骨免疫在口腔疾病中的作用研究进展

    在骨吸收性疾病中，成骨细胞与破骨细胞平衡的破坏被认为是惟一可能的原因，而自从骨免疫的概念被提出后，越来越多的研究开始倾向于免疫反应与骨吸收相互作用关系，并逐渐发现与之相关的疾病和作用机制，本文就骨免疫的机制以及与其相关的口腔疾病做一综述。
    1.骨免疫学
    骨髓是造血的主要场所，含有造血干细胞、髓样和淋巴样祖细胞以及成熟的免疫细胞（包括B细胞、中性粒细胞、巨噬细胞和T细胞）。骨和免疫细胞共享同一个微环境并相互作用，而且也共享多种分子如细胞因子、趋化因子、转录因子和信号因子。骨骼属于骨骼系统，支撑身体并使其能够运动，骨骼中的骨髓存在着造血干细胞以及骨祖细胞，因此骨骼也起造血或免疫器官的作用。
    炎症引起免疫系统的紊乱，导致调节骨骼免疫的细胞和细胞因子的聚集，引发免疫反应。炎性细胞因子如肿瘤坏死因子（TNF）-α、白细胞介素（IL）-1、IL-6和IL-17在急性和慢性炎症中至关重要，是骨吸收的强诱导剂；同时骨组织细胞也可激活免疫系统。研究骨骼系统与免疫系统双向关系的学科，即为骨免疫学。
    2.骨免疫相关信号通路
    2.1 RANK-RANKL-OPG信号通路
    在长期的关于骨与免疫系统关系的研究中，目前被研究最多以及最明确的信号通路即为RANK-RANKLOPG信号通路：核因子κB受体活化因子配体（RANKL）属于TNF跨膜蛋白超家族成员；核因子κB受体（RANK），由TNF 受体sf11a基因编码，是RANKL的惟一受体，巨噬细胞集落刺激因子（MCSF）诱导破骨细胞前体细胞上的RANK并支持其增殖，与RANKL结合促进RANK三聚化并激活细胞内信号传导，RANKL/RANK信号被骨保护素（OPG，由Thfrsf11b基因编码，充当诱饵受体，能与RANKL结合并阻止其与RANK的相互作用，OPG在骨细胞和免疫细胞中由几种细胞类型表达，并微调RANKL与RANK之间的相互作用）抑制。而同时，RANKL还是破骨细胞生成的核心角色：当巨噬细胞/树突细胞祖细胞接受RANKL刺激时，破骨细胞分化过程被启动，随后，多核破骨细胞通过前破骨细胞的细胞与细胞间融合形成，为骨吸收做准备。
    2.2 SPHK1-S1PR1信号通路
    Xiao等在研究与巨噬细胞共培养的兔骨髓间充质干细胞中发现了诱导性鞘氨醇1磷酸酯受体1（S1PR1），表明在感染诱导的炎症下，炎性巨噬细胞源性分泌因子与骨髓间充质干细胞相互作用诱导鞘氨醇激酶1（SPHK1）活性骨髓间充质干细胞形成，从而促进鞘氨醇1-磷酸（S1P）分泌，其以自分泌的方式诱导S1PR1在骨髓基质细胞中的表达。因此，巨噬细胞和骨髓间充质干细胞之间的相互作用激活的SPHK1-S1PR1 信号通路可作为骨免疫的重要通路之一。
    2.3 Hippo-YAP信号通路
    Hippo-YAP（Yes-associated protein，Yes相关蛋白）参与细胞对细胞外基质的生物力学反应机制，具体地说，是低细胞外基质抗性导致抑制YAP/TAZ（具有PDZ结合基序的转录共活化蛋白）的激活，而高细胞外基质抗性刺激YAP/TAZ 核易位。对溶血磷脂酸与Hippo-YAP信号相互作用的一系列研究认为是Hippo通路的上游信号，与G蛋白偶联受体（GPCRs）结合，调节下游效应物YAP的活性，进而介导基因表达和细胞行为；同时，Hippo还参与成骨细胞、破骨细胞的相关信号级联。
    3.骨免疫与口腔相关疾病
    3.1 牙周炎
    牙周炎始于多微生物协同作用和菌群失调，炎性骨吸收的相关机制目前还未完全明了。da Motta等研究发现，调节性T细胞参与了牙周炎患者骨组织吸收破坏过程，证明T细胞在牙周炎进程中起到促进作用。相较于T细胞，B细胞在牙周炎中的作用比较多样，B细胞缺陷小鼠在牙龈卟啉单胞菌的刺激下会发生牙槽骨丧失，而牙龈中产生的B细胞会减轻炎症及牙槽骨吸收，表明在牙周炎中B细胞可能会起到双向作用。
    Han等的研究显示，牙周炎患者记忆B细胞中RANKL表达增强，且记忆B细胞通过RANKL导致破骨细胞生成，从而加剧了牙周炎。而除了成骨细胞和破骨细胞，近些年很多研究把目光转向了骨组织细胞中的另一类——骨细胞，与前两者不同，只有骨细胞存在于骨组织内。Hu等研究发现，在牙周炎中骨细胞产生大部分的RANKL，而不是T/B细胞。
    3.2 根尖周炎
    在根尖周炎中，趋化因子CXCL12在炎症浸润区显著增加，且会导致肥大细胞持续性聚集，形成特有的肥大细胞-CXCL12 通路，此外，热休克蛋白27等炎症因子也参与其中，这些前吸收信号都为后续骨细胞直接通过分泌破骨细胞或者间接通过进入细胞凋亡调节炎症进程提供基础，免疫系统平衡的破坏最终导致根尖周炎的形成；而在牙髓病再生治疗领域，Kato等研究发现前述S1PR1途径与S1PR2在骨水平维持方面起互补作用，由于S1P增强了多能干细胞的成骨分化，预计S1P将激活干细胞分化潜能，以产生形成硬组织的细胞，从而为牙髓再生提供可能性，达到重建根尖周炎吸收的牙槽骨的目的。
    3.3 药物相关性颌骨骨坏死
    药物相关性颌骨骨坏死作为癌症相关疾病治疗后的一种严重不良反应，本质上也是一种炎症相关的成骨细胞与破骨细胞平衡的破坏。γδ T细胞（一种非典型T细胞）是介导骨再生的重要细胞，且具有抗血管生成的特性，而在药物相关性颌骨骨坏死的患者中，此类细胞明显减少，表明在疾病过程中存在炎症与骨平衡之间的相互作用。
    同时，在双膦酸盐的治疗过程中，IL-6和IL-36α的表达升高，IL-6随后激活信号传导及转录激活蛋白（STAT3）通路；而IL-36α激活细胞外调节蛋白激酶（ERK）信号通路，随后抑制TGF-β1易位和SMAD信号通路。此外，TOLL样受体4（TLR-4）介导的大噬菌体极化参与小鼠双膦酸盐相关性颌骨坏死的发病机制。因此，多种信号通路可能参与本病的发病机制。
    3.4 颌面部骨肉瘤
    颌面部骨肉瘤是主要累及下颌骨的牙槽嵴和上颌骨后部区域的疾病，是在自然骨环境中发展的骨形成肿瘤。研究证明RANK与RANKL的相互作用仍在骨肉瘤中起关键作用。Alvarez等研究发现，虽然RANK并没有直接刺激肿瘤细胞的增殖，但极可能是微环境中细胞（如骨微环境中RANKL/RANK/OPG的表达细胞——T/B细胞等）的间接作用导致肿瘤性骨吸收；另外，Marley等通过研究RANK与RANKL在犬骨肉瘤中的表达，发现了在用OPG处理的骨肉瘤细胞中，包括核因子κB在内的细胞质信号转导蛋白的增殖和磷酸化，而后者在免疫系统中也被发现有作用。
    Heymann等研究发现，RANKL/RANK/OPG系统既可直接通过骨肉瘤细胞表面的RANK，又可间接通过调节破骨细胞活性、肿瘤血管形成来调控骨的形成与吸收，证明骨免疫在骨肉瘤形成和进展中的作用。
    3.5 颞下颌关节炎
    颞下颌关节炎患者的关节滑液中RANKL/OPG比例增加，可能的主要原因是OPG水平降低，辅助性T细胞17优先黏附于成熟破骨细胞，其分泌的低水平RANKL能诱导骨从移动的非吸收性破骨细胞表型向静止的骨吸收性破骨细胞表型快速转化，进而导致骨吸收；Monasterio等研究表明，在来自颞下颌关节（TMJ）的关节滑液中检测到较高水平的IL、干扰素（IFN）-γ、TNF-α 等炎症因子，同时在TMJ 组织中检测到IL-22水平的增加与骨吸收前因子RANKL的表达增加和关节骨退化迹象的检测增加有关，提示了在TMJ中免疫系统与破骨细胞互相之间的可能联系；Bonato等的随机对照实验也证明了TMJ与RANK和OPG之间的关联。
    4.总结
    免疫系统与骨组织细胞的关系十分密切，因此才会衍生出骨免疫这一概念。本文在叙述骨免疫相关机制的基础上总结了其在口腔相关疾病中的研究进展，这些研究表明某些口腔疾病可能是骨组织与免疫系统双向调节作用的结果，提示在治疗这些疾病的过程中要同时考虑到二者的互相影响，而不是单从一方面制定治疗计划，也为未来这些疾病的预后判断提供辅助性的依据。