摘要:

牙周炎(Periodontal disease,PD)是我国成人牙列缺损、缺失的主要原因,是指牙周支持组织由于牙菌斑生物膜导致的慢性炎症。动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)是心血管系统疾病中最常见的疾病,表现为动脉壁的增厚、变硬、弹性减退。20世纪末,牙周病和动脉粥样硬化等心血管疾病的关联逐渐进入人们的视野,并逐渐得到人们的重视。自21世纪初至今,科学家们对这两种疾病的关联性及其背后的机制展开了深入研究,得到了许多有重要价值的结果。本文对现有的研究成果进行了总结。

关键词:牙周炎,动脉粥样硬化,心血管疾病,炎症。

1.引言

牙周炎(Periodontal disease,PD)是我国成人牙列缺损、缺失的主要原因,是指牙周支持组织由于牙菌斑生物膜导致的慢性炎症,临床表现为牙周袋形成、牙槽骨吸收和牙齿的逐渐松动、移位甚至脱落。而动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)是心血管系统疾病中最常见的疾病,主要累及大动脉和中动脉,以内膜灶性纤维性增厚及粥样斑块形成为主要特征,使得动脉壁增厚、变硬和弹性减退。这两种疾病看似毫不相关,在很长一段时间内,人们几乎从不把这两个疾病放在一起,也未注意过二者之间的紧密联系。不过,数十年来,随着研究的发现和进展,这层神秘的面纱被逐渐揭开。本文将结合现有研究成果,探讨牙周病促进动脉粥样硬化发生和发展的机制。

1.1 牙周炎的发病机制

牙齿的表面容易形成牙菌斑,即微生物在牙齿表面聚集增殖形成的斑块。牙菌斑不易被水冲去或牙刷刷去,从而顽固地残留在牙齿表面。牙菌斑中的细菌可以刺激牙周组织,引起免疫反应。免疫细胞释放炎性介质,引起牙周组织的局部发炎症状,临床表现为牙周组织的红肿和出血。若炎症持续存在,则会造成牙周组织的破坏,在牙齿和牙龈之间形成深度的凹陷,称为牙周袋,可作为细菌继续增殖的场所。同时,细菌产生的毒性介质和炎性介质可刺激骨吸收,引起牙槽骨逐渐丧失,严重时可致牙脱落。

1.2 动脉粥样硬化的发病机制

动脉粥样硬化发生初期,主动脉后壁及其分支开口处常可见点状或条纹状黄色不隆起或微隆起于内膜的病灶;在镜下可见大量泡沫状细胞聚集,称为脂纹。随着病情的发展,脂纹逐渐发展成为颜色浅黄、灰白色或瓷白色、散在不规则隆起的斑块,即纤维斑块,光镜下可见纤维帽被覆下的泡沫细胞、成纤维细胞、细胞外基质和炎症细胞。纤维斑块深层组织坏死后,与脂质混杂形成黄色的粥糜样物质,此时称其为粥样斑块。镜下表现为纤维帽下的大量不定形组织坏死崩解产物、胆固醇结晶等。[1]

2.牙周炎和动脉粥样硬化的流行病学关联

多项流行病学调查说明,牙周炎和动脉粥样硬化的发生存在较紧密的联系。2003年发布的一项针对曼哈顿北部711位居民的研究表明,牙周炎患者中动脉粥样硬化的发生率明显高于正常人群。随着牙周炎病情的加重,脱落的牙齿数逐渐增多。而动脉粥样硬化的程度和脱落的牙齿数呈正相关。在缺牙颗数在0-9之间的参与者中,有46%在颈动脉处发现了斑块[2];而在缺牙颗数大于等于10的参与者中,有60%在颈动脉处发现了斑块(P<0.05)。2008-2013年对韩国东谷5404名参与者的研究也证实,牙齿缺失的数量和颈总动脉内皮的厚度相关。[3]这提示着,动脉粥样硬化的发生和牙周病可能存在某种联系。

3. 牙周炎和动脉粥样硬化具有共同的诱发因素

有证据表明,吸烟这一行为对牙周炎的病情和动脉粥样硬化的发生具有促进作用。通过统计学方法证明,牙周袋的形成数量和形成深度和吸烟与否具有较强的关系。戒烟者的牙周病病情严重程度低于吸烟者,而高于未吸烟者,这说明戒烟对于减轻牙周健康仍然是有益的。[4]和已戒烟的参与者及未吸烟对比,吸烟者无论牙齿的初始附着丧失的程度如何,均表现出更大程度的附着丧失、牙周袋数量增多、牙周袋加深、更多的牙列缺损或缺失。[5]与此同时,吸烟者的牙槽骨吸收程度和吸烟与否显著相关。[6]与此同时,吸烟使血液中一氧化碳(Carbonic oxide,CO)含量升高,损伤血管内皮细胞;同时使得血液中的低密度脂蛋白(Low Density Lipoprotein,LDL)易氧化,促进泡沫细胞的形成。[7]
另外,Genco等研究了吸烟、高血压、高胆固醇和糖尿病等危险因素对两种疾病发展的影响,指出了上述因素对于促进牙周炎和动脉粥样硬化发展的重要地位。[8]

4. 牙周炎促进动脉粥样硬化发生的机制

现有研究表明,牙周炎病原菌可以进入血液循环中,为病原菌在血液中传播,侵犯血管内皮细胞、进一步引起或加剧动脉粥样硬化提供了可能性。严格胞内寄生细菌感染人体的过程和病毒具有一定的相似度,具有吸附、生存、复制、释放四个阶段。细菌从宿主菌内释放后,可以侵犯机体的其他正常组织。[9]一些牙周炎的病原菌也可通过类似的途径,侵犯牙周组织和血管,从而进入血管,形成菌血症。[10]进入血液循环的细菌可以通过血液随机播散到血管,也可以侵入血液中的髓系树突状细胞(Myeloid dendritic cells, mDCs),从而有利于其转移到动脉粥样硬化病灶,且可能刺激髓系树突状细胞释放关键信号,促进动脉粥样硬化的形成和发展。[11]

牙周炎病原微生物可以通过直接损伤或释放毒素的方式引起血管内皮损伤。一方面,有研究表明,许多种引发口周炎的病原微生物在侵犯牙周组织的同时,也可以引起冠状动脉内皮细胞和平滑肌细胞的死亡裂解。[12]另一方面,牙周病病原菌的内毒素、菌毛、外膜蛋白等物质也可以诱导血管内皮细胞释放各种炎症介质,如单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、黏附蛋白(如ICAM-1、VCAM-1、E-选择素和P-选择素等)。[13]单核细胞趋化蛋白-1和黏附蛋白可以趋化单核细聚集、黏附在内皮细胞上,促进单核细胞发育为巨噬细胞、进而形成泡沫细胞,引起动脉粥样硬化。

牙周炎病原微生物表面可能存在交叉抗原,因此这些微生物可能通过分子模拟机制引起机体针对自身物质的自身免疫性疾病,从而导致自身免疫病。例如,有研究团队通过免疫蛋白印迹技术(Western Blot)分析得到,机体产生的针对牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis,P. gingivalis)的热休克蛋白60(Heat shock protein 60,HSP60)的IgG抗体,在和牙龈卟啉单胞菌的HSP60发生抗原-抗体复合物反应的同时,也和人体的自身HSP60发生反应;该团队在动脉粥样硬化中,也发现了针对上述细菌抗原的特异性效应T细胞。[14]除此之外,有一项对411位牙周病患者的研究说明,慢性牙周炎和全身侵袭性牙周炎患者中,血清β2-糖蛋白I依赖性抗心磷脂自身抗体(anti-CL)水平具有临床特征,可能和牙周炎患者动脉粥样硬化风险升高有一定联系。[15]

慢性炎症损伤是引起动脉粥样硬化的重要原因之一,各种炎症因素同时也是动脉粥样硬化及其继发疾病的危险因素。其中,最主要的生化标志为高敏C反应蛋白(C-reactive protein,CRP)。C反应蛋白可以削弱血管内皮细胞中内皮一氧化碳合酶(endothelial NO synthase,eNOS)mRNA的稳定性,导致eNOS蛋白的转录和合成水平显著下降。eNOS蛋白是血管内皮细胞NO合成的限速酶,其水平下降可以导致血管内皮细胞内一氧化氮(nitric oxide,NO)的合成量减少,从而促进了动脉粥样硬化的发生。[16]而在G Anitha等人的研究中,相较于健康机体而言,同时患有心血管疾病和慢性牙周炎的患者体内,C反应蛋白的水平增加了约三倍,而仅患有慢性牙周炎患者的患者体内,C反应蛋白的水平也增加了两倍。[17]这说明,牙周炎可以通过慢性炎症引起机体内C反应蛋白水平内的升高,从而促进了动脉粥样硬化的发生和发展。除此之外,白细胞介素(interleukin,IL)等炎症因子在牙周病继发动脉粥样硬化的过程中也可发挥重要作用。[18]

5. 结语

20世纪末,人们逐渐发现了牙周炎和动脉粥样硬化的强相关性。自21世纪初至今,世界各地的科学家对这两种疾病的联系背后的机制展开了深入的研究,取得了丰厚的成果。如今,牙周病被广泛承认为引起动脉粥样硬化及其继发心血管疾病的重要原因之一,为后者的预防提供了新的见解。通过对牙周炎的预防和有效治疗,可以降低引发动脉粥样硬化及其疾病的可能性。而我们仍然需要对其机制作更深一步的挖掘,对牙周病和动脉粥样硬化的防治提供更新的理念。  

参考文献

[1]Hong Bu, Yilei Li(2018). Pathology. Beijing: People’s Medical Publishing House.

[2]Desvarieux M, Demmer RT, Rundek T, Boden-Albala B, Jacobs DR Jr, Papapanou PN, Sacco RL; Oral Infections and Vascular Disease Epidemiology Study (INVEST). Relationship between periodontal disease, tooth loss, and carotid artery plaque: the Oral Infections and Vascular Disease Epidemiology Study (INVEST). Stroke. 2003 Sep;34(9):2120-5. doi: 10.1161/01.STR.0000085086.50957.22. Epub 2003 Jul 31. PMID: 12893951; PMCID: PMC2677013.

[3]Jung YS, Shin MH, Kim IS, Kweon SS, Lee YH, Kim OJ, Kim YJ, Chung HJ, Kim OS. Relationship between periodontal disease and subclinical atherosclerosis: the Dong-gu study. J Clin Periodontol. 2014 Mar;41(3):262-8. doi: 10.1111/jcpe.12204. Epub 2013 Dec 22. PMID: 24256094.

[4]Bergström J, Eliasson S, Dock J. Exposure to tobacco smoking and periodontal health. J Clin Periodontol. 2000 Jan;27(1):61-8. doi: 10.1034/j.1600-051x.2000.027001061.x. PMID: 10674963.

[5]Haffajee AD, Socransky SS. Relationship of cigarette smoking to attachment level profiles. J Clin Periodontol. 2001 Apr;28(4):283-95. doi: 10.1034/j.1600-051x.2001.028004283.x. PMID: 11314883.

[6]Kamma JJ, Nakou M, Baehni PC. Clinical and microbiological characteristics of smokers with early onset periodontitis. J Periodontal Res. 1999 Jan;34(1):25-33. doi: 10.1111/j.1600-0765.1999.tb02218.x. PMID: 10086883.

[7]Golbidi S, Edvinsson L, Laher I. Smoking and Endothelial Dysfunction. Curr Vasc Pharmacol. 2020;18(1):1-11. doi: 10.2174/1573403X14666180913120015. PMID: 30210003.

[8]Genco R, Offenbacher S, Beck J. Periodontal disease and cardiovascular disease: epidemiology and possible mechanisms. J Am Dent Assoc. 2002 Jun;133 Suppl:14S-22S. doi: 10.14219/jada.archive.2002.0375. PMID: 12085720.

[9]Casadevall A. Evolution of intracellular pathogens. Annu Rev Microbiol. 2008;62:19-33. doi: 10.1146/annurev.micro.61.080706.093305. PMID: 18785836.

[10]Takeuchi H, Furuta N, Morisaki I, Amano A. Exit of intracellular Porphyromonas gingivalis from gingival epithelial cells is mediated by endocytic recycling pathway. Cell Microbiol. 2011 May;13(5):677-91. doi: 10.1111/j.1462-5822.2010.01564.x. Epub 2011 Jan 10. PMID: 21155963.

[11]Carrion J, Scisci E, Miles B, Sabino GJ, Zeituni AE, Gu Y, Bear A, Genco CA, Brown DL, Cutler CW. Microbial carriage state of peripheral blood dendritic cells (DCs) in chronic periodontitis influences DC differentiation, atherogenic potential. J Immunol. 2012 Sep 15;189(6):3178-87. doi: 10.4049/jimmunol.1201053. Epub 2012 Aug 13. PMID: 22891282; PMCID: PMC3459682.

[12]Dorn BR, Dunn WA Jr, Progulske-Fox A. Invasion of human coronary artery cells by periodontal pathogens. Infect Immun. 1999 Nov;67(11):5792-8. doi: 10.1128/IAI.67.11.5792-5798.1999. PMID: 10531230; PMCID: PMC96956.

[13]Khlgatian M, Nassar H, Chou HH, Gibson FC 3rd, Genco CA. Fimbria-dependent activation of cell adhesion molecule expression in Porphyromonas gingivalis-infected endothelial cells. Infect Immun. 2002 Jan;70(1):257-67. doi: 10.1128/IAI.70.1.257-267.2002. PMID: 11748191; PMCID: PMC127610.

[14]Chung SW, Kang HS, Park HR, Kim SJ, Kim SJ, Choi JI. Immune responses to heat shock protein in Porphyromonas gingivalis-infected periodontitis and atherosclerosis patients. J Periodontal Res. 2003 Aug;38(4):388-93. doi: 10.1034/j.1600-0765.2003.00664.x. PMID: 12828655.

[15]Schenkein HA, Berry CR, Burmeister JA, Brooks CN, Barbour SE, Best AM, Tew JG. Anti-cardiolipin antibodies in sera from patients with periodontitis. J Dent Res. 2003 Nov;82(11):919-22. doi: 10.1177/154405910308201114. PMID: 14578506.

[16]Verma S, Wang CH, Li SH, Dumont AS, Fedak PW, Badiwala MV, Dhillon B, Weisel RD, Li RK, Mickle DA, Stewart DJ. A self-fulfilling prophecy: C-reactive protein attenuates nitric oxide production and inhibits angiogenesis. Circulation. 2002 Aug 20;106(8):913-9. doi: 10.1161/01.cir.0000029802.88087.5e. PMID: 12186793.

[17]Anitha G, Nagaraj M, Jayashree A. Comparative evaluation of levels of C-reactive protein and PMN in periodontitis patients related to cardiovascular disease. J Indian Soc Periodontol. 2013 May;17(3):330-2. doi: 10.4103/0972-124X.115657. PMID: 24049333; PMCID: PMC3768183.

[18]Widén C, Holmer H, Coleman M, Tudor M, Ohlsson O, Sättlin S, Renvert S, Persson GR. Systemic inflammatory impact of periodontitis on acute coronary syndrome. J Clin Periodontol. 2016 Sep;43(9):713-9. doi: 10.1111/jcpe.12540. Epub 2016 Jul 2. PMID: 26935585.