子半胱天冬酶3, 诱导细胞凋亡。其中, 内途径由bcl-2家族蛋白质调控, 并受到肿瘤相关蛋白质P53的影响[14]

许多学者的研究都证明, 药物性牙龈增生中发生的细胞凋亡可经由内途径调控。Takeuchi等[15]的实验证明, 硝苯地平通过内途径异常调节细胞凋亡, 导致牙龈增生。 Ma等[16]发现, 环孢素A处理的大鼠牙龈上皮组织中, bcl-2表达上调, 半胱天冬酶3表达下调, 并提出环孢素A通过线粒体途径(即凋亡内途径)抑制牙龈上皮细胞凋亡, 认为附着龈上皮、游离龈上皮和结合上皮细胞中调节凋亡的机制各不相同。Mitic等[17]发现, 服用高剂量免疫抑制剂的患者的牙龈上皮组织中, 抗凋亡蛋白bcl-2的阳性表达广泛存在。王艳春等[18]实验证明, 低浓度硝苯地平能通过干扰正常人牙龈上皮细胞的bcl-2、baxp53基因的转录, 抑制牙龈上皮细胞的凋亡。

2.2 遗传因素影响药物性牙龈增生中的细胞凋亡

在细胞凋亡方面, 同样存在遗传机制导致的个体差异。Takeuchi等[15]发现, 在硝苯地平反应型细胞和非反应型细胞间, 由内毒素诱导的细胞凋亡情况存在差异。内毒素刺激后, 半胱天冬酶3和9的活性在非反应型细胞组明显增加, 而反应型细胞组没有变化。半胱天冬酶8的活性在两组细胞中都明显增加。反应型细胞可能通过减少促凋亡因子bax、细胞色素c、半胱天冬酶3和9的表达, 来抑制细胞凋亡。因此推测, 硝苯地平可能主要通过影响凋亡内途径参与细胞凋亡。

3 药物性牙龈增生中菌斑对细胞增殖和凋亡的影响
3.1 菌斑对细胞增殖和凋亡的影响

菌斑中存在的牙龈卟啉单胞菌(Porphyro-monas gingivalis)参与了多种牙周疾病, 研究表明牙龈卟啉单胞菌可经凋亡相关信号通路影响细胞凋亡。牙龈卟啉单胞菌感染人牙龈上皮细胞后, 半胱天冬酶8和9均被激活, 说明其通过内、外途径共同调控凋亡。与人牙龈上皮细胞不同, 牙龈卟啉单胞菌通过凋亡诱导因子(apoptosis inducing factor, AIF)途径诱导牙龈成纤维细胞发生凋亡。同时, 牙龈卟啉单胞菌可通过磷脂酰肌醇3-激酶(phosphati-dylinositol-3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B (protein kinase B, Akt)通路和Janus激酶(Janus kinase, JAK)/信号传导子及转录激活子(signal transducer and activator of transcrip-tion, Stat)通路阻断半胱天冬酶3的激活, 从而抑制凋亡。并且仅当2条通路均被抑制时, 才能解除牙龈卟啉单胞菌对凋亡的抑制作用[19]

细菌表面的内毒素及菌毛引起炎症后, 刺激细胞分泌大量炎症因子(如IL、生长因子等), 激活免疫细胞, 间接参与细胞增殖与凋亡。有学者[17]提出, 炎症可造成上皮损伤, 消除炎症可以减少凋亡, 减轻牙龈增生, 并且推测炎症能诱导凋亡, 随之发生上皮补偿性增生导致牙龈增生。Ogawa等[20]发现, 细菌可刺激人牙龈成纤维细胞产生炎症因子并激发免疫应答, 短时间暴露于内毒素中的人牙龈成纤维细胞产生IL-8增多, 延长暴露时间则使IL-8产生减少。而Fujita等[21]在对人牙龈上皮细胞的实验中发现, IL-8能诱导DNA合成、细胞迁移和下调成熟的半胱天冬酶3形成, 从而抑制细胞凋亡。

此外, 细菌内毒素能通过Toll样受体(Toll like receptor, TLR)激活免疫反应, 并且TLR2和TLR4最终都可激活核因子(nuclear factor, NF)- κ B。Gö lz等[22]实验证明, 牙龈炎样本的免疫组织化学检测结果显示NF-κ B增加。Schaumann等[23]也发现, 炎症因子IL-1β 刺激后的牙龈角化细胞细胞核中NF-κ B聚集。而NF-κ B与细胞的增殖、分化和凋亡密切相关。

3.2 药物性牙龈增生与菌斑的关系

有文献[24]报道, 相对于中间普氏菌和齿垢密螺旋体, 牙龈卟啉单胞菌的定植能力较强, 能抵抗牙周治疗, 而fimAⅡ 型的牙龈卟啉单胞菌是苯妥英钠诱导药物性牙龈增生发生的致病原。有关环孢素A诱导药物性牙龈增生的研究发现, 遗传因素会影响致病菌的定植, 增加罹患药物性牙龈增生的风险。细胞膜上内毒素受体CD14的多态性与红色复合体定植及龈沟液中IL-1β 的水平有关, 携带CD14-260CT+TT基因型的患者使用环孢素A后可能发生严重的牙龈增生[25]

菌斑引发的炎症微环境也可影响药物与细胞的相互作用, 调节细胞增殖与凋亡, 影响药物性牙龈增生的发生。Trackman等[26]提出, 在各类型的牙龈增生中都存在凋亡减弱和增殖增强的趋势, 其程度可能与炎症反应的本质有关。使用的药物不同, 牙龈组织中的炎性细胞的种类和数量不同, 导致的炎症反应存在差异。余方方[27]发现, 适宜浓度的苯妥英钠能促进人牙周膜成纤维细胞增殖, 并且其可能通过抑制内毒素刺激人牙周膜成纤维细胞产生炎症因子, 如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor, TNF)-α , 来拮抗内毒素对人牙周膜成纤维细胞的增殖抑制。韦艺等[28]在对牙龈炎症与药物性牙龈增生的关系的研究中发现, 高浓度环孢素A抑制人牙龈成纤维细胞增殖, 而炎症因子TNF-α 促进成纤维细胞增殖, 高浓度环孢素A与TNF-α 共同作用时, 成纤维细胞增殖增强, 故推测一定浓度的环孢素A放大了TNF-α 对成纤维细胞的增殖促进作用。

4 结束语

现已发现药物性牙龈增生中发生的细胞增殖可能与增殖相关蛋白质、炎症因子、细胞周期和EMT有关, 而细胞凋亡可能主要由内途径调控, 并且二者均受遗传因素的影响。但药物性牙龈增生的发病机制仍未完全明确, 影响增殖的几种途径是否存在交叉和互相影响?凋亡外途径是否在细胞凋亡方面起一定作用?不同药物产生的药物性牙龈增生中细胞增殖与凋亡的发生是否存在不同?因此, 研究不同药物诱导药物性牙龈增生的不同和共同发病机制, 有利于更深入地了解药物性牙龈增生, 并能为疾病的预防和治疗提供途径方法。

The authors have declared that no competing interests exist.

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