消退素E1抑制牙周炎及促进牙周组织重建的作用

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1114

摘要/Abstract

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文题释义：
整合素：是广泛分布于细胞表面的跨膜蛋白，是细胞外基质的主要受体，介导细胞黏附。还能参与细胞增殖、分化、凋亡等多种活动，在细胞外基质和细胞骨架间提供生理性链接。其功能多样，在止血、血管形成、肿瘤、瘢痕、骨形成等众多疾病中起重要作用。
消退素E1(Resolvin E1，RvE1)：是消退素家族中的主要成员之一。消退素主要源于二十碳五烯酸( Eicosapentaenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)酶促转化，分为两大类：DHA在阿司匹林诱导下生成D系列消退素(Resolvin D，RvD)，共有10余种异构体分子；EPA经酶促转化生成RvE，主要包括消退素E1、RvE2和RvE3，其中消退素E1是最先发现的，也是目前研究的热点。

摘要
背景：E-系列消退素1(Resolvin E1，RvE1)能有效抑制炎性细胞浸润、诱导巨噬细胞吞噬体内有害物质等，促进炎症消退的作用，在实验性牙周炎病理转归中的效果已经得到初步证实。
目的：综述了消退素E1对牙周炎病理转归的促进作用及潜在的意义。
方法：以“消退素E1，牙周炎，白细胞，血小板，活性氧，巨噬细胞，炎性因子，成骨细胞，破骨细胞”和“Resolvin E1, Periodontitis，leukocyte，platelet，reactive oxygen species，Macrophages，inflammatory factor，osteoblast，osteoclast”为关键词，检索PubMed数据库、中国生物医学文献库(CBM)和中国知识资源总库(CNKI)系列数据库1996年至2018年间收录的消退素E1与牙周炎相关文献33条，分析消退素E1对牙周炎修复和再生的研究进展。
结果与结论：目前临床途径尚不能有效解决牙周组织炎性反应、不可逆性丧失等难题，迫切需要有效途径控制炎症反应、恢复牙周重建。近年来大量研究显示消退素E1在牙周炎动物及细胞模型病理转归中具有良好的效果。消退素E1作为特定G蛋白偶联受体(趋化素受体23，白三烯B4受体1)的激动剂或部分激动剂，可以引发一系列细胞特异性反应，反向调节炎症进展，将可能为牙周炎病理转归提供新的方向。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0003-0901-9237(蔡智国)

关键词: 牙周炎, 炎症因子, 牙周重建, 整合素, 细胞外基质, RvE1, E-系列消退素1, 吞噬体, 细胞骨架

Abstract:

BACKGROUND: Resolvin E1 can effectively inhibit inflammatory cell infiltration and induce macrophages to
swallow hazardous substances, and thus alleviates inflammation. Moreover, its effect on improving periodontitis has been preliminarily confirmed.
OBJECTIVE: To review the effects of resolvin E1 on promoting the pathologic regression of periodontitis and its potential significance.
METHODS: Articles addressing resolvin E1 and periodontitis published from 1996 to 2018 were retrieved from PubMed, CBM and CNKI databases. The keywords were “resolving E1, periodontitis, leukocyte, platelet, reactive oxygen species, macrophages, inflammatory factor, osteoblast, osteoclast” in English and Chinese, respectively. Thirty-three articles were included to analyze the research advance regarding resolvin E1 in the repair of periodontitis and tissue regeneration.
RESULTS AND CONCLUSION: At present, the clinical therapeutic pathway cannot solve the inflammatory reaction and irreversible loss of periodontal tissue effectively, so an effective way to control the inflammatory process and treat periodontitis is urgently needed. In recent years, a large number of studies have shown that resolvin E1 has a good therapeutic effect on periodontitis in animals and cell models. Resolvin E1, as an agonist or partial agonist of specific G protein-coupled receptor (chemokine receptor 23, leukotriene B4), can trigger a series of specific responses and reverse inflammation progression, which may provide a new direction for inversing the pathology of periodontal disease.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Periodontitis, Inflammation, Pathology, Tissue Engineering

中图分类号:

R496

蔡智国，刘琪，都沙沙，杨琨. 消退素E1抑制牙周炎及促进牙周组织重建的作用[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(11): 1794-1798.

Cai Zhiguo, Liu Qi, Du Shasha, Yang Kun. Resolvin E1 inhibits periodontitis and promotes reconstruction of periodontal tissue[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(11): 1794-1798.

图/表（结果） 1

2.1 消退素E1合成消退素E1是消退素家族中的主要成员之一。消退素主要源于二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)酶促转化，分为两大类：DHA在阿司匹林诱导下生成D系列消退素，共有10余种异构体分子；EPA经酶促转化生成消退素E，主要包括消退素E1、消退素E2和消退素E3，其中消退素E1是最先发现的，也是目前研究的热点。消退素E1来源包括两条跨细胞途径：①阿司匹林诱导局部炎性组织血管内皮细胞中环氧化酶2乙酰化，进而促进EPA转化为消退素E1前体分子18R-HEPE，并从内皮细胞中释放出来，在中性粒细胞产生的5-脂氧合酶催化下，迅速转化为消退素E1^[3]；②消退素E1也可以通过微生物中细胞色素P450途径产生：存在于细菌、真菌和病毒等不同类型微生物中的细胞色素P450诱导18R-HEPE产生，在白细胞介导下转化为消退素E1；细胞色素P450还可以修饰白三烯B5，经5-脂氧合酶催化转化为消退素E1。此外，白色念珠菌也可以自主合成消退素E1，与人体细胞合成的消退素E1化学结构完全相同，但白念珠菌是在没有其他伴侣协同作用下产生的^[4]。见图2。

2.2 消退素E1受体消退素E1主要有两种G蛋白偶联跨膜受体：趋化素受体23和白三烯B4受体1。炎性组织中消退素E1与白三烯B4受体1或趋化素受体23特异性结合，以自分泌和(或)旁分泌的方式作用于靶细胞，并通过位点特异性代谢在局部失活^[5]。

消退素E1与趋化素受体23结合，诱导巨噬细胞和树突状细胞向炎性组织迁移并分泌细胞因子，如白细胞介素10，γ-干扰素等^[6]，抑制炎症反应。趋化素受体23是一种趋化因子，主要在单核细胞、巨噬细胞和成骨细胞中表达。此外，消退素E1还能诱导核糖体蛋白S6磷酸化，磷酸化的核糖体蛋白能促进单核细胞和巨噬细胞产生^[7]。

白三烯B4受体1在中性粒细胞和破骨细胞中高表达，消退素E1与白三烯B4受体1结合发挥促炎症消退作用。白三烯B4受体1是白三烯B4的高亲和力受体，白三烯B4主要由白细胞产生，能诱导中性粒细胞、嗜酸性粒细胞等白细胞活化，并向炎性组织中迁移。消退素E1和白三烯B4相互竞争与白三烯B4受体1结合，阻断白三烯B4介导的促炎信号，从而抑制白细胞活化和局部浸润。此外，在白三烯B4表达受到抑制时，消退素E1也能下调某些胞内介质存活信号，如中性粒细胞颗粒酶、髓过氧化物酶等，促进白细胞凋亡。

2.3 消退素E1在实验性牙周炎症病理转归的作用牙周慢性炎症是牙周组织丧失的最主要原因^[8]。宿主防御微生物入侵时，白细胞和多形核中性粒细胞释放大量促炎介质，如活性氧和酶等，进一步加剧了组织破坏。消退素E1与受体结合，可抑制白细胞浸润、血小板聚集和细胞因子的产生，调节巨噬细胞吞噬功能以及牙槽骨代谢等多方面促进炎症消退，对牙周炎病理转归具有积极促进作用。

2.3.1 消退素E1对白细胞浸润的影响牙周组织中白细胞浸润可能源于龈下微生物持续刺激，有证据表明消退素E1可以在一定程度上负调节这一过程。消退素E1与巨噬细胞上表达的GPR120受体特异性结合，抑制Toll样受体介导的白细胞浸润^[9]。龈下微生物持续刺激，Toll样受体通过识别微生物生物膜中共有分子，如脂多糖、脂蛋白和脂肽酸等，诱导炎性组织分泌趋化因子，进而招募大量白细胞聚集。与健康个体相比，牙周炎患者牙龈组织中白细胞数量显著升高^[10]，寿命长，但趋化精度低^[11]。酵母多糖诱导的腹膜炎小鼠的腹腔渗出液中，给予消退素E1可使白细胞(主要是中性粒细胞)浸润减少50%^[12]，这可能是消退素E1上调了白细胞黏附分子表达，诱导白细胞黏附于内皮细胞表面，降低了白细胞的趋化速度，从而减少白细胞浸润。

消退素E1通过下调外周血中性粒细胞和单核细胞中L-选择素和整合素CD18的活性，降低内皮细胞对白细胞的亲和力，从而抑制白细胞与内皮细胞反向受体结合。L-选择素能诱导白细胞与内皮细胞相互作用，趋化因子则能诱导整合素高表达，使白细胞获得高亲和力状态^[13]。Fredman等^[14]报道了整合素在局限型侵袭性牙周炎患者外周血中性粒细胞和单核细胞中表达升高，表明局限型侵袭性牙周炎患者全血中部分静息白细胞也加入了体循环。活体显微镜也证实，适量消退素E1能使白细胞滚动下调40%^[15]。此外，大鼠结扎性牙周炎模型实验也表明，消退素E1局部治疗能明显抑制牙龈组织中炎性细胞浸润和炎症相关基因的表达^[16]。说明消退素E1能阻断白细胞趋化和黏附过程，抑制牙周组织炎性反应，是炎症消退的关键因子。

2.3.2 消退素E1对血小板的影响消退素E1与血小板上趋化素受体23特异性结合，下调p-选择素和血小板脱颗粒活性，诱导血小板与肌动蛋白结合进而抑制血小板聚集^[17]。血小板是成熟巨核细胞脱落的小块细胞质，除了血栓形成和止血方面的功能外，血小板在血小板脱颗粒、p-选择素介导下还参与炎症反应。牙龈组织血浆中p-选择素、血小板糖蛋白IIb–IIIa复合物水平升高，是血小板聚集的主要指标^[18]。p-选择素是血小板与白细胞和内皮细胞相互作用的关键分子，能诱导血小板活化，上调血小板与白细胞和内皮细胞之间的相互作用，促进血小板聚集。牙周炎患者牙龈组织中血小板活性显著增加^[19]。血小板微颗粒诱导单核细胞和中性粒细胞迁移并黏附到内皮细胞表面，参与炎症反应^[20]。牙周炎患者体内血小板-单核细胞复合物显著高于对照组^[19]。

此外，二磷酸腺苷(Adenosine Diphosphate，ADP)也能激活两种G蛋白偶联受体(P2Y1和P2Y12)诱导血小板聚集。消退素E1作用于P2Y12-ADP信号转导，发挥负调节作用，即血浆中消退素E1激活P2Y12受体，抑制腺苷酸环化酶活化，阻断二磷酸腺苷形成，有选择性的抑制血小板聚集^[15]。与胞内途径调节血小板聚集不同的是，除了抑制腺苷酸环化酶活性外，机体还可以激活P2Y1，增加胞内Ca²⁺浓度进而抑制血小板聚集^[15]。

以上研究表明，消退素E1与趋化素受体23特异性结合或阻断二磷酸腺苷形成的产生，下调血小板活性，抑制血小板聚集，反向调节血小板介导的炎症反应。

2.3.3 消退素E1对活性氧的影响消退素E1能抑制组织内活性氧的产生。如前文所述，血小板、白细胞在炎性反应中都会释放出大量的活性氧。细菌高强度刺激诱导慢性牙周炎患者外周血中性粒细胞内活性氧分泌量增加，与组织降解酶协同作用下，破坏牙周组织^[19]。此外，活性氧还可以激活核因子κB，与胞内Ca²⁺共同促进牙槽骨吸收^[21]。局限型侵袭性牙周炎患者中性粒细胞与消退素E1孵育后，胞内活性氧的生成抑制率>90%^[22]。增加消退素E1浓度培养后，采用N-甲酰基-甲硫氨酸-亮氨酸-苯丙氨酸继续刺激，结果显示局限型侵袭性牙周炎患者中性粒细胞内活性氧生成量降低了80%^[23]。另外，消退素E1还能下调巨噬细胞胞膜上p47phox基因的表达，抑制活性氧产生，说明消退素E1可以保护牙周组织免受活性氧介导的炎性损伤。

2.3.4 消退素E1对巨噬细胞功能及炎性细胞因子生成的影响消退素E1能增强巨噬细胞吞噬功能。炎症反应后期阶段，中性粒细胞释放趋化因子诱导白细胞向炎性组织中迁移，同时单核细胞也转化为巨噬细胞并取代中性粒细胞发挥作用。消退素E1可以逆转局限型侵袭性牙周炎患者体内巨噬细胞吞噬缺陷。与对照组相比，局限型侵袭性牙周炎患者体内巨噬细胞吞噬功能受损。1 nmol/L消退素E1与局限型侵袭性牙周炎患者体内巨噬细胞培养 15 min后，巨噬细胞吞噬能力增强至对照组相似水平^[14]。另外，中性粒细胞吞噬病原体，释放胞内杀菌蛋白和活性氧后凋亡，在消退素E1介导下被巨噬细胞吞噬。巨噬细胞进而转化为愈合/生长型巨噬细胞(M2型)，分泌修复介质和细胞因子，如白细胞介素10，转化生长因子β和血管内皮生长因子等^[24]。由于趋化因子的存在，中性粒细胞会持续向炎性组织迁移，M2型巨噬细胞分泌大量特异性金属蛋白酶12促进趋化因子降解，从而减少中性粒细胞等白细胞浸润^[25]，抑制炎症反应。此外，消退素E1还可以诱导巨噬细胞从M2型转化为杀伤/抑制型(M1型)，吞噬病原体^[26]。也有文献报道，在炎症后期M1型也可以转化为M2型^[27]。由此可以认为，消退素E1能调节巨噬细胞不同表型，诱导巨噬细胞吞噬体内病原体等有害物质，促进牙周炎性组织恢复稳态。

消退素E1还能调节炎性细胞因子的产生。消退素E1可显著降低全血模型中单核细胞产生的肿瘤坏死因子和白细胞介素8水平，但不会影响白细胞介素10、γ-干扰素和白细胞介素1β表达^[15]。消退素E1还可下调白细胞介素23活性，进而抑制白细胞介素17、粒细胞集落刺激因子和骨髓中粒细胞的产生^[28]。此外，脂多糖诱导大鼠腹膜炎模型腹腔中注入消退素E1后，发现了一种新型促炎症消退的巨噬细胞亚群，能使脂多糖介导的肿瘤坏死因子、白细胞介素8和1β表达明显降低^[29]，说明消退素E1可下调体内炎性细胞因子水平，促进炎症消退。

2.3.5 消退素E1对破骨细胞和成骨细胞的影响研究表明，纳摩尔剂量的消退素E1与成骨细胞表达的白三烯B4受体1受体结合可下调核因子κB受体活化因子配体(Receptor activator of nuclear factor-kappa B ligand，RANKL)的活性，抑制前破骨细胞向破骨细胞分化^[31]。然而，培养液中添加相似剂量EPA反而促进了前破骨细胞分化成熟^[30]，进一步说明前破骨细胞分化抑制物不是EPA，而是其衍生物消退素E1。核因子κB受体活化因子配体是破骨细胞分化的主信号，与前破骨细胞胞膜上相关受体结合，诱导前破细胞分化为破骨细胞，促进炎症介导的骨吸收，而可溶性骨保护素则能拮抗核因子κB受体活化因子配体，RANKL/OPG比值作为检测牙槽骨破坏的生物标志物^[31]。临床研究表明，牙周炎患者牙龈组织和龈沟液中RANKL/OPG比值均高于对照组^[32]。

消退素E1还与成骨细胞表达的趋化素受体23结合，诱导前成骨细胞分化为成骨细胞，并分泌大量的骨保护素，促进骨再生^[33]。此外，Hasturk等^[23]在牙龈卟啉单胞菌联合牙周丝线结扎诱导的兔牙周炎模型体内也证实了消退素E1具有成骨能力。建模成功后(牙槽骨吸收约50%)停止牙龈卟啉单胞菌刺激，消退素E1局部治疗6周，对照组采用白三烯B4和前列腺素E2处理，结果表明用4 mg消退素E1在结扎部位每周治疗3次，能促进牙周组织再生，牙槽骨和软组织破坏抑制率>95%，牙龈卟啉单胞菌基本消失，生物膜区系恢复到健康状态，而对照组动物牙周组织大量炎细胞和破骨细胞浸润，牙周组织明显破坏^[23]。同时，该实验也证实了Marsh提出的生态斑块假说：炎症水平决定微生物菌落的组成。

因此，消退素E1通过下调RANKL活性，阻断前破骨细胞分化为破骨细胞，并诱导成骨细胞分泌骨保护素，抑制牙槽骨炎性吸收。

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