活化型基质金属蛋白酶-8作为牙周生物标志物的研究进展

赵宇琪，田胜兰，李 莹，王爱芹

2018年牙周病和植体周病国际新分类中根据牙周炎的发生阶段(牙周组织破坏的严重程度和复杂性)和等级(未来的进展风险)对牙周炎进行了更加全面的划分，该分类除了为医生提供个体化识别、治疗和预防牙周炎的框架外，也为引入诊断和预后的生物标志物提供了必要引导，为改进标准临床措施提供了信息[1-2]。生物标志物可标记疾病进展、检测健康状况和指导临床治疗[3]。目前为止，牙周炎可能的生物标志物如白介素(interleukin)-1β(IL-1β)、白介素-6(IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)、前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)、C-反应蛋白、干扰素-γ(interferon-γ, IFN-γ)、维生素C和抗氧化剂等虽不断被提出[4-8]，但特异性和稳定性尚不确定，能明确的标志物十分有限。Kc等[9]对牙周炎患者龈沟液和唾液中的胶原酶溶解活性进行分析发现，主要胶原酶是基质金属蛋白酶-8(matrix metalloproteinase-8, MMP-8)，活化型基质金属蛋白酶-8(activated matrix metalloproteinase-8, aMMP-8)在活动期牙周炎中的表现更为突出[10]。

1 aMMP-8生物学特性

基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMPs)是正常组织更新时负责降解大多数细胞外基质(ECM)的一组酶类[11]，已经确定的MMPs成员至少26个[12]。MMP-8作为胶原酶型中的一种，主要由中性粒细胞产生[13-14]，可降解Ⅰ型胶原纤维，同时也能降解Ⅱ型和Ⅲ型胶原及α-2巨球蛋白[15]。牙龈、牙周膜和牙槽骨ECM的主要成分是Ⅰ型胶原，牙龈炎症时MMP-8在牙周组织破坏过程中发挥重要作用。研究表明，MMP-8浓度与牙周病严重程度呈正相关。

健康口腔中大多数胶原酶以潜伏形式存在，牙周炎患者口腔内稳态被破坏，MMP-8与活化片段结合形成aMMP-8并大量释放，降解结缔组织，造成骨破坏，导致一系列病理过程[16-19]。Meta分析表明，口腔液体中的aMMP-8水平可以预测和反映正在进行的或未来可能发展的牙周疾病活动，与牙周疾病的进展严重程度之间存在显著相关性，同时研究数据表明成功的牙周治疗可显著降低口腔内液体中aMMP-8水平[16, 20-23]。

2 aMMP-8在血清、唾液、龈沟液中的检测分析

aMMP-8有望成为诊断和评估牙周炎进展阶段的生物标记物，可以作为预测和预防性辅助生物技术工具，用于指示和确定实施干预措施的时间，体现了二级预防的主要目的，并抑制牙龈炎向牙周炎转化[24]。

2.1 血清aMMP-8水平

既往研究大多指出血清MMP-8水平与牙周炎症存在相关性[25-26]，但有关牙周炎患者血清中aMMP-8水平的检测研究很少。之前的分类中，因未将全身因素纳入牙周炎分类以及血清获取有创，使得血清aMMP-8水平在牙周病中的诊断意义被忽视。2018年牙周病新分类指出应提高对全身风险因素的认识[1]，并将吸烟及糖尿病因素单独作为分级调整因素进行再归类。血清aMMP-8水平由于可在一定程度上反映全身影响因素，逐渐受到研究者重视。Keles等[27]对83名无系统疾病非吸烟人群进行了一项横断面分析，将Ⅲ期C级牙周炎患者、牙龈炎患者及牙周健康人群的唾液、龈沟液和血清aMMP-8水平进行对比，首次证明牙周炎和牙龈炎患者的血清aMMP-8含量高于健康者，血清aMMP-8水平与临床牙周参数呈正相关。牙龈炎和Ⅲ期牙周炎患者血清aMMP-8水平升高可能表明局部炎症可反映在全身aMMP-8水平上，但由于参与体循环的血清中各指标易受其他复杂因素影响，所以目前血清aMMP-8水平通常以支持性的方式参与牙周炎的评估[16,27-28]。现阶段国内对于血清aMMP-8水平与牙周炎分期分级的临床数据仍然不足，同时血清aMMP-8水平与系统性疾病之间关系尚无明确阐述，这部分结果仍有待进一步探究。

2.2 唾液aMMP-8水平

唾液可以无创收集，具有源自颈动脉局部血管系统的血清成分[8-9,26,29]。活动期牙周炎发生时，唾液中可以检测出aMMP-8水平的病理性升高，具有较高的敏感性，许多学者也认为唾液aMMP-8水平上升能够反映牙周炎症[8,24,30]。Yuan等[31]采用Logistic和线性回归模型检测唾液aMMP-8水平与牙周状况之间的相关性、诊断敏感性和特异性，结果显示唾液aMMP-8水平与临床牙周指数(包括探诊深度或出血指数)之间存在明显正相关，相应的敏感性和特异性值分别为0.8和0.9，直观表明唾液aMMP-8具有较强的特异性，这项实验结果与大多数学者得出结论一致[22,24,32]。在此基础上Schmalz等[33]提出aMMP-8可能与牙周炎的严重程度和潜在的高致病性牙周致病菌(如牙龈卟啉单胞菌或齿垢密螺旋体)存在相关性，为aMMP-8诊断及预防方面提供了重要线索。

根据牙周病新分类，Räisänen等[34]在Heikkinen等[35]及Lang等[36]分析基础上，对居住在芬兰的15～17岁的544名青少年进行口腔健康状况检查(菌斑指数和探诊出血等)，并采集全唾液样本，利用免疫荧光测定法(IFMA)测定样本aMMP-8水平。实验结果表明：aMMP-8的水平似乎可以反映牙龈炎向早期牙周炎转化过程的“强度”变化。当唾液aMMP-8作为牙周炎分期和分级的生物标志物时，其对Ⅰ期牙周炎的早期检测十分必要，通过这种方式可以更好地区分牙龈炎和牙周炎，达到预防牙周炎发生发展的目的，进一步为aMMP-8成为口腔生物标志物提供证据。

2.3 龈沟液aMMP-8水平

龈沟液的液体成分主要源自血清，其中胶原酶活性的90%～95%来源于MMP-8[37]。龈沟液胶原酶活性和aMMP-8水平的增加与Ⅰ型胶原酶降解产物的水平相关。在慢性或侵袭性牙周炎患者中，aMMP-8不仅在唾液中表达升高，而且在患者的龈沟液或含漱液中的水平也同样升高，此外，经牙周治疗后，aMMP-8水平出现相应降低趋势[20,38-40]。有学者对牙周袋龈沟液中aMMP-8水平进行了检测，发现龈沟液中aMMP-8水平与临床牙周参数相关[41]。经牙周基础治疗后aMMP-8水平降低可以视为有效治疗，是牙周袋深度和临床附着水平改善的基础，表明龈沟液中aMMP-8水平的升高与牙周炎存在不容忽视的相关性。

有学者对牙周健康者、静止期牙周炎患者、牙龈炎患者及Ⅲ期牙周炎患者采集样本并利用IFMA法对aMMP-8进行分析，实验数据表明龈沟液和血清中的aMMP-8有区分牙龈炎和牙周健康的潜力，唾液和龈沟液aMMP-8水平都能一定程度上反映Ⅲ期牙周炎。通过aMMP-8的独立免疫和催化活性试验均证实，在预测牙周炎进展时，唾液aMMP-8的敏感性最高，而龈沟液aMMP-8的特异性较高[22]。尽管唾液易于收集且无创，但龈沟液提供了特定部位的信息，推测龈沟液在区分牙周健康和牙龈炎方面更可靠[27]。龈沟液中高水平的aMMP-8对牙龈炎向牙周炎的转化有不容忽视的预测作用，可以更好地评估牙周炎进展。

3 口腔aMMP-8与即时检验技术的联合应用

即时检验技术(point-of-care testing，POCT)的兴起为临床检验工作提供了便利。POCT由非专业检测人员直接在病人旁边完成临床检测或床边检测，现场采样，即刻分析，省去标本在实验室检验时的复杂处理程序，可快速得到检验结果。POCT技术主要包括干化学技术、多层涂膜技术、免疫层析与渗滤技术等[42]。理想的椅旁分析技术应当具有特异性、敏感性、可重复性、廉价和快速鉴别牙周炎各个具体阶段的特点[7,32]，推动POCT技术发展有利于快速评价牙周炎炎症状态。

为了探究aMMP-8作为牙周炎标志物的可行性，Sorsa等[3]招募了150名25～78岁的希腊成年人，参与者接受aMMP-8含漱液测试，之后进行全口临床检查发现aMMP-8对口腔卫生的敏感度比传统的牙周探诊出血指数更高，且受试结果稳定。aMMP-8含漱液试验可作为辅助和预防性诊断工具用于临床实践中，仅需5 min即可识别牙周炎并判断牙周炎是否正处于进展阶段，aMMP-8可以很好地预测未来的牙周疾病(阳性预测值在81.8%～94.7%之间)[3]。胶体金免疫层析技术作为POCT技术的一种，被广泛应用于临床快速检测领域，将抗原抗体反应与胶体金这一可见标记物结合应用，检测后5～10 min胶体金会形成肉眼可见红色条带，对定性及半定量结果的判断非常方便[43]，真正意义上为解决标志物检测灵敏性及时效性提供便捷。目前，实时定量含漱液aMMP-8胶体金免疫层析技术已被成功开发并投入市场，并在芬兰、尼日利亚、德国、荷兰、马拉维、土耳其、瑞典和美国独立开展测试并成功验证，诊断敏感性和特异性分别为76%～90%和96%[24]。结合上述多位学者的观点及临床数据发现，aMMP-8水平在鉴别牙周炎的发生发展过程中具有很强的特异性，所以将aMMP-8作为牙周炎生物标志物与恰当的POCT技术联合应用具有较好的发展前景。

综合国内外学者观点，有充分证据表明aMMP-8有能力作为牙周炎生物标志物，对牙周炎的分期分级起到有效辅助作用，同时针对aMMP-8椅旁分析也是十分必要的，通过将合适的椅旁检测方法与牙周生物标志物相结合[7]，可以大大增加对患者病情评估的可靠性和直观性，避免对牙周炎的估计不足以及诊疗不当。同时在医患沟通中，椅旁分析得出的数据有利于直观地向牙周炎患者介绍病情的发展阶段[19]，使患者对自身牙周炎状态有更清楚的认识，更利于建立医患间信任并提高患者的牙周维护意识，从而实现牙周炎防治的目的。