作者：李雪菁，苏俭生，同济大学附属口腔医院口腔修复科
慢性牙周炎（CP）是
1. NLRP3炎性小体的结构和功能
1.1 NLRP3炎性小体的结构组成
模式识别受体（pattern recognition receptors,PRRs）高表达于免疫细胞表面，充当固有免疫防御的第一道防线。PRRs具有多个家族成员，包括NOD样受体家族（NOD like receptors,NLRs）、Toll样受体家族（Toll like receptors,TLRs）等。其中NLRP3在识别病原微生物后，其作为上游分子，可招募CARD结构域的凋亡相关颗粒样接头蛋白（apoptosis associated speck like protein containing CARD,ASC）和无活性的半胱天冬酶-1前体（procaspase-1）聚集，共同组装一种多蛋白复合体，即NLRP3炎性小体，使其参与调控机体多种疾病的炎症性反应。
1.2 NLRP3炎性小体的活化
NLRP3炎性小体在免疫细胞及组织细胞中均有表达，活化NLRP3炎性小体需经过2个连续的环节，即启动和激活后，才得以参与调控炎症反应。
①启动阶段：细胞感染后，微生物病原菌的致病成分，如脂多糖、肽聚糖等，可作为一种外源性微生物毒力因子（可视为PAMPs），被细胞膜上的TLRs识别，从而激活核转录因子-κB(nuclear transcription factor-κB,NF-κB），诱导无活性的NLRP3、白细胞介素-1β前体（pro-inter leukin-1β,IL-1β））生成；
②激活阶段：细胞由于感染或损伤可释放宿主来源（内源性）的危险信号分子（可视为DAMPs），例如钾（K+）外排、线粒体来源活性氧（reactive oxygen species,ROS）的过产生、钙（Ca2+）内流等，继而被DAMPs受体识别，诱导NLRP3、ASC和pro-caspase-1（无生物活性）在胞质内聚集成NLRP3多蛋白炎症复合体，此后pro-caspase-1被激活为caspase-1（有生物活性），继而裂解proIL-1β，最终产生成熟的炎性因子IL-1β，因此多以检测IL-1β的表达水平来间接评估NLRP3炎性小体的表达。
1.3 NLRP3炎性小体与CP
研究表明，与牙周健康者相比，在CP、侵袭性牙周炎患者的龈沟和唾液中，NLRP3炎性小体和IL-1β表达水平均升高。对比野生型小鼠牙周炎模型，在IL-1β基因敲除小鼠的CP模型中，破骨细胞增殖缓慢，牙周组织破坏较少。Xu等的研究发现，牙周炎环境下，间充质干细胞中NLRP3炎性小体的表达上调，抑制了成骨细胞的分化。故NLRP3炎性小体可促进炎症反应的发生，诱导牙槽骨吸收。Lian等的研究也证实在CP小鼠模型中，小鼠牙周膜成纤维细胞中的NLRP3炎性小体表达水平较高，从而证明了NLRP3炎性小体是调控CP发生发展的关键因素。
2. NLRP3炎性小体与牙周炎主要致病菌
Socransky等将牙周炎龈下菌种分为不同细菌“复合体”。“红色复合体”（第一复合体）由牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis,Pg）、齿垢密螺旋体（Treponema denticola,Td）和福
而具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum,Fn）作为“橙色复合体”的一员（第二复合体），可协同、支持“红色复合体”，共同促进CP的发生、发展。研究表明，这些主要致病菌均可通过上调免疫细胞和组织细胞中NLRP3炎性小体的表达水平，诱导牙周炎的发生、发展。
2.1 NLRP3炎性小体与“红色复合体”
2.1.1 Pg
在牙周健康人群的龈沟中，Pg的检出率为10%～25%，而在牙周炎患者中的检出率高达79%～90%。Pg已被证实为CP最主要的致病菌，因此在体内、体外模型构建中，诱导实验性牙周炎的病原菌大多采用Pg。
Yamaguch等构建的Pg诱导的小鼠牙周炎模型表明，在野生型小鼠的牙龈组织中，caspase-1、IL-1β的蛋白表达水平增加，而在NLRP3基因敲除小鼠的牙龈组织中，上述因子的表达水平在感染Pg前后无明显差异，说明Pg可通过激活NLRP3炎性小体诱发牙周炎症反应。Pg的毒力因子作为第一信号，被TLRs识别后，激活NF-κB，介导无活性的NLRP3、pro-IL-1β的产生。
新的研究表明，Pg只可诱导IL-1β的产生，而并没有促进IL-1β分泌和成熟的作用，即Pg的感染仅可为NLRP3炎性小体的活化提供第一信号，若无第二信号的刺激，如三磷酸
在Cheng等的体内研究中，缺氧诱导因子α、NLRP3炎性小体在人牙周炎组织中高度表达，提示牙周袋内缺氧的环境可能作为第二信号参与NLRP3炎性小体的激活。Lv等证实，常氧环境下，Pg感染的小鼠牙龈成纤维细胞中，NLRP3炎性小体和IL-1β的蛋白表达水平虽有所下调，但较未感染组差异无统计学意义，而在缺氧的环境下，上述因子的表达水平出现了显著上升。
综上所述，Pg作为最主要的牙周炎致病菌，常与缺氧环境协同作用，活化NLRP3炎性小体，从而促进CP的发展。
2.1.2 Td和Tf
“红色复合体”中，Td和Tf主要起协同、支持及增强主要致病菌Pg毒性的作用。由于Td独特的形态和密螺旋体的高致病性，其已被视作评估牙周炎进展程度的指标。Td92是Td最常见的外膜蛋白，其可作为第一信号分子与巨噬细胞膜表面整合素α5β1相互识别，诱导免疫细胞中IL-1β的表达，同时导致细胞ATP的释放和K+的外排；其作为第二信号，能够活化巨噬细胞中NLRP3炎性小体，促进牙周组织的炎症反应。
此外，Td和Tf的外膜囊泡（outer membrane vesicles,OMV）作为另一种毒力因子，由于其纳米尺寸、黏附性和可蛋白水解的特性，能够在宿主的上皮组织中迁移，破坏上皮分子层的紧密连接，并将细菌毒力因子从龈下菌斑释放到龈下结缔组织中，诱导中性粒细胞和巨噬细胞招募，激活宿主的炎症反应。研究表明，“红色复合体”的OMV可与单核细胞和巨噬细胞相互作用，活化NLRP3炎性小体，促进细胞中IL-1β的分泌，诱导细胞凋亡。
2.2 NLRP3炎性小体与“橙色复合体”
作为“橙色复合体”的一员，Fn是最早建立在牙菌斑生物膜上的细菌之一，其可促进“红色复合体”的定植和聚集，如Pg的感染有利于牙龈上皮细胞中Fn的存活；Fn的感染又有利于Pg对牙周细胞的黏附和侵袭；Fn可激活NF-κB，活化牙龈上皮细胞中的NLRP3炎性小体，诱导显著的炎症反应。
在Bui等的Fn与人牙龈上皮细胞共培养的实验中，Fn可激活人牙龈上皮细胞中的NF-κB转录信号，利于IL-1β基因的转录和pro-IL-1β蛋白的合成，促进caspase-1的成熟和IL-1β炎性因子的分泌。与此同时，在培养液的上清液中检测到了ASC含量的增高，这提示与Pg的感染只能为活化NLRP3炎性小体提供第一信号而无法提供第二信号不同，Fn的感染本身就足以同时提供2种信号，即Fn的毒力因子可作为PAMPs,Fn诱导的由细胞内分泌到细胞外基质的ASC可作为DAMPs，从而启动和激活NLRP3炎性小体。
综上所述，CP是多种细菌微生物共同协同、相互拮抗作用的结果，NLRP3炎性小体在牙周炎各种致病菌的发病机制中均起着至关重要的作用，有望成为诊断CP的生物标志物。进一步研究牙周致病菌及其他新出现的感染性细胞因子调节NLRP3炎性小体的机制，对于预防牙周致病菌感染、寻找牙周病治疗新方法具有重要意义。
来源：李雪菁,苏俭生.NLRP3炎性小体调控慢性牙周炎的研究进展[J].口腔颌面外科杂志,2024,34(01):63-66.
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