综述：牙周病原菌在类风湿关节炎发病机制中的作用：从临床关联到分子机制

《Frontiers in Immunology》：Periodontopathic bacteria in rheumatoid arthritis pathogenesis: bridging clinical associations to molecular mechanisms

本综述系统探讨了牙周病(PD)与类风湿关节炎(RA)的密切关联，重点阐述了以牙龈卟啉单胞菌(P. gingivalis)为代表的口腔微生物群通过分子模拟、瓜氨酸化(ACPA)、免疫交叉反应等机制参与RA发病的新进展，为理解黏膜起源假说和开发新型防治策略提供了重要视角。

　　

牙周病原菌在类风湿关节炎发病机制中的作用：从临床关联到分子机制

1 引言

类风湿关节炎(RA)是一种系统性自身免疫性炎症性疾病，主要影响关节，其病理标志是持续性滑膜炎，导致关节疼痛、软骨降解、关节畸形和功能障碍。全球RA患病率在0.25%至1%之间，且预计将持续上升至2040年，对全球公共卫生构成重大挑战。RA主要影响40岁以上人群，女性患病风险是男性的2至3倍。

RA的发展受遗传和环境风险因素共同影响。遗传易感性约占RA风险的60%，与特定人类白细胞抗原(HLA)单倍型密切相关，尤其是由某些HLA-DRB1等位基因编码的共享表位(SE)。全基因组关联研究(GWAS)进一步揭示了非HLA基因对RA发病机制的贡献。环境因素中，吸烟是目前公认的与血清阳性RA最相关的环境风险因素，具有明显的剂量效应。微生物组在RA中的作用也日益受到关注，口腔和肠道微生物群落的参与现已得到广泛认可。

2 口腔微生物在RA中的作用

口腔微生物群是一个高度多样化的微生物群落，包含超过700种细菌物种，其中250多种为公认的病原体。RA高危个体和已确诊患者的口腔微生物特征研究表明，口腔微生物失调与RA发病机制存在潜在联系。

在高危个体中，唾液微生物多样性减少，特别是Defluviitaleaceae_UCG-011和口腔奈瑟菌减少，而Prevotella_6增加。抗环瓜氨酸肽(CCP)⁺无关节炎个体的龈下微生物群也出现失调，牙周炎和牙龈炎患病率更高。早期RA患者的口腔微生物组成与高危个体相似，两者唾液和舌苔中韦荣球菌含量均增加，唾液中普雷沃菌含量增加。

RA患者表现出更高的总细菌载量和更多样化的口腔微生物群，促炎和产瓜氨酸微生物的流行率增加，而与健康相关的共生菌丰度同时减少。口腔微生物特征还与RA疾病活动度相关，葡萄球菌和卟啉单胞菌与较高的疾病活动度相关，而Treponema sp.和Absconditabacteriales更常见于缓解期患者。

3 牙周病原菌向滑膜腔的致病性易位

口腔病原体具有从其原发感染部位易位到远处局部组织（包括关节）的能力。多项临床研究在RA患者的滑液和滑膜组织中鉴定出牙周病原体的核酸，支持口腔细菌可能到达关节环境并参与关节炎发生和发展的假设。

Mo?n等人的开创性研究报道，在活动性RA患者的滑液中，口腔细菌DNA的多样性和浓度均高于血清样本。多种牙周病原体如福赛坦菌、中间普雷沃菌、中间链球菌、牙龈卟啉单胞菌、伴放线聚集杆菌和具核梭杆菌均被检测到。Reichert等人证明，与非RA对照组相比，RA患者滑液和牙菌斑中牙龈卟啉单胞菌DNA的检出率显著更高。进一步研究发现，牙龈卟啉单胞菌DNA不仅存在于滑液中，也存在于滑膜组织中，RA患者的阳性率(33.3%)显著高于未分化多关节炎患者(5.9%)。

动物模型进一步证实了牙周病原体的传播。在红色复合体（一种在进展性牙周炎部位龈下生物膜中的关键多细菌群落）成员中，只有牙龈卟啉单胞菌被发现血行传播至滑膜关节。荧光原位杂交证实了其在小鼠踝关节细胞核周区域的存在。

4 牙周病原菌对实验性关节炎的影响

尽管许多口腔细菌与RA相关，但牙龈卟啉单胞菌是在动物模型中对关节炎进展影响研究最为广泛的物种。23项研究使用动物模型检验了牙龈卟啉单胞菌感染对RA进展的影响，其中17项研究报告牙龈卟啉单胞菌加剧了关节炎。

多微生物口腔感染已被证明会加速实验性关节炎，导致更早的疾病发作和严重程度增加，其特征是炎症细胞浸润和血管翳形成增强。除了红色复合体的明确作用外，牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌和伴放线聚集杆菌的联合感染同样促进了RA的发生和进展。反复口服牙龈卟啉单胞菌和黑色普雷沃菌可通过Th17介导的免疫反应促进RA，其效果与关节骨侵蚀的严重程度直接相关。

5 RA患者对牙周病原菌的系统性体液免疫反应

5.1 针对牙龈卟啉单胞菌及相关细菌成分的循环抗体

最近的研究表明，针对口腔细菌的体液免疫反应可能在RA的发病机制中发挥作用。牙龈卟啉单胞菌感染会引发宿主免疫反应，产生特异性抗体，主要针对其细菌成分和主要毒力因子，包括精氨酸特异性牙龈蛋白酶(RgpA和RgpB)和PPAD。

多项血清学研究一致报告，与健康对照组或一级亲属相比，RA个体表现出显著升高的牙龈卟啉单胞菌特异性抗体水平。这些抗体的血清阳性率在RA患者(48.9%)和PD患者(52.7%)中也具有可比性。此外，抗体滴度已被证明与PD的严重程度相关。

针对牙龈卟啉单胞菌的抗体与RA的关键生物标志物密切相关。血清牙龈卟啉单胞菌抗体滴度与ACPA的关联是多个研究中最稳健和一致的发现之一。牙龈卟啉单胞菌抗体滴度也与RA患者的RF水平相关，尤其是在中高疾病活动度的患者中。

5.2 针对其他牙周病原菌及相关细菌成分的循环抗体

除牙龈卟啉单胞菌外，针对其他牙周病原菌及其毒力因子的循环抗体也与RA的发病机制和临床表现有关，扩展了我们对牙周感染体液免疫反应如何促进RA发展的理解。

血清学研究已发现升高的抗伴放线聚集杆菌IgG滴度与RA之间存在显著关联。值得注意的是，所有感染伴放线聚集杆菌的个体都是抗CCP⁺。HLA-DRB1 SE等位基因对自身抗体阳性的影响似乎仅限于暴露于伴放线聚集杆菌的RA患者。

中间普雷沃菌是与慢性口腔感染相关的关键牙周病原体。肌肉骨骼超声检查显示，超过一半临床缓解的RA患者存在持续性滑膜炎。值得注意的是，活动性RA患者和超声检测到滑膜炎的患者中，抗中间普雷沃菌IgG滴度显著更高。

6 分子模拟和免疫交叉反应作为牙周病原菌诱导自身免疫的核心机制

6.1 诱导瓜氨酸化和打破免疫耐受

RA的核心致病机制之一是对瓜氨酸化蛋白的免疫耐受被打破，这涉及瓜氨酸化抗原产生增加和针对这些抗原的自身免疫反应增强，尤其是ACPA。在各种牙周病原体中，牙龈卟啉单胞菌因其独特的诱导瓜氨酸化能力而备受关注。

PPAD诱导宿主免疫反应的一个关键机制是酶模拟。这一假说最早于2009年提出，认为牙龈卟啉单胞菌感染和PPAD介导的人类抗原瓜氨酸化可触发ACPA反应。随后对RA患者的研究提供了支持性证据。观察到RA患者外周浆母细胞可产生ACPA，其中约63%的抗体与牙龈卟啉单胞菌外膜抗原和/或瓜氨酸化烯醇酶发生交叉反应。

6.2 免疫逃逸

牙龈卟啉单胞菌通过多种机制逃避宿主的先天免疫防御。牙龈卟啉单胞菌通过PPAD介导的瓜氨酸化进行免疫逃逸，途径包括：1）降低与吞噬作用和组蛋白H2抗菌活性相关的中性粒细胞衍生蛋白水平；2）瓜氨酸化组蛋白H3，这有助于牙龈卟啉单胞菌逃避中性粒细胞胞外陷阱(NETs)；3）瓜氨酸化溶菌酶衍生的阳离子抗菌肽LP9，从而限制其抗菌活性。

此外，牙龈卟啉单胞菌通过A型脂多糖(A-LPS)促进免疫逃逸，A-LPS有助于PPAD定位于外膜囊泡(OMVs)。这些囊泡包装并运输细菌毒力因子（包括PPAD）到各种宿主组织。A-LPS修饰不仅将PPAD定位到OMVs，还保护PPAD免受蛋白水解降解，从而促进其“保护性分泌”。

6.3 调节宿主免疫反应

牙龈卟啉单胞菌在牙龈组织中的暴露通过激活宿主免疫反应产生全身效应。它可能通过动员树突状细胞、巨噬细胞和中性粒细胞到关节，加速胶原诱导关节炎(CIA)小鼠的关节炎进展。在CIA小鼠中口服感染牙龈卟啉单胞菌不仅增加了关节炎评分，还升高了血清RF水平。在诱导关节炎之前慢性口服定植牙龈卟啉单胞菌，会增强有利于Th17细胞反应的免疫激活。

6.4 促进骨破坏和软骨损伤的作用

破骨细胞过度活化和分化是RA关节骨侵蚀的主要机制。牙龈卟啉单胞菌是炎症相关骨丢失的关键因素。Toll样受体(TLR)信号调节炎症和骨代谢，而核因子κB受体激活剂配体(RANKL)及其受体RANK是破骨细胞激活和骨重塑过程的关键调节因子。

细菌感染巨噬细胞会触发促炎细胞因子的释放，其中TNF-α刺激破骨细胞，使其在体外直接或通过成骨细胞间接分化骨髓巨噬细胞。一项在暴露于牙龈卟啉单胞菌环境中的研究强调了TLR2信号在破骨细胞生成中的关键作用。

软骨细胞凋亡可导致软骨损伤，导致组织变性和关节畸形。一项研究发现，感染牙龈卟啉单胞菌显著增加了人原代软骨细胞的早期和晚期凋亡。Pischon等人证实了这一点，他们显示牙龈卟啉单胞菌可以在细胞内定位。

7 从微生物学角度看的预防方面

建立概念验证的关键在于通过非手术牙周治疗(NSPT)等治疗方法解决根本病因，NSPT包括提供口腔卫生指导和机械清除牙龈边缘上下牙面的微生物。研究发现NSPT可在6周至6个月内缓解炎症，并降低DAS28、VAS、SJC、TJC，改善临床牙周参数。

另一种方法针对微生物的毒力因子。牙龈卟啉单胞菌的重要细菌蛋白FimA，当与FimA抗体预孵育时，能够最大限度地减少牙槽骨丢失和关节炎性骨破坏。它还降低了细菌在人类牙龈和滑膜成纤维细胞上的粘附和聚集。

最近的研究表明，改善病情的抗风湿药(DMARDs)在治疗RA的同时可以改善PD的临床参数。植物源性产品已被提议作为微生物群和宿主反应的潜在调节剂。姜黄素是姜黄中的主要姜黄素，是一种有效的抗微生物、抗氧化和抗炎剂，可对抗牙龈卟啉单胞菌感染和生物膜形成。

8 结论与展望

越来越多的临床前动物研究和流行病学证据支持RA与口腔微生物组之间存在密切关联。本综述探讨了口腔病原体在RA发生和发展中的作用，并强调了RA患者口腔微生物群中各种致病物种的存在和潜在影响。

大多数临床研究发现，在RA的临床前期阶段，口腔微生物组的失调已经很明显。病原菌及其毒力因子可能进入全身循环，引发免疫反应，并可通过外周样本中细菌DNA的鉴定来检测。本综述还分析了口腔微生物的关键毒力因子、其致病机制以及对宿主免疫反应的影响。值得注意的是，牙龈卟啉单胞菌感染似乎会增加患RA的风险，并可能降低DMARDs的治疗效果。

牙龈卟啉单胞菌的独特致病性仍是一个持续争论的话题。尽管实验动物模型已经证明了牙龈卟啉单胞菌暴露后出现RA相关改变，但人类疾病的复杂性使得现有证据不一致，观察到的关联并不能确立因果关系。

总之，PD、牙龈卟啉单胞菌和其他牙周病原体在RA发病机制中的作用仍未完全明了。非手术牙周治疗改善RA结局的潜在机制也需要进一步阐明。需要精心设计、大样本量和长期随访的临床试验来提供更可靠的证据。未来，严谨、标准化、大规模的前瞻性研究以及深入的机制研究，对于澄清口腔病原体与RA之间的因果关系至关重要。此外，探索针对口腔微生物组的干预措施可能为RA的预防和管理提供有价值的见解，并有可能为个性化治疗策略做出贡献。