ECM過度積聚與環孢素A誘發牙齦增生的相關性的研究進展

　　環孢素A（cyclosporin A,CsA）是一種強效免疫抑制劑，廣泛應用于器官移植后抗排斥，及自身免疫性疾病的治療。CsA誘導的牙齦肥大（CsA induced gingivalo vergrowth,CIGO）屬于藥物性牙齦增生（drug induced gingival overgrowth,DIGO），是指長期服用CsA而引起的牙齦外形肥大，輕者影響美觀，重者影響咀嚼、發音，甚至還會造成患者心理障礙。此外，因齦袋內菌斑積聚所致的牙齦炎癥還能加速和加重CIGO的發展，增加本已免疫功能低下患者系統感染的風險，對健康造成嚴重危害。CIGO是以細胞外基質（extracellular matrix，ECM）過度積聚為主要病理特征的牙齦慢性增生性炎癥。但CIGO的具體發生機制目前尚不清楚，也無理想的預防和治療方法。

　　20世紀80年代，細胞外基質金屬蛋白酶誘導劑（extracellular matrix metalloproteinase inducer,EMMPRIN/CD147）和CsA結合蛋白親環素A（cyclophilin A，CyPA）被相繼發現。隨著對CD147和CyPA生物學功能特點及相互之間關系認識的不斷深入，為人們進一步研究CIGO的發病機制提供了新的視角和思路。本文聚焦CsA與其胞內受體CyPA、CyPA與其胞外受體CD147以及兩者相互作用的效應蛋白基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases,MMPs），就ECM過度積聚的原因作一綜述，以期加深人們對CIGO發病機制的認識。

　　1.風險因子

　　局部、系統、個體易感等因素均與CIGO發病有關，但目前仍不清楚，部分個體易患，而部分個體則不受CsA影響；CIGO一般不累及附著齦及牙周膜，也不發生在無牙頜或無牙區。各種風險因子的流行病學調查包括年齡、性別、CsA劑量和血藥濃度、用藥持續時間、口腔衛生、伴隨用藥、個體易感因素等。目前公認的相關性最強的風險因子是牙菌斑及其誘發的炎癥、血清CsA濃度、與抗高血壓藥鈣通道阻止劑（calcium channel blockers，CCB）伴隨用藥。

　　在相關研究工作中發現，牙菌斑指數、齦乳頭出血指數、血清CsA濃度與CIGO的嚴重程度密切相關。但牙菌斑的積聚和CIGO的發生何為因果仍有爭議。大部分橫斷面統計結果顯示，牙菌斑指數、牙齦出血指數與CIGO的嚴重程度呈正相關，但CIGO本身也有助于牙菌斑在齦袋內蓄積，并阻礙牙菌斑的清除，加劇牙齦炎癥。因此，牙菌斑與CIGO之間的因果關系在橫斷面研究中并不能得到正確顯示。大樣本、縱斷面統計分析對于明確二者之間的關系有一定幫助。

　　近年來，部分基因的多態性和不同表型也已被作為潛在風險因子加以研究，如白細胞介素-6（Interleukin-6，IL-6）、MMP-3、P糖蛋白基因MDR1、人白細胞抗原（human leucocyte antigen，HLA）、細胞毒性T淋巴細胞抗原-4（cytotoxict-lymphocyte antigen 4，CTLA-4）等，結果各有不同，部分甚至是相互矛盾的。將基因的多態性作為風險因子的關鍵是如何確定目標基因，目前還未辨認出哪種基因的多態性與CIGO發病強相關。因此，尋找潛在的風險因子仍然是該研究領域的重點。

　　2.膠原代謝失衡

　　牙齦成纖維細胞不僅具有活躍的自身更新能力，而且具有合成和降解膠原等基質的功能。只有合成和降解之間保持平衡，牙齦組織才能保持其正常的外形和功能。牙齦結締組織中蛋白質總量的60%是膠原，Ⅰ型膠原構成了固有層的大部分，而MMPs是負責ECM塑形和降解的主要酶系，在生理pH值情況下，以鋅依賴的方式可降解絕大部分ECM和基底膜。CIGO中牙齦成纖維細胞的膠原合成增多、降解減少，是導致ECM過度積聚的原因。因此，有關膠原代謝紊亂的研究是CIGO發病機制研究的另一個熱點。膠原合成受多種促纖維生長因子的調節，如轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）、血管緊張素Ⅱ（angiotension Ⅱ，AngII）等另外，CsA本身以及牙菌斑對膠原合成以及炎癥反應有促進作用。

　　Morton等發現，CsA可使牙齦成纖維細胞IL-6的分泌增加，而IL-6本身就具有促進膠原和氨基葡聚糖合成的作用。事實上，牙齦結締組織中IL-6表達增加已被視作為CIGO中牙齦成纖維細胞的一個代謝特征。而膠原降解的途徑有細胞內、外兩條，細胞外途徑主要由成纖維細胞分泌的MMPs作用于膠原纖維，使其降解；細胞內途徑則由細胞內的溶酶體組織蛋白酶對膠原纖維進行吞噬，消化。Pattamapun等研究發現，牙周致病菌可活化MMPs。但Chiu等發現，CsA抑制了牙齦組織中MMPs的表達和活化。Kuo等在之前研究的基礎上，采用成纖維細胞和巨噬細胞共培養的方法，觀察在有無牙齦卟啉單胞菌脂多糖（porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide，Pg-LPS）存在的情況下，CsA對MMPs活性的影響。結果表明，炎癥細胞、Pg-LPS可增加MMPs活性，但CsA可在炎癥條件下抑制MMPs的活性，導致ECM過度積聚，是CIGO發病的原因之一。

　　牙齦成纖維細胞膠原吞噬能力下降是CIGO的另一個致病因素。成纖維細胞膠原吞噬功能在結締組織基質改建中也是必不可少的，受多因素影響，如磷酸酶、蛋白酶等。其主要機制是整合素α2、β1亞單位和鈣離子的異常，整合素α2、β1高表達抑制了成纖維細胞吞噬膠原的功能而致使大量Ⅰ型膠原聚集；鈣離子降低也可使整合素α2和β1亞單位的結合力下降而導致成纖維細胞膠原吞噬能力降低。

　　在眾多相關研究中，有關MMPs的研究較為深入，并在兩方面取得一致意見：CIGO與細胞外基質的過度沉積有關，而不是成纖維細胞數量的增加；牙齦組織中膠原積聚主要與膠原降解缺乏有關，部分是由MMPs介導的分解途徑失衡所致。然而，目前仍不清楚CsA通過何種途徑影響MMPs的表達和活性，最終導致ECM的過度沉積。

　　3.CD147與MMPs的關系

　　CIGO是以ECM過度積聚為主要特征的慢性增生性炎癥，而MMPs是維持正常牙齦ECM穩態的主要酶系，MMPs的表達和活性降低，能使ECM過度積聚、導致牙齦組織增生。Biswas將腫瘤細胞與成纖維細胞共培養時發現，腫瘤細胞表面有一種能夠誘導成纖維細胞表達MMP-1的蛋白，并與腫瘤侵襲、轉移有關，稱之為腫瘤細胞來源的膠原酶刺激因子（Tumor Cell-Derived Collagenase Stimulator Factor,TCSF）。進一步研究發現，TCSF是一種在所有類型細胞表面都有表達的I型跨膜糖蛋白，與免疫球蛋白超家族具有高度的同源性，能誘導多種MMPs（MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-9和MMP-11）表達。上述發現導致后來將其更名為細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子（extracellular matrix metaloproteinase inducer，EMMPRIN，又稱CD147）。此后，CD147與MMPs的關系引起廣泛關注，研究內容多涉及腫瘤的侵襲和轉移、各種急慢性炎癥等，并且發現CD147誘導MMPs表達還需有CyPA的參與。

　　Wang等在不同動物模型中用抗CyPA抗體來治療風濕性關節炎，發現CyPA的阻斷顯著抑制了滑膜炎的發生。He等研究中指出牙周炎模型中隨著牙周炎的發展，CD147和CyPA表達量增加。

　　4.CyPA與CD147的相互作用

　　Handschumacher等首次從牛胸腺中提取得到CyPA。此后，人們陸續從各種組織和器官中分離獲得CyPA。CyPA是CyP家族重要成員，廣泛存在于各種細胞內且高度保守，是免疫抑制藥物CsA在細胞內的作用靶點，介導CsA發揮免疫抑制作用，它在細胞和體液中的含量直接影響CsA的藥效發揮。

　　目前，至少有15個CyP家族成員被發現，各自發揮獨特的功能，但它們的功能均能被CsA阻斷。近年來，隨著人們對CD147和CyP研究的不斷深入，尤其是對二者之間相互作用關系研究的深入，對它們的生物學功能又有了新的認識與補充。Pushkarsky等發現，CyP60作為一種伴侶蛋白將CD147從內質網運送到細胞表面發揮作用，CsA可減少CD147在細胞表面的表達，但不改變CD147在胞內的總體表達水平，提示，這種阻止發生在從內質網向漿膜運輸的過程中。

　　起初，CyPA只是作為CsA的細胞內受體被認識。后發現在炎癥反應過程中，CyPA可由炎癥和死亡細胞釋放至細胞外組織間隙。在包括膿毒癥、類風濕性關節炎、糖尿病、急性冠脈綜合征、慢性腎病等炎性疾病中，血清和關節液中的CyPA濃度是升高的。細胞外CyPA通過與細胞表面受體CD147結合，在細胞趨化、細胞信號級聯中發揮多種功能。細胞外CyPA與CD147的相互作用在小鼠急性肺損傷模型、實驗性牙周炎、載脂蛋白E缺乏動脈粥樣硬化小鼠模型及類風濕性關節炎的研究中得到了很好的闡述。CyPA-CD147相互作用的主要貢獻是通過募集白細胞到炎癥組織并刺激MMPs產生來啟動和/或促進炎癥反應。

　　在牙周病動物模型研究中發現，炎性牙齦組織中高度表達CyPA和CD147，并持久集中于浸潤的巨噬細胞和淋巴細胞上，同時炎性牙齦組織也顯著增加MMPs表達，提示CyPA與牙周炎的炎性浸潤和牙槽骨喪失有一定關系，CyPA-CD147的相互作用可參與該病的病理過程。Seizer等發現，CyPA與CD147結合以及由此引發的MT1-MMP，MMP-9表達上調與動脈粥樣硬化斑塊易破損脫落有關。

　　Yang等發現在類風濕性關節炎中，關節滑液內的CyPA水平與中性粒細胞數量有明顯的相關性，且增多的CyPA直接與巨噬細胞表面的CD147結合，上調MMP-9的表達，從而促進關節內骨組織破壞。因此，CyPA與CD147是配體和受體的關系，兩者的相互作用主要涉及白細胞募集和MMPs的表達和活化，并且兩者的相互作用可被CsA削弱。

　　5.CsA對CyPA-CD147相互作用的影響

　　CsA除了具有特異性抑制發揮T細胞免疫抑制功能作用外，還有抗炎作用，但兩者的作用途徑不同。CsA與胞內受體CyPA形成的復合物與鈣調磷酸酶（calcineurin，CN）結合，非競爭性抑制其受鈣離子激活并促進免疫反應所需的由基因編碼的細胞因子和蛋白表達的絲氨酸-蘇氨酸磷酸酶。在部分炎性疾病中，CsA通過阻斷CyPAP-CD147的相互作用而發揮抗炎作用。Seizer等通過鼠急性肺損傷模型研究發現，細胞外CyP通過募集中性粒細胞到損傷部位，明顯有助于炎癥反應，但用抗CD147抗體或CsA類似物（SDZNIM811）可顯著減輕炎癥反應。在LPS誘導的急性肺損傷小鼠模型中，應用CD147抗體或CsA，能夠減少炎癥組織中50%的中性粒細胞滲出，減輕病變組織的炎癥反應。與其他炎性疾病不同的是，在CIGO中CsA似乎并沒有發揮明顯的抗炎作用。

　　Suzuki等在研究由CsA和苯妥因鈉調制的炎癥反應時發現，用合成的Toll樣受體（Toll-like receptor，TLR）的配體刺激人牙齦成纖維細胞后，CsA可增加人牙齦成纖維細胞IL-6和IL-8的產生和CD54的表達，提示CsA在人牙齦成纖維細胞中陽性調節TLR介導的炎癥反應。Jiang在CIGO臨床研究中發現，CIGO患者及CsA用藥者血清CyPA濃度明顯低于正常對照組，并且血清CyPA濃度與CIGO嚴重程度呈明顯的負相關，血清CsA與CyPA濃度比值、菌斑指數和齦乳頭出血指數與CIGO嚴重程度呈明顯的正相關，提示CsA在炎癥環境中可阻滯減少了CyPA向細胞外釋放，減少了與CD147結合，使得MMPs的分泌和活性降低，細胞外基質過度積聚，引起牙齦增生。

　　Yan的研究結果表明，在類風濕關節炎中，CsA能通過與CyPA結合來阻斷CyPA-CD147相互作用，同時CsA在有無CyPA的參與下均能通過減少THP-1細胞表面CD147的表達來降低MMP-2和MMP-9的表達和活性。Fu通過實驗性牙周炎模型發現，CsA能降低CD147以及MMPs的表達和活性，提示CsA在炎癥環境中可通過降低細胞表面CD147的表達來降低MMPs的表達和活性，從而導致牙齦組織ECM積聚。因此，CsA主要是通過阻止CyPA與CD147結合來降低MMPs的表達和活性。

　　綜上所述，CsA除通過促進牙齦成纖維細胞分泌IL-6來增加膠原和氨基葡聚糖合成外，還能在人牙齦成纖維細胞中陽性調節了TLR介導的炎癥反應，并且通過對CyPA-CD147相互作用的阻斷來抑制MMPs的表達和活性，在炎癥環境中出現膠原合成增多、降解減少是ECM過度積聚導致CIGO發病的原因。因此，聚焦CsA、CyPA、CD147以及MMPs相互之間的關系進行深入研究，明確CsA影響CyPA-CD147相互作用的具體作用機制，有望部分闡明CIGO的發病機制。