颌骨相关疾病中免疫微环境调控研究进展

    颌骨/牙槽骨是全身骨骼中改建最活跃的部分，具有其独特的生物学特征。相比于长骨，颌骨具有不同的发育来源以及骨化方式。体外培养的颌骨来源的间充质干细胞相比于长骨具有更强的成骨分化潜能，同时其成软骨分化和成脂分化潜能较低。
    在牙齿萌出并行使功能后，颌骨便承受持续的咬合应力刺激。生理性咬合应力的刺激对颌骨的正常发育和改建至关重要。有研究显示，颌骨所承受的咬合应力大小大概是长骨所受应力的两倍。应力刺激被证明可以激活免疫细胞从而促进免疫反应，因此颌骨与长骨间的应力差异可能会导致二者间不同的免疫微环境。
    另外口腔环境中存在着复杂的微生物群落，牙周微生物可以穿过牙周屏障从而影响牙槽骨。因此颌骨的免疫稳态可能直接受到口腔微生物的影响。在我们之前的研究中发现，颌骨中的巨噬细胞中M1型（促炎型）的比例更高，且其表达更高水平的细胞因子抑瘤素M（oncostatin-M, Osm），从而促进间充质干细胞成骨分化而抑制其成脂分化。同时Osm被报道是刺激成骨细胞分泌RANKL最重要的细胞因子之一，因此Osm在颌骨中的高表达也能调控破骨细胞活性参与颌骨改建重塑。
    由于颌骨处于有菌的口腔环境中，因此更加容易受到感染性疾病如牙周炎和根尖周炎的侵袭。对于颌骨炎症性疾病的成功控制往往决定了口腔临床治疗的长期效果。以下就骨免疫对颌骨相关疾病的调控作用进行综述。
    1.牙周炎
    牙周炎是最常见的颌骨炎症性疾病，被证明与多种全身疾病相关。牙周炎的病因复杂多样，受到环境因素和遗传因素的调控。牙龈卟啉单胞菌为慢性牙周炎的主要致病菌。龈下感染会导致多种宿主免疫反应，导致局部炎症浸润，刺激免疫细胞分泌细胞因子及炎症因子作用于成骨细胞和破骨细胞，最终导致牙槽骨破坏。
    单核巨噬细胞是参与牙周炎进展的重要细胞群体，在受到病原刺激后，单核巨噬细胞可通过膜受体识别病原体并被激活，分泌白介素（interleukin, IL）-1β和肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor, TNF）α等炎症因子刺激破骨细胞形成并抑制成骨细胞活性。巨噬细胞的耗竭可减轻牙龈卟啉单胞菌介导的牙槽骨丢失。另外，给予TNFα抑制剂也可以有效降低牙周炎中破骨细胞形成，从而减少牙槽骨吸收。
    T细胞，特别是CD4+的辅助性T细胞在牙周炎的进展中也起到重要的调控作用。Th1和Th17细胞被认为与牙周炎发展相关并参与对牙周细菌的免疫防御反应。而Th2和Treg则可以分泌IL-4、IL-10、转化生长因子（transforming growth factor, TGF）-β等细胞因子减缓牙周炎的炎症进展。另外，B细胞被报道可以分泌RANKL来促进破骨细胞形成。
    2.根尖周炎
    根尖周炎通常由延伸至根髓并导致其坏死的牙髓感染引起。牙髓组织的丧失导致免疫功能的下降，这使得微生物可以通过根管系统进入牙槽骨。根尖周病变被认为是宿主的免疫防御反应，以防止细菌感染从根管扩散到周围组织；根尖周病变在临床上可表现为根尖肉芽肿或根尖囊肿，其中以根尖肉芽肿最为常见。与牙周炎类似，根尖周病变中的大多数免疫细胞是淋巴细胞和巨噬细胞。
    根尖周微生物与根尖周组织中的巨噬细胞等抗原呈递细胞接触也会诱导促炎细胞因子的产生。根尖囊肿可以大量生长并导致根尖周组织和周围颌骨的破坏。相比于根尖肉芽肿，根尖囊肿组织中具有更高的M1型巨噬细胞浸润。根性囊肿的上皮最有可能来自马拉塞斯的上皮细胞残基。IL-1β和 IL-6 等促炎细胞因子可以作为上皮细胞的生长因子，可能促进根性囊肿的形成和发展。
    对于拔除受感染牙齿后的根尖周炎肉芽组织，有研究表明将肉芽组织保留在牙槽窝中不会影响牙槽窝愈合，甚至可能有助于牙槽骨骨骼重建。这提示在去除感染源后，病理性肉芽组织有希望转变为修复性肉芽组织，从而参与牙槽骨的再生修复。
    3.牙槽骨缺损修复
    牙齿拔除及囊肿刮除后造成的牙槽骨缺损是最常见的颌骨损伤形式。牙槽窝愈合过程可分为四个连续且经常重叠的阶段：血肿期、机化期、增殖期和改建期。在拔牙后，拔牙窝内会充满血液并形成血凝块作为组织修复的支架。在第2～3天，大量免疫细胞浸润到损伤区域并分泌大量细胞因子，募集其他间充质细胞参与损伤修复。
    然而炎症在骨损伤愈合中的作用具有两面性。一方面，创伤初始期短暂而局限的炎症对骨再生有益。而慢性炎症及扩大的感染则会显著抑制愈合过程和新骨形成。损伤部位的炎症会募集免疫细胞从而分泌细胞因子促进细胞增殖和分化。例如TGF-β、Osm、骨形态发生蛋白（bone morphogenetic protein, BMP）2等被证明可以由单核巨噬细胞分泌并促进成骨分化。炎症因子也被认为参与骨损伤修复。
    TNFα受体缺陷以及接受TNFα中和抗体给药的小鼠会表现出骨折愈合减缓。而给予低剂量TNFα则可以通过增加肌肉来源的基质细胞的募集和成骨分化来促进骨折修复。此外，炎性因子IL-6 敲除小鼠的骨愈伤组织矿化及成熟延迟。因此，适当的炎症有益于骨愈合。而在持续感染的骨损伤部位中，炎症被持续激活从而导致大量的免疫细胞聚集，释放大量的（interferon, IFN）γ和TNFα来诱导成骨细胞凋亡并阻碍成骨分化。细胞毒性CD8+ T细胞的耗竭会减轻损伤部位炎症，促进小鼠骨折愈合。这些研究表明过度的炎症会妨碍新骨形成，平衡的促炎与抗炎反应在颌骨正常愈合中具有重要作用。
    4.种植体骨结合
    理想的骨结合是牙种植成功的关键，依赖于种植体周围良好的成骨与免疫特性。种植体植入会引发宿主的免疫炎症反应，适当的免疫反应可形成促进成骨的微环境以提高骨结合，而不良的免疫反应则可能导致慢性炎症，影响骨结合。早期的免疫微环境与骨组织再生紧密相关。多种炎症细胞参与到种植体骨结合的早期免疫微环境中。种植体植入后，血液中的中性粒细胞转移到种植体表面激活，分泌趋化因子，诱导巨噬细胞、单核细胞、树突细胞和淋巴细胞到达损伤部位。巨噬细胞可受不同微环境影响极化为M1型和M2型。
    M1型巨噬细胞是TNFα、IL-6、IL-1β等促炎因子的主要来源，可诱导破骨细胞分化，加快骨吸收并导致种植失败。M2型巨噬细胞可分泌IL-4、IL-10等抗炎因子，并分泌血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）、TGFβ、BMP2等生长因子促进血管生成和新骨形成。
    通过调控M1型巨噬细胞向M2型转变可改善局部免疫微环境，促进新骨形成。目前研究表明，种植体表面改性可以调控种植体植入后的骨免疫反应，从而提高种植体植入后骨结合成功率。亲水性表面有助于M2型巨噬细胞极化，加速炎症细胞增殖相关基因的下调。
    相比于平滑的钛表面，具有微纳米结构的钛种植体也可以改善巨噬细胞极化，抑制种植体周围炎症反应，促进成骨细胞分化和骨组织愈合。另外，在种植体表面加载Zn、Sr、Si等生物活性元素也可改善种植体周骨免疫微环境，达到更好的骨结合效果。
    5.药物性颌骨骨坏死
    药物性颌骨骨坏死最常见于接受抗骨吸收治疗（双膦酸盐）的患者中。除了双膦酸盐类药物外，RANKL单克隆抗体地诺单抗，VEGF单克隆抗体贝伐单抗及VEGF抑制剂舒尼替尼也被发现可以引起颌骨骨坏死。破骨细胞活性下降导致的骨重塑紊乱以及血管生成受抑制可能是药物引起颌骨骨坏死的主要原因。局部炎症浸润已经被证明是药物性颌骨骨坏死的病理特征。
    在颌骨骨坏死区域中可以检测到多种细菌的浸润。双膦酸盐被证明既能减弱免疫细胞对细菌的防御作用，又会刺激免疫反应过度激活，从而诱导局部炎性损伤，抑制成骨细胞活性。唑来膦酸可激活Toll 样受体4（Toll-like receptor 4, TLR4）信号通路从而增加M1型巨噬细胞极化。阻断TLR4可以减少唑来膦酸介导的巨噬细胞M1型极化及拔牙后颌骨骨坏死的发生率。
    双磷酸盐类药物对包括巨噬细胞在内的免疫细胞也具有一定毒性，在体外可以抑制巨噬细胞的增殖并促进其死亡。因此双磷酸盐类药物处理对于颌骨骨坏死发生中的骨免疫调控影响机制有待更深入的探究。
    6.展望
    近年来，骨免疫学的快速发展揭示了骨骼系统和免疫系统之间的密切联系。颌骨由于其所处的口腔环境相比于其他骨骼具有一些独特特征。颌骨更容易受到慢性炎症的影响而发生骨流失。在控制感染源的基础上，针对于颌骨病理免疫靶点进行调控可作为治疗颌骨感染性疾病的有希望的治疗手段。