微生物查詢(xún)網(wǎng) 慢性牙周炎（chronic periodontitis，CP）是以牙周支持組織（包括牙齦、牙周膜、牙槽骨、牙骨質(zhì)）破壞為結(jié)果的慢性、非特異性、感染性疾病，是口腔兩大主要疾病之一，也是導(dǎo)致成人牙齒缺失的主要原因。牙齦卟啉單胞菌（P.gingivalis）是牙周病尤其是慢性牙周炎活動(dòng)性病損區(qū)和深牙周袋中最主要的優(yōu)勢(shì)菌之一。P.gingivalis屬于G-菌，具有眾多毒力因子，可導(dǎo)致牙周組織的破壞，并具有侵入牙齦上皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞的能力，使之能在宿主細(xì)胞中傳播和擴(kuò)散到其他組織。
在慢性牙周炎炎癥過(guò)程中，P.gingivalis具有在微環(huán)境下逃避宿主的免疫反應(yīng)、獲得營(yíng)養(yǎng)的能力，其生存、增殖與牙周炎的發(fā)生發(fā)展直接相關(guān)。由于血紅素是P.gingivalis發(fā)育所必需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，因此血紅素的吸收對(duì)該類(lèi)細(xì)菌的生存和感染至關(guān)重要。HmuY作為一種新型血紅素載體蛋白第一次被Olczak在P.gingivalis中發(fā)現(xiàn)，并經(jīng)研究證實(shí)，其主要暴露在P.gingivalis細(xì)菌表面，且可以外膜囊泡和可溶性脂蛋白的形式釋放到宿主環(huán)境中，因此在慢性牙周炎中，Hmuy不僅為宿主提供免疫識(shí)別，同時(shí)還能構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)刺激因素，從而在慢性牙周炎的發(fā)生和發(fā)展中有著重要意義。本文就慢性牙周炎的發(fā)病機(jī)制以及HmuY蛋白在慢性牙周炎發(fā)病中的作用機(jī)制作一綜述。
⒈慢性牙周炎的免疫發(fā)病機(jī)制
牙周炎是一種常見(jiàn)的感染性疾病，細(xì)菌感染是其主要的致病因子，而機(jī)體免疫系統(tǒng)對(duì)感染源的免疫應(yīng)答則在疾病的發(fā)生和進(jìn)展中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。CD4+和CD8+T細(xì)胞被微生物成分識(shí)別并激活后，可分化成許多功能不同的亞群，而每個(gè)亞群又可表達(dá)不同的細(xì)胞因子和轉(zhuǎn)錄因子。其中核轉(zhuǎn)錄因子kappaB（Nuclear factor kappaB，NF-κB）是一個(gè)關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合物，能通過(guò)與多種細(xì)胞的增強(qiáng)子和啟動(dòng)子序列位點(diǎn)發(fā)生特異性結(jié)合，而參與炎癥反應(yīng)，并對(duì)炎癥反應(yīng)級(jí)聯(lián)放大，同時(shí)在多種炎癥性疾病的炎癥部位高度活化；但NFκB的激活可能會(huì)被B細(xì)胞κ輕鏈基因增強(qiáng)子核因子抑制蛋白1（NF-kappa-B inhibitor-like protein1，NFKBIL1）的表達(dá)所抑制，而NFKBIL1的遺傳變異則與炎癥和（或）自身免疫性疾病的易感性相關(guān)。
國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞介素-1（interleukin，IL-1）在牙周炎發(fā)病過(guò)程的宿主免疫反應(yīng)中起到關(guān)鍵作用。IL-33是IL-1家族中新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)成員，IL-33的分泌可以促進(jìn)炎性反應(yīng)因子如IL-4、IL-5的表達(dá)增加，而IL-33前體在細(xì)胞核中的堆積則能夠抑制炎性反應(yīng)因子基因的表達(dá)。在炎癥性疾病中，IL-33會(huì)引起一些反應(yīng)）:如肥大細(xì)胞脫顆粒和炎性細(xì)胞的產(chǎn)生（包括嗜酸性粒細(xì)胞、嗜堿性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等）。炎癥介質(zhì)的釋放和IL-33誘導(dǎo)成骨細(xì)胞活化，可促進(jìn)NF-κB受體活化因子配基（RANKL）的表達(dá)，并抑制骨保護(hù)蛋白（OPG）的表達(dá)以及隨后的破骨細(xì)胞活化。
⒉HmuY型hemophore的致病機(jī)制
⑴新型HmuY型Hemophore的發(fā)現(xiàn)
血紅素載體Hemophore是G-菌分泌到胞外（或錨定于外膜）的一種能夠與血紅素蛋白（Hemoprotein）中的血紅素結(jié)合，或使血紅素從血紅素蛋白中游離出來(lái)，并高效率地將血紅素呈遞給細(xì)胞外膜受體的蛋白，在不同G-菌中已發(fā)現(xiàn)3種類(lèi)型的血紅素載體，分別是HasA、HusA和HmuY。外膜血紅素受體經(jīng)Hemophore介導(dǎo)所結(jié)合血紅素的效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其直接與血紅素或血紅素蛋白結(jié)合的效率，因此Hemophore介導(dǎo)的血紅素轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)是細(xì)菌更重要的血紅素轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)。Olczak等報(bào)道，在P.gingivalis中發(fā)現(xiàn)的編碼外膜血紅素受體R（HmuR）的hmuR基因的操縱子上有一個(gè)hmuY基因；由于該基因所表達(dá)的蛋白HmuY可以與血紅素結(jié)合并能以錨定在細(xì)胞膜或分泌出細(xì)胞的2種形式存在，而且HmuY的表達(dá)受鐵離子濃度調(diào)控（在低鐵環(huán)境下表達(dá)量更高），最終被鑒定為是一種不同于HasA和HuxA的新型的Hemophore蛋白。Wojtowicz等探索了HmuY的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并驗(yàn)證了其穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)是血紅素載體的基礎(chǔ)。
⑵HmuY攝取血紅素的機(jī)制
血紅素是P.gingivalis在宿主環(huán)境中必要的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)之一。但由于P.gingivalis的HmuY結(jié)合血紅素的能力低于宿主的血紅素結(jié)合蛋白，血紅素不能主動(dòng)地從宿主的血紅素結(jié)合蛋白中轉(zhuǎn)移到HmuY上。因此，細(xì)菌為了得到血紅素首先需要分泌牙齦蛋白酶R（Rgp）、牙齦蛋白酶K（Kgp），并通過(guò)與HmuY結(jié)合而共同完成血紅素的攝取。有研究表明，Kgp和精氨酸特異蛋白酶（HrgpA）能通過(guò)結(jié)合血紅蛋白而氧化成高鐵血紅蛋白并使其裂解，HmuY蛋白可以從被氧化成的高鐵血紅蛋白中獲取血紅素。HmuY結(jié)合血紅素后可通過(guò)形成二聚體或四聚體而將血紅素包埋于其中心，隨后再由HmuY將血紅素呈遞給與其同源的外膜受體HmuR。
由于外膜受體HmuR與血紅素的親和力遠(yuǎn)低于HmuY與血紅素的親和力，并且HmuY與血紅素結(jié)合牢固，因此HumY四聚體外膜與HmuR接觸后必須通過(guò)裂解才能釋放血紅素；然后再由外膜受體HmuR捕獲血紅素，并使其通過(guò)外膜而進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)。但此機(jī)制目前尚處于推測(cè)階段，還有待進(jìn)一步研究證實(shí)。
⒊HmuY在慢性牙周炎中引起相關(guān)免疫反應(yīng)的作用
⑴HmuY在與其他牙周致病菌合作中的作用
近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌屬———互養(yǎng)菌屬，在口腔疾病中有較高檢出率，如P.gingivalis、福賽坦氏菌、中間普氏菌、齒垢密螺旋體等均屬于該菌屬。這些細(xì)菌在口腔生物膜上可通過(guò)細(xì)菌之間的相互競(jìng)爭(zhēng)（合作）而獲取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，并進(jìn)行互養(yǎng)。血紅素（鐵原卟啉IX）是P.gingivalis和中間普氏菌維持生長(zhǎng)和毒力的必須營(yíng)養(yǎng)元素，而這兩種細(xì)菌則分別靠精氨酸特異蛋白酶（arginine-specific gingipain proteases RpgA）和半胱氨酸蛋白酶（InterpainA）對(duì)血紅素進(jìn)行攝取。由于HmuY的一個(gè)重要功能是可以保持豐富的功能性蛋白酶環(huán)境，因此可通過(guò)建立以上兩種蛋白的相互合作關(guān)系，以增進(jìn)兩種微生物之間血紅素的攝取。最近研究顯示，包括P.gingivalis在內(nèi)的黑色素厭氧菌展現(xiàn)了一種新型血紅素?cái)z取模式，即血紅蛋白將首先被氧化成高鐵血紅蛋白，以利于血紅素的釋放。
P.gingivalis菌株W83、W50的精氨酸特異蛋白酶和中間普氏菌的半胱氨酸蛋白酶均能夠充分水解高鐵血紅蛋白并使之釋放出游離的血紅素。重要的是，由于HmuY具有抗蛋白酶水解的作用，因此能夠與P.gingivalis的牙齦蛋白酶或中間普氏菌的半胱氨酸蛋白酶合作，從被氧化成的高鐵血紅蛋白中攝取血紅素。
⑵HmuY在感染巨噬細(xì)胞中的免疫調(diào)節(jié)作用
牙周炎患者的牙周組織往往被密集的炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，其中包括單核巨噬細(xì)胞，在微生物及其產(chǎn)物的作用下，單核巨噬細(xì)胞可通過(guò)其分泌的介素而在宿主的炎癥反應(yīng)中起重要的調(diào)節(jié)作用。巨噬細(xì)胞根據(jù)誘導(dǎo)途徑和表型不同分為經(jīng)典途徑活化的M1型和選擇性活化的M2型。一些研究為了分析HmuY在P.gingivalis入侵巨噬細(xì)胞過(guò)程中的作用，建立了巨噬細(xì)胞感染模型進(jìn)行研究。即首先采用PMA將THP-1細(xì)胞誘導(dǎo)成巨噬細(xì)胞，然后再將其分化成M1極化表型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:在模仿復(fù)制體內(nèi)的情況下，HmuY對(duì)P.gingivalis的生長(zhǎng)有著重要作用，與野生型菌株相比，HmuY變異株在加入HmuY純化蛋白后其生長(zhǎng)效率增加，而HmuY基因的失活則會(huì)引起P.gingivails活細(xì)胞粘附于THP-1巨噬細(xì)胞上的量顯著減少，有效入侵巨噬細(xì)胞的HmuY變異株也明顯減少；部分補(bǔ)充純化HmuY蛋白的HmuY變異株入侵和附著宿主細(xì)胞的趨勢(shì)增加。
另有研究證實(shí)，巨噬細(xì)胞被P.gingivalis的HmuY蛋白感染后，可以引起其高表達(dá)IL-1β，這種細(xì)胞因子可抑制巨噬細(xì)胞的凋亡，從而阻礙P.gingivalis在宿主中被清除。Olczak等報(bào)道，用P.gingivalis產(chǎn)生的HmuY蛋白刺激巨噬細(xì)胞可使其產(chǎn)生IL-6的量增加，這可能會(huì)導(dǎo)致P.gingivalis特異性抗體在慢性牙周炎患者的血清中升高。Gmiterek等在相關(guān)研究中也發(fā)現(xiàn)，P.gingivalis產(chǎn)生的HmuY蛋白還可以增加TNF-α的表達(dá)水平，純化的HmuY蛋白則可通過(guò)誘導(dǎo)表達(dá)基因趨化因子CCL3L1和CCl4，而參與活化T細(xì)胞和HmuY蛋白本身；作者認(rèn)為，HmuY無(wú)論是在外膜結(jié)合的形式還是在可溶性蛋白的形式，均可能負(fù)有巨噬細(xì)胞免疫的調(diào)節(jié)作用。雖然用HmuY單獨(dú)刺激巨噬細(xì)胞的模型相較于P.gingivalis野生株刺激巨噬細(xì)胞模型較局限，但仍然可以認(rèn)為HmuY蛋白在巨噬細(xì)胞免疫中起著重要的作用。
⑶HmuY在宿主免疫反應(yīng)中的作用
P.gingivalis不僅會(huì)定植于宿主細(xì)胞的不同細(xì)胞器（包括細(xì)胞質(zhì)、內(nèi)噬體及自噬體）中，由P.gingivalis產(chǎn)生的外膜囊泡亦可通過(guò)依賴(lài)脂質(zhì)筏內(nèi)吞途徑進(jìn)入宿主細(xì)胞，并途徑內(nèi)噬體運(yùn)送到溶酶體隔間中；當(dāng)P.gingivalis細(xì)胞裂解或分泌外膜囊泡后，其所釋放的抗原可以被識(shí)別并被抗原提呈細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）處理，從而引起適應(yīng)性免疫反應(yīng)和激活而產(chǎn)生抗體。最近研究證實(shí)，HmuY蛋白具有免疫原性，其在慢性牙周炎中可被宿主的免疫系統(tǒng)識(shí)別。而抗HmuY抗體則可抑制P.gingivalis的生長(zhǎng)和生物膜的形成。針對(duì)P.gingivalis菌株A7436、ATCC33277HmuY產(chǎn)生的抗體，對(duì)高度純化的HmuY以及與細(xì)胞結(jié)合的HmuY均有高度特異性，并且與中間普氏菌和福賽坦氏菌中發(fā)現(xiàn)的HmuY同系物不發(fā)生交叉反應(yīng)。
這表明，在慢性牙周炎患者血清中，P.gingivalisHmuY可作為特異性抗原刺激機(jī)體產(chǎn)生更多的P.gingivalis特異性抗體。有一些研究已表明，在P.gingivalis的W83、W50和ATCC33277菌株中發(fā)現(xiàn)的成纖維細(xì)胞活化因子（fibroblast-activating factor，F(xiàn)AF），對(duì)正常人牙齦成纖維細(xì)胞以及臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞均具有促增殖作用。與用P.gingivalis LPS刺激的細(xì)胞相比，F(xiàn)AF同樣能誘導(dǎo)人牙齦成纖維細(xì)胞產(chǎn)生高水平的IL-6。值得一提的是，F(xiàn)AF的氨基酸序列與P.gingivalis HmuY蛋白區(qū)域的氨基酸序列相同。由此可推測(cè)，HmuY蛋白可能具有與FAF相似的生物學(xué)功能。綜上所述，HmuY是一重要的致病因子，在慢性牙周病的發(fā)生發(fā)展中起著不可忽視的作用。
⒋小結(jié)
牙周病是由細(xì)菌引起的感染性疾病，可引起明顯的宿主免疫反應(yīng)。P.gingivalis已被認(rèn)為是慢性牙周炎的主要病原體，而HmuY則可使P.gingivalis生長(zhǎng)在血紅素缺乏的宿主環(huán)境中。目前，關(guān)于HmuY蛋白在慢性牙周炎診斷、治療中的作用和意義已基本明確，其在慢性牙周炎發(fā)病機(jī)制中所起的作用也受到了越來(lái)越多的關(guān)注。因此，HmuY蛋白有可能是治療牙周病的一種新的作用靶點(diǎn)。
中國(guó)微生物菌種查詢(xún)網(wǎng)優(yōu)勢(shì)訂購(gòu)各國(guó)微生物菌種保藏中心（ATCC菌種，NTCC菌種，NRRL菌種，DSM菌種，JCM菌種，CBS標(biāo)準(zhǔn)菌種，CECT菌種）菌種類(lèi)，病毒類(lèi)，細(xì)胞類(lèi)等產(chǎn)品，貨期短價(jià)位低，產(chǎn)品COA齊全，手續(xù)齊全，歡迎選購(gòu)！