基质金属蛋白酶抑制剂防治牙酸蚀症的研究进展
蒋能舞1,2综述, 于皓1,2审校
1. 福建医科大学口腔医学院·附属口腔医院修复科,福建 福州(350002)
2. 福建省口腔生物材料工程技术研究中心,福建 福州(350002)
【通信作者】 于皓,副教授,博士, Email:kobegigi@126.com

【作者简介】 蒋能舞,在读硕士研究生, Email:dentjnw@163.com

摘要

近年来牙酸蚀症的患病率不断上升,预防及治疗牙酸蚀症已成为口腔医学的热点问题。基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases,MMPs)是一类含Zn2+和Ca2+的蛋白水解酶,是牙酸蚀症发病过程中降解牙本质有机基质的主要蛋白水解酶之一。近年来有学者提出应用MMPs抑制剂以阻断牙本质有机基质的降解从而达到预防和治疗牙酸蚀症的目的。本文对MMPs抑制剂的作用机理及其用于牙酸蚀症预防和治疗的可行性作一综述,为相关临床及科研工作提供策略。

关键词: 酸蚀; 牙本质; 预防; 治疗; 基质金属蛋白酶; 基质金属蛋白酶抑制剂
中图分类号:R781.2 文献标志码:A 文章编号:2096-1456(2017)12-0810-04
Advances in research on the prevention and treatment of dental erosion b y MMPs inhibitors
JIANG Nengwu1,2, YU Hao1,2
1. Department of Prosthodontics School and Hospital of Stomatology Fujian Medical University Fuzhou 350002 China
2. Fujian Biological Materials Engineering and Technology Center of Stomatology Fuzhou 350002 China

Corresponding author: YU Hao, Email: kobegigi@126.com, Tel: 0086-591-83736431
Abstract

High prevalence of dental erosion has been reported in recent years. The prevention and treatment of dental erosion has therefore attracted lots of attention in dentistry. Matrix metalloproteinases (MMPs) is a type of proteolytic enzyme containing Zn2+ and Ca2+, which can degrade organic matrix in advanced dental erosion. MMPs inhibitors were reported to have the potential to prevent the organic matrix of dentin from degradation, which might provide protective capacity against dental erosion. The present article reviews the mechanism and potential application of MMPs inhibitors in the prevention and treatment of dental erosion.

Keyword: Dental erosion; Dentin; Prevention; Therapy; MMPs; MMPs inhibitors

牙酸蚀症是指在无细菌参与的情况下, 由于接触牙面的酸或其螯合物的化学侵蚀作用而引起的一种病理的、慢性的牙体硬组织表面浅层丧失。大量的调查和研究认为牙酸蚀症是一种多因素的疾病, 是化学、生物、行为等多种因素相互影响、相互作用的结果[1]。近年来, 随着人们生活习惯及环境的改变, 牙酸蚀症的患者与日俱增, 喜好碳酸饮料的人群、胃酸反流患者以及长期接触酸雾、酸酐职业史的工人成为高发人群[2]

酸蚀症是一个慢性而连续的过程, 随着牙齿酸蚀症的进展, 病损可累及牙本质, 导致牙本质敏感甚至牙髓炎症。基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinases, MMPs)在口腔环境中主要存在于唾液和牙本质中, 是一组钙锌依赖性蛋白酶, 具有协同降解几乎所有的细胞外基质的作用, 在许多生理和病理的过程中发挥重要作用[3]。MMPs在牙本质中的分布、含量和主要作用都不相同, 其中参与牙本质胶原降解的主要是MMP-2和MMP-8和MMP-9[4-6], 成牙本质细胞是其重要来源之一[7]。MMPs平时以无活性的酶原形式分泌, 通常通过其氨基端的水解得以活化, 可以被内源性因素和病理性因素所激活, 内源性因素包括丝氨酸蛋白酶、细菌酶或已被激活的MMPs等; 病理性因素包括弱酸、温度以及不适当应力等[8]。激活的MMPs可引起细胞外基质有机组分的水解[9], 进一步促进牙酸蚀症的发展。在口腔环境中, 高浓度的MMPs增加了牙酸蚀症的易感性, 应用MMPs抑制剂以控制细胞外基质降解及重建, 可提高牙本质的抗酸蚀能力, 在牙酸蚀症预防和治疗具有较强的应用潜力。本文针对MMPs抑制剂用于牙酸蚀症的预防和治疗的研究进展作一综述, 以期为牙酸蚀症的预防和治疗工作提供策略。

1 各种MMPs抑制剂及其相关机制
1.1 氟化物

氟化物作为目前应用最为广泛的预防和治疗牙齿酸蚀症的方法之一, 尤其是含锡及钛的氟化物已经证实了其有效性[10]。传统观点认为, 氟化物应用的主要机理是与在牙体硬组织中含有的羟基磷灰石发生反应形成沉淀物。Kato等[11]采用酶谱分析首次实验证实了氟化钠抑制MMPs的活性作用, 提出离子中和机制。由于MMPs是一类Zn2+和Ca2+依赖酶, 而F-带有强负电荷, 过量的F-可能使这类阳离子失活进而抑制MMPs的激活。此前有研究已证实脱矿有机基质(Demineralised organic matrix, DOM)可作为机械屏障阻止离子在脱矿区的扩散并抑制酸蚀刺激, 氟化物对牙体酸蚀的预防作用似乎取决于DOM的保留程度[12]

1.2 氯己定(Chlorhexidine, CHX)

氯己定, 又称洗必泰, 是一种广谱的、非特异性的 MMPs 抑制剂, 已证实CHX是通过阳离子螯合作用抑制 MMPs。也有学者认为CHX可能影响羟基和半胱氨酸在MMPs中的活性位点。在唾液浓度达到0.2%以上时, CHX的抑制活性也可能与蛋白质变性有关[13]

陈宇江将CHX作为预处理剂应用于牙本质层, 采用冷热循环加载应力的方法模拟老化后, 进行微拉伸测试和动物体外测试, 结果显示CHX可抑制全酸蚀系统粘接后粘接界面的胶原降解[14]。使用2%的CHX在涂布粘接剂前预处理牙本质表面, 可以抑制牙髓-牙本质复合体中成牙本质细胞层中MMP-2、MMP-8、MMP-9 的表达[15]。有研究发现2%CHX预处理牙本质后能够延缓胶原降解[16]。虽然对于CHX定的作用机制尚不明确, 但其抑制MMPs的有效性已得到广泛认可。

1.3 表没食子儿茶素没食子酸脂(Epigallocatechin gallate, EGCG)

EGCG是一种天然的MMPs抑制剂, 是茶多酚的主要成分, 对多种肿瘤细胞系的 MMP-2, MMP-9 的活性有明显的抑制作用。EGCG可以通过氢键和疏水键与胶原酶结合, 导致胶原酶的二级结构发生改变, 从而抑制了胶原酶的活性。有实验通过微拉伸测试、断裂模式分析观察到EGCG对外源性MMP-8的活性具有显著的抑制作用, 有抑制牙本质脱矿的作用。该抑制作用具有浓度依赖性, 当浓度达到400 μ g/mL时对MMP-8的抑制作用较0.2% CHX更显著[17]。此前Demeule等[18]也做了关于EGCG抑制不同 MMPs 有效剂量的研究, 发现抑制MMP-2和MMP-9的半数最大抑制浓度(IC50)分别为6 μ M和 0.8 μ M。

1.4 乙二胺四乙酸(Ethylene diamine tetraacetic acid, EDTA)

研究证实EDTA能够通过螯合作用来抑制MMPs的溶胶原作用, 竞争结合催化MMPs活化的阳离子, 抑制MMPs的活性。目前, EDTA被广泛应用于溶解牙本质的矿物质相, 并且能够避免牙本质原胶原纤维结构的改变[19, 20]

1.5 季铵盐类

刘宁[21]报道人工合成的三种季铵盐单体DMAE-CB(Methacryloxylethyl cetyl dimethyl ammonium bromide)、MAE-DB(2-methacryloxylethyl dodecyl methyl ammonium bromide)、MAE-HB(2-methacryloxylethyl hexadecyl methyl ammonium bromide)对MMP-9均具有抑制作用, 且随着浓度的升高抑制作用增强, 证实季铵盐单体在牙本质粘接剂固化后可以有效提高牙本质粘接界面的耐酶解能力。同时发现新型抗菌季铵盐单体, 能够防止混合层胶原降解并保护树脂粘结界面。Umer等[22]也发现了一种新型季铵盐可有效抑制MMPs对牙本质的脱矿作用。另外, 双甲基丙烯酰季铵盐单体(Quaternary ammonium methacrylates, QAMs)、甲基丙烯酸-β 羟乙基(2-hydroxyethylmethacrylate, HEMA)、苯扎氯铵(Benzalkonium chloride, BAC)以及苯扎丙烯酸甲酯(Benzalkonium methacrylate, MBAC)等均在不同研究中显示出其对牙本质MMPs具有抑制作用[23, 24, 25, 26]

1.6 四环素类

四环素类化合物除了拥有抗菌活性, 也用作MMPs抑制剂, 但其抑制不是通过抗菌机制发挥作用[27], 钙离子和锌离子结合区域位于四环素类化合物的C-11和C-12[28]。赵聪等[29]发现米诺环素能够有效减少牙本质粘结界面的微渗漏。四环素类抑制剂对牙本质的双重保护作用, 是其作为牙酸蚀症防治前景材料的良好基础。

1.7 其他MMPs抑制剂

除以上MMPs抑制剂外, 也有文献报道拉托普利、原花青素以及临床常见的Gluma脱敏剂等可作为MMPs抑制剂发挥作用[30, 31, 32]。MMPs抑制剂的种类繁多, 寻找合适方法将其应用于牙酸蚀症的防治才是关键举措。

2 MMPs抑制剂应用于临床的剂量
2.1 漱口液

国外学者将MMPs抑制剂加入漱口液中以分析其在牙酸蚀症进展中的作用。Charone等[13]分析了聚六亚甲基胍(Polyhexamethylenebiguanide hydrochloride, PHMB)和CHX在牙本质酸蚀中对脱矿有机基质降解酶的抑制活性。采用对照分析, 6天后观察到, SPP(Sanifillperio premium)组(含0.07%PHMB和0.05%氟化钠)组织丧失最少, PHMB和CHX组也出现了明显的效果, 而氟化物组与对照组的组织丧失未见明显不同。商业产品SPP对预防牙体组织丧失效果最佳, 与其含有F-离子及PHMB有关, PHMB是一类阳离子双胍剂, 这与上述F-离子结合有效阳离子能够发挥更强预防牙酸蚀症的结论相符。虽然实验证明了含有MMPs抑制剂的漱口液减少了酸蚀作用, 但其临床应用效果仍未得到共识。

2.2 凝胶

研究表明MMPs抑制剂与牙体接触的时间与其保护效果呈正相关。因此, 许多学者将MMPs抑制剂加入凝胶以提高其效用。Kato等[33]验证了凝胶的优越性, 含MMPs抑制剂的凝胶 (10 μ M EGCG; 400 μ M EGCG; 0.012%CHX)可完全抑制牙本质酸蚀, 与氟化钠及空白对照组差异有统计学意义; 扫描电镜分析中, 含MMPs抑制剂处理组酸蚀区域与未酸蚀区域无明显区别。含MMP抑制剂的凝胶能够引起牙本质小管阻塞, 这种沉积物可能是由于CHX和多元酚能够与金属离子互相影响并能够从磷灰石中结合钙离子[33]。与溶液相比, 由于增加了与牙体的接触时间及亲和力, 凝胶中有效成分能够渗透入牙体, 因此拥有更好的效果。

2.3 牙膏

在日常清洁的同时预防牙酸蚀症是一种得到临床医生及患者广泛接受的方式, 在证实了MMPs抑制剂(CHX、EGCG等)加入溶液及凝胶均对牙酸蚀症有一定抑制作用后, 国外学者设计了体外实验验证在牙膏中添加MMPs抑制剂有效预防牙酸蚀症[34]。接触式表面轮廓仪检测结果显示, 含MMPs抑制剂组的组织丧失比起空白对照组有明显减少, 含MMPs抑制剂或氟化物的牙膏作用取决于脱矿有机基质的存留, 其保留通过抑制牙体及唾液中的胶原酶活性使酸蚀后的组织再矿化。

值得强调的是, MMPs抑制剂的作用载体很重要, 在多种临床应用方式中, 凝胶的预防保护作用最有效。然而, 当酸蚀刺激超过10 d(总酸蚀时间200 min), 组织丧失程度增大[34], 这就需要将MMPs抑制剂进行反复应用, 这类情况下牙膏或许会是更为简单的选择。

3 小 结

目前针对牙酸蚀症常用的防治方法, 除了常规的口腔健康宣教、饮食习惯纠正和引起牙酸蚀症的胃肠疾病治疗之外, 临床上主要有脱敏处理、局部用氟以及激光治疗等, 其机制大致相同, 即通过表面处理在牙釉质或牙本质表面形成物理性沉淀物以达到治疗或预防牙酸蚀症的目的[1, 2]。然而这些实施方法具有局限性且长期效果难以维持, MMPs抑制剂的使用无疑为牙酸蚀症的预防和治疗开启了另一扇大门。尽管各类抑制剂对不同的MMPs有抑制活性, 但目前研究多限于体外实验, 实验条件还存在一定的局限性, 模拟口腔环境不够完全, 例如唾液的流动性、获得性薄膜的形成及口内菌群等, 另外其作用机制也尚不明确。综上所述, MMPs抑制剂的应用为预防及治疗牙酸蚀症提供了新的思路。如能有针对性的使用特定MMPs抑制剂, 将能达到有效预防和治疗牙酸蚀症的最终目的。

The authors have declared that no competing interests exist.

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