小檗堿預防和治療牙周炎的研究進展

鐘永進，唐權，黃睿潔

口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫學研究中心 四川大學華西口腔醫院兒童口腔科，四川成都（610041）

牙周炎是由牙菌斑生物膜定植，細菌感染牙周組織而引起的慢性炎癥性疾病，其特征是牙周組織的進行性破壞［1］。牙周病患者一些表現為沒有骨破壞的牙齦炎，而另一些則經歷慢性進行性或快速侵襲性牙齦結締組織損傷和骨丟失［2］。

小檗堿是一種從黃連等中草藥植物中分離出的異喹啉類季銨堿，又被稱為黃連素，為黃色粉末狀物質，味苦［3］。小檗堿具有多種生物學效能，包括炎癥調控、抑制微生物生長、抑制腫瘤發生、防止血栓形成、抗氧化、降血糖、降血脂等作用［3］。近年來，國內外一些學者從天然中藥植物提取物的角度出發，將小檗堿的生物學作用與口腔疾病，特別是牙周炎的防治聯系起來，展現出了良好的成效。本文就小檗堿在牙周炎防治方面的研究進展作一綜述，為進一步探討小檗堿在牙周炎防治方面的應用提供參考。

1 小檗堿防治牙周炎機理的體外研究

1.1 小檗堿抑制牙周致病菌

小檗堿可以通過破壞細菌細胞壁結構，改變細胞膜通透性，抑制相關酶和外排泵，影響蛋白質和DNA的合成等達到抑菌殺菌的效果。在眾多的口腔微生物中，可引起牙周炎的細菌主要包括牙齦卟啉單胞菌、福賽斯坦納菌、齒垢密螺旋體及伴放線放線桿菌等。由這些細菌形成的牙菌斑以及它們的代謝產物能夠引起機體免疫和炎性反應機制，進而破壞正常牙周支持組織。近年來，越來越多的學者關注到小檗堿對牙周致病菌的抑制作用。Hu等［4］研究發現小檗堿可以明顯抑制包括中間普氏菌、牙齦卟啉單胞菌、內氏放線菌、伴放線放線桿菌以及產黑色素普氏菌在內的牙周可疑致病菌的生長。另外，小檗堿還能夠抑制伴放線放線桿菌及牙齦卟啉單胞菌分泌的膠原酶活性，從而有效減輕該酶對牙周結締組織中膠原纖維和蛋白質的大量降解。Zhang等［5］研究表明小檗堿除了可以抑制牙齦卟啉單胞菌的生長（其效果呈劑量依賴性，最小抑菌濃度為31.3μg/mL）外，還可以顯著降低該細菌主要毒力因子精氨酸特異性蛋白酶A（Arginine-specific gingipain A，RgpA）的活性，這提示小檗堿可以作為RgpA的抑制劑使用。另外，口腔中的具核梭桿菌具有橋接作用，可共聚菌斑內微生物，是介導形成牙菌斑生物膜的關鍵菌種之一。Xie等［6］研究發現了31.25μg/mL的小檗堿溶液可以有效抑制具核梭桿菌的生長，且當小檗堿與氯己定聯合使用時，會增強其抑菌效果。

1.2 小檗堿拮抗牙周炎癥介質表達

當牙周組織受到細菌侵入刺激時，人牙周膜細胞（human periodontal ligament cells，hPDLCs）能夠合成并分泌一種堿性蛋白——單核細胞趨化蛋白1（monocyte chemoattractant protein-1，MCP-1）。MCP-1通過吸引單核細胞進入炎癥反應區域，從而在牙周組織炎癥反應中發揮著重要的作用［7］。Nisha等［8］研究報道了相比起健康人群，慢性牙周炎患者的唾液中具有更高的MCP-1含量。張帆等［9］通過體外實驗進一步發現脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）可刺激hPDLCs分泌MCP-1，而鹽酸小檗堿的加入可抑制該過程，并同時觀察到細胞培養液中MCP-1的含量明顯下降。此外，Zhang等［10］研究還發現巨噬細胞在LPS的刺激下能夠提高MCP-1的表達，而當他們用小檗堿處理后，巨噬細胞MCP-1的分泌也會顯著降低。以上研究結果表明，小檗堿可以拮抗牙周組織中炎癥介質MCP-1的表達，從而有效減輕牙周組織炎癥反應。

1.3 小檗堿緩解牙槽骨的吸收

牙槽嵴的降低和吸收是牙周炎的另一個顯著特征。傳統的牙周炎治療方法雖然有一定效果，但并不能完全消除牙周組織炎癥，而基于干細胞的再生技術是目前一種非常有前景的牙周炎治療方法。骨髓間充質干細胞（bone mesenchymal stem cells，BMSCs）在植入有缺損的牙周部位后，能夠在體內形成牙骨質、牙周膜和牙槽骨［5］。Zhang等［5］報道了BMSCs的成骨分化作用會受到牙齦卟啉單胞菌的負面影響，而小檗堿的應用可以通過促進BMSCs表達成骨相關蛋白來降低這一影響。另外，一些學者報道了從牙周組織內能夠分離出一種新的間充質細胞群體——人牙周膜干細胞（human periodontal ligament stem cells，hPDLSCs），而小檗堿能夠誘導hPDLSCs的成骨分化反應，促進牙周組織再生并維持牙周膜完整性［11］。另外，有研究通過向體外培養的hPDLSCs中加入不同劑量的小檗堿，觀察到0.1 mg/L的小檗堿能夠明顯提升hPDLSCs早期、中期和晚期的成骨能力，提高細胞內OPN和OCN的水平［12］。

目前，越來越多的研究報道了小檗堿可能通過抑制或激活某些信號通路來抑制牙槽骨丟失：①核因子κB受體活化因子（receptor activator of nuclear factor kappa-B，RANK）/RANKL/骨 保 護 蛋 白（osteoprotegerin，OPG）是調節骨沉積與吸收的關鍵通路，其中RANKL促進骨吸收，OPG抑制骨吸收，研究發現，小檗堿可通過阻礙NF-κB激活，抑制RANKL介導的破骨細胞的形成與激活，從而減少骨的吸收，減輕牙槽骨丟失［13］；②在成骨過程中，Wnt/β-catenin通路扮演著重要的角色。Zhang等［11］通過體外實驗發現糖尿病終產物可以部分激活Wnt/β-catenin通路以降低hPDLSCs的成骨分化能力，而小檗堿可以抑制這一典型的途徑，促進hPDLSCs在糖尿病相關牙周炎患者中的成骨分化能力。此外，Cui等［14］研究發現小檗堿首先增強βcatenin的表達并促進其進入細胞核，誘導激活下游的Runt相關轉錄因子2（Runt-related transcription factor 2，Runx2），繼而促進成熟成骨細胞的形成；③胞外信號調控激酶（extracellular signal-regulated kinase，ERK）-FOS信號通路：Liu等［12］報道了小檗堿可能與hPDLSCs膜上的EGFR結合，激活細胞內的EPK-FOS通路，從而增強hPDLSCs的成骨分化。

2 小檗堿防治牙周炎的動物實驗研究

2.1 小檗堿抑制炎癥因子表達

牙周組織炎癥反應由復雜的炎性介質和細胞因子參與和調控，白細胞介素（interleukin，IL）與腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）在其中發揮著重要作用，包括IL-1β、IL-6、IL-10、TNF-α等［15］。近年來，多項研究顯示小檗堿可有效降低牙周組織中炎癥因子的表達。Sun等［16］通過體內實驗證明小檗堿能有效降低IL-1β、TNF-α和核因子κB受體激活劑配體（receptor activator of nuclear factor kappa-B ligand，RANKL）的mRNA表達水平。同樣地，Gu等［17］成功構建大鼠牙周炎模型后，予實驗組大鼠每日灌服鹽酸小檗堿0.12 g/kg，并采用蘇木精伊紅溶液對組織切片染色以及使用酶聯免疫吸附檢測TNF-α、IL-1β、IL-10的水平，結果提示小檗堿能夠明顯減少炎癥細胞浸潤，減輕組織水腫，顯著降低牙周炎組織中TNF-α、IL-10、IL-1β的水平。

2.2 小檗堿調控蛋白酶分泌

在牙周炎患者的牙周組織內，成纖維細胞、巨噬細胞及浸潤的淋巴細胞能大量表達基質金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs），該酶可以介導細胞周圍基質的降解，從而導致牙周組織的進行性破壞。Tu等［18］研究報道，小檗堿能夠有效下調經LPS刺激后的牙齦中MMPs的表達。另外，研究者還通過構建大鼠牙周炎模型，發現小檗堿可顯著降低牙周組織內MMP-2和MMP-9陽性表達的細胞數量。同時，研究者還發現小檗堿通過阻礙p38MAPK/NF-κB磷酸化使牙周組織內炎癥因子TNF-α水平降低，而TNF-α的減少會相應的降低人牙周膜成纖維細胞MMP-2的表達。Sun等［16］研究觀察到牙周炎患者和實驗性牙周炎小鼠中前蛋白轉化酶枯草桿菌蛋白酶/kexin9型（proprotein convertase subtilisin/kexin type 9，PCSK9）的血清水平會增加，而這種蛋白酶的過表達會促進炎癥反應。

2.3 小檗堿調節腸道微生物

小檗堿能夠調節腸道微生物群的組成，從而發揮重要的生物學效應。早期研究表明，小檗堿可以誘導腸道有害細菌的死亡，同時促進青春雙歧桿菌和嗜酸乳桿菌等腸道益生菌的增殖。而腸道微生物群及其代謝產物與骨的生理病理變化又有著重要聯系［19］。Jia等［20］在切除卵巢的大鼠上建立了實驗牙周炎模型并用小檗堿進行了7周的治療，結果提示小檗堿治療可顯著改善由雌性激素缺乏引起的大鼠骨代謝異常和牙槽骨丟失。進一步研究發現，小檗堿防止牙槽骨丟失的機制可能是通過上調腸道微生物分泌丁酸鹽，以此來強化腸道屏障，進而調控全身和牙周組織的病理反應。

3 小檗堿防治牙周炎的臨床應用研究

作為抗菌藥物，小檗堿在治療霍亂、細菌性痢疾及急性腸胃炎等腸道感染性疾病方面發揮著十分重要的作用；對于口腔疾病，特別是在牙周炎的防治方面，小檗堿的臨床應用還比較局限。由于小檗堿水溶性差，難以被胃腸道吸收等特性，使得其生物利用度（＜5%）無法達到理想水平，阻礙了其在臨床上的應用。近年來，納米技術蓬勃發展，越來越多的研究關注到將納米載體等納米技術應用于藥物傳遞系統上具有獨一無二的優勢。Wang等［21］制備了一種頭基為Fe3O4，體基為SiO2的磁性介孔納米顆粒，他們發現這種納米顆粒擁有著良好的超順磁性，能夠攜帶大量的小檗堿到達相應的組織，且該納米顆粒能夠破壞溶酶體膜的穩定性，改善小檗堿向胞漿的釋放。Yin等［22］研究發現，硒包覆納米脂質載體能有效加強小檗堿的體內吸收，改善其生物利用度，且與普通的納米脂質載體相比，其具有更好的小檗堿緩釋性能。Djebbi等［23］將小檗堿穩定在鎂鋁雙金屬氫氧化物納米載體上，發現這種新型的無機藥物載體增強了小檗堿的吸附和釋放，并提高了其抗菌活性。