乳鐵蛋白在(zài)口腔領域的(de)研究進展

周恬 康娜 (廣西醫科大(dà)學附屬口腔醫院重點實驗室 廣西南甯530021)

[摘要(yào / yāo)] 乳鐵蛋白是(shì)一(yī / yì ／yí)種具有多種生理功能的(de)非血紅素鐵結合性糖蛋白,在(zài)抗炎、抗菌、抗病毒、抗腫瘤以(yǐ)及免疫 調節方面均有重要(yào / yāo)作用。乳鐵蛋白能促進骨骼生長,在(zài)生理濃度下能有效刺激成骨細胞增殖和(hé / huò)分化,抑制破骨細胞形成。本文對乳鐵蛋白在(zài)口腔領域的(de)研究進展進行綜述,以(yǐ)期對乳鐵蛋白有較全面地(dì / de)了(le／liǎo)解。 [關鍵詞] 乳鐵蛋白 正畸 牙周病 口腔 骨吸收 [文獻标識碼] A [文章編号] 1671—7651(2019)08—0730

Research Progress of Lactoferrin in Stomatology Medical Domain.Z HOU Tian ,KANG Na.State Key Laboratory of Oral Diseases ,Affiliated Stomatological Hos pital of Guangxi Medical University ,Nanning 530021,Chi- na .[Abstract] Lactoferrin is a non-heme and iron-binding glycoprotein with various physiological functions,which plays an important role in anti-inflammatory,anti-bacterial,anti-viral,anti-tumor,and immune regulation.Lacto- ferrin can promote bone growth,effectively stimulate the proliferation and differentiation of osteoblasts and inhibit the formation of osteoclasts under physiological concentrations.In this article,the research progress of lactoferrin in stomatology medical domain is reviewed in order to give a comprehensive understanding of lactoferrin. [Key words] lactoferrin orthodontics periodontal disease oral cavity bone resorption.

乳鐵蛋白 (lactoferrin,LF)是(shì)一(yī / yì ／yí)種分子(zǐ)量爲(wéi / wèi)70000 ~ 8000的(de)糖蛋白,由 689個(gè)氨基酸殘基組成。LF于(yú)1960年首先由Groves[1]從牛乳中分離獲得。它由哺乳動物外分泌 腺的(de)上(shàng)皮細胞分泌,廣泛存在(zài)于(yú)乳汁、唾液、汗液等外分泌液 或血漿、中性粒細胞中,屬于(yú)轉鐵蛋白家族[2]。研究表明, LF 具有抗微生物、免疫調節和(hé / huò)抗炎等多種功能[3]。此外, LF 能夠促進骨形成及抑制骨吸收,可以(yǐ)作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)種新型骨生 長因子(zǐ),通過調節骨的(de)生長代謝從而(ér)促進骨骼的(de)生長。随着分離精制技術不(bù)斷完善,其制作工藝主要(yào / yāo)有離子(zǐ)交換色譜 法、親合色譜法、固定化單系抗體法和(hé / huò)超濾法。安全性方面, Yamauchi 等進行了(le／liǎo)大(dà)鼠急性口毒性及遺傳毒性實驗,各 項組織病理學檢查均未發現異常。在(zài)細菌反向突變實驗中, 牛源性LF沒有展示出(chū)任何誘變潛能,證明牛源性LF 具有良好的(de)食用安全性[5]。由于(yú)LF 兼具抗菌和(hé / huò)多種生物學功能,現已廣泛應用于(yú)食品、醫療等領域[6]。乳鐵蛋白在(zài)口腔領域的(de)應用 1.1 乳鐵蛋白與口外骨缺損修複口腔颌面部外傷、腫瘤、 炎症等均可能導緻嚴重的(de)颌骨缺損,目前多采用自體骨、異 基金項目國(guó)家自然科學基金(編号:81360170) 作者簡介周恬(1 9 9 2 ~ ),男,浙江湖州人(rén),碩士在(zài)讀,主要(yào / yāo)從事牙合面畸形的(de)矯治及機理的(de)相關研究。體骨和(hé / huò)人(rén)工合成骨移植進行修複,但是(shì)由于(yú)供體部位的(de)缺 損、來(lái)源有限以(yǐ)及不(bù)可避免的(de)高并發症發生率等原因,利用 組織工程學原理治療骨缺損已成爲(wéi / wèi)該領域的(de)研究熱點。近 年來(lái),多項研究結果已經證實,LF 具有體外和(hé / huò)體内的(de)骨合成 代謝活性。LF 誘導成骨細胞樣細胞的(de)增殖和(hé / huò)分化,抑制體 外破骨細胞的(de)生成。LF 在(zài)成骨細胞樣細胞中的(de)有絲分裂作用主要(yào / yāo)由低密度脂蛋白受體蛋白-1介導,牛源性LF和(hé / huò)人(rén)源LF在(zài)骨細胞中的(de)作用類似[7]。王卒平等[8]通過體外培 養骨關節炎軟骨組織的(de)關節軟骨細胞,在(zài)實驗組細胞培養液中加入不(bù)同濃度的(de)人(rén)源性 LF,結果顯示人(rén)源性 LF對人(rén)關節軟骨細胞的(de)增殖具有促進作用,且具有顯著的(de)濃度依賴性。Calvani 等[9]術後應用浸泡牛源性LF 的(de)無菌油紗布對 比傳統手術治療,首次證明了(le／liǎo)牛源性LF對雙膦酸鹽相關的(de) 颌骨壞死有修複效果,可以(yǐ)顯著縮短傷口的(de)愈合時(shí)間。Li 等[10]研 究 發 現,當牛源性LF口服給藥的(de)劑量爲(wéi / wèi)每天85 mg/kg,可以(yǐ)促進兔模型胫骨牽張成骨後的(de)骨再生,牛源性LF不(bù)僅促進了(le／liǎo)牽張成骨早期的(de)骨形成,而(ér)且促進了(le／liǎo)後期的(de)骨固定化。此外,當使用牛源性LF治療時(shí),骨保護素(os- teoprotegerin,OPG)/核因子(zǐ)-κB受體活化因子(zǐ)配 體(recep- tor activator of nuclear factor κB ligand,RANKL)/核因子(zǐ)- κB 受體活化因子(zǐ)(receptor activator of nuclear factor κB, RANK)通路可能是(shì)在(zài)牽張成骨中增加骨形成和(hé / huò)減少骨吸收 的(de)主要(yào / yāo)機制。這(zhè)一(yī / yì ／yí)觀點 Hou 等[11]在(zài)後續研究中也(yě)予以(yǐ)證實。Gao 等[1 2]通過在(zài)大(dà)鼠右側頂骨制造一(yī / yì ／yí)個(gè)直徑 5 mm 大(dà) 小的(de)缺損,局部使用明膠凝膠結合牛源性 LF 4~1 2 周,與沒 有經過牛源性LF處理的(de)大(dà)鼠顱骨骨缺損處相比,發現應用 牛源性 LF 可顯著促進大(dà)鼠顱骨缺損模型的(de)骨再生。以(yǐ) 研究證明,LF 具有強大(dà)的(de)體内、體外成骨活性,是(shì)一(yī / yì ／yí)種潛力 巨大(dà)的(de)治療骨缺損的(de)天然活性物質。 1.2 乳鐵蛋白與口腔腫瘤 新近的(de)國(guó)内外研究發現 LF 能 在(zài)實驗動物中抑制腫瘤生長和(hé / huò)轉移,并在(zài)人(rén)類多種腫瘤中具 有抑瘤基因的(de)功能。LF 的(de)抗腫瘤機制是(shì)由多種機制介導 的(de)。第一(yī / yì ／yí),調節免疫作用。LF 可通過調控細胞因子(zǐ)的(de)生成、 增加免疫細胞的(de)數量以(yǐ)及增強免疫細胞的(de)活性而(ér)改變腫瘤 的(de)細胞因子(zǐ)環境,從而(ér)發揮抗腫瘤效應,增強宿主防禦腫瘤 的(de)能力。第二,抑制血管生成。Tung 等[1 3]研究牛源性 LF 通過抑制炎症和(hé / huò)血管内皮生長因子(zǐ)的(de)表達來(lái)抑制肺癌的(de)生 長,結果證明牛源性 LF 可以(yǐ)抑制血管内皮生長因子(zǐ) mRNA 和(hé / huò)蛋白的(de)表達,從而(ér)調控血管生成,抑制腫瘤誘導的(de)血管生 成。第三,調控緻癌物代謝酶以(yǐ)及清除鐵[1 4]。當 LF 與緻癌 劑同時(shí)使用時(shí),可作爲(wéi / wèi)阻斷劑發揮作用,通過減少某些緻癌 劑的(de)活化及其誘導的(de)基因毒性,促進緻癌劑的(de)排洩。第四, 抑制腫瘤細胞增殖。Wolf 等[15]在(zài)體外和(hé / huò)小鼠模型中進行對 照實驗,評估人(rén)重組 LF 能否作爲(wéi / wèi)頭頸部鱗狀細胞癌的(de)化學 治療劑。結果顯示在(zài)人(rén)和(hé / huò)鼠細胞系中,人(rén)重組 LF 對鱗狀細 胞癌細胞增殖具有抑制作用并呈現劑量依賴性。使用流式 細胞術分析,人(rén)重組 LF 誘導腫瘤細胞 G1/G0 期生長阻滞, 這(zhè)種阻滞受到(dào)細胞周期蛋白 D1 下調的(de)調節。在(zài)體外模型 中,Luminex 數據 顯 示 人(rén) 重 組 LF 抑 制 細 胞 釋 放 促 炎 性 因 子(zǐ),包括白細胞介素(interleukin,IL)-8、IL-6 和(hé / huò)腫瘤壞死因 子(zǐ)-α(tumor necrosis factor,TNF-α)等。人(rén)重組 LF 在(zài)細胞 暴露後 4 h 内上(shàng)調核因子(zǐ)-κB (nuclear factor-κB,NF-κB)的(de) 細胞活化。在(zài)植入頭頸部鱗狀細胞癌的(de) C3h/HeJ 小鼠中, 與對照組相比,口服人(rén)重組 LF 抑制 7 5%的(de)腫瘤生長。腫瘤 的(de)免疫組織化學分析結果顯示人(rén)重組 LF 處理組淋巴細胞 增加高達 20 倍。當小鼠耗盡 CD3 + 細胞時(shí),所有人(rén)重組 LF 誘導的(de)腫瘤抑制都被消除。據此可知,人(rén)重組 LF 可通過直 接細胞抑制來(lái)抑制頭頸部鱗癌的(de)生長。第五,誘導凋亡[1 4]。 研究發現,在(zài)頭頸部癌細胞系中,LF 能夠改變程序性細胞 死亡相關基因的(de)表達,但其誘導細胞死亡的(de)确切機制需進一(yī / yì ／yí) 步研究。綜上(shàng)所述,LF 是(shì)一(yī / yì ／yí)種具有實用價值的(de)抗腫瘤藥物, 既能作爲(wéi / wèi)抗腫瘤藥用于(yú)多種腫瘤的(de)治療,也(yě)能作爲(wéi / wèi)免疫調節 劑應用于(yú)腫瘤的(de)輔助治療[1 6]。 1.3 乳鐵蛋白與齲病 齲病作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí)種慢性細菌感染性疾 病,可引發全身多部位、多器官、系統性疾病,嚴重危害人(rén)的(de) 全身健康與生存質量。齲病是(shì)由多種因素作用所緻,主要(yào / yāo)包 括細菌、口腔環境、宿主和(hé / huò)時(shí)間。唾液中含有包括 LF 在(zài)内 的(de)種類豐富的(de)抗菌蛋白,可有效抑制口腔微生物生長。LF 是(shì)一(yī / yì ／yí)種唾液抗菌鐵結合糖蛋白,可保護口腔免受多種病原微 生物的(de)侵害,包括齲齒的(de)病原體———變形鏈球菌。此外,它 還顯示出(chū)對抗其他(tā)産酸微生物的(de)生物活性,并調節牙菌斑生物膜的(de)聚集和(hé / huò)發展,從而(ér)影響齲易感性。研究發現,LF 抑制 革蘭陽性細菌的(de)作用機制是(shì)由于(yú)其正電荷與帶負電荷的(de)細 菌表面結合,導緻細胞壁上(shàng)的(de)負電荷減少,從而(ér)有利于(yú)溶菌 酶與細菌細胞壁的(de)肽聚糖相接觸以(yǐ)發揮酶促作用,酶解肽聚 糖。Fine 等[1 7]已充分證明唾液 LF 在(zài)體外對變形鏈球菌發 揮殺菌活性,受試者唾液中的(de) LF 直接地(dì / de)(通過其強堿性 N 末端區域直接與細菌相互作用)和(hé / huò)間接地(dì / de)(通過奪取細菌生 長所需的(de)鐵離子(zǐ)),具有直接殺死變異鏈球菌和(hé / huò)其他(tā)早期形 成的(de)革蘭陽性産酸細菌的(de)能力。郝高峰等[1 8]以(yǐ)兒童爲(wéi / wèi)研究 對象,通過測定高齲組和(hé / huò)無齲組唾液總蛋白和(hé / huò) LF 含量,發 現高齲組總蛋白含量顯著低于(yú)無齲組,LF 的(de)百分含量顯著 高于(yú)無齲組,差異有統計學意義。證明唾液蛋白與乳牙患齲 密切相關,唾液 LF 可能是(shì)其中一(yī / yì ／yí)種重要(yào / yāo)的(de)成分。另外一(yī / yì ／yí)項 關于(yú)唾液 LF 與兒童齲的(de)關系研究顯示,兒童早期齲與低濃 度唾液 LF 有關,唾液 LF 的(de)減少可能是(shì)兒童齲齒的(de)危險因 素[1 9]。以(yǐ)上(shàng)研究說(shuō)明,LF 在(zài)乳牙齲病發生、發展過程中可 能起重要(yào / yāo)作用。 1.4 乳鐵蛋白與牙周病 革蘭陰性厭氧杆菌如牙龈卟啉單 胞菌是(shì)牙周 炎 的(de) 主 要(yào / yāo) 緻 病 菌,其 細 菌 外 膜 成 分 脂 多 糖 (li- popolysaccharide,LPS)是(shì)引起牙槽骨吸收的(de)主要(yào / yāo)因子(zǐ)。Toll 樣受體 4(Toll-like receptor 4,TLR4)主要(yào / yāo)表達于(yú)髓系單核 細胞,部分表達于(yú)牙周膜細胞,是(shì)第一(yī / yì ／yí)個(gè)被發現的(de)哺乳動物 的(de) Toll 樣 受 體,它 可 以(yǐ) 通 過 經 典 的(de) 病 原 相 關 分 子(zǐ) 模 式 (pathogen association molecular pattern,PAMP)識别 LPS, 啓動免疫 炎 症 反 應[2 0]。LPS 與 TLR4 通 過 二 聚 作 用 激 活 NF-κB 信号 傳 導 通 路,釋 放 下 遊 炎 症 因 子(zǐ) 如 TNF-α 和(hé / huò) IL-1β、IL-6 等引起牙周組織炎症[2 1]。近年來(lái),越來(lái)越多的(de)研 究發現 LF 通過幹擾 LPS 引發的(de) TLR4 免疫反應,可以(yǐ)抑制 LPS 毒性,限制 TLR4 下遊信号傳導通路中 NF-κB、腫瘤壞 死因子(zǐ)受體相關因子(zǐ) 6(tumor necrosis factor receptor-asso- ciated factor 6,TRAF6)、核因子(zǐ)-κB 抑制蛋白(inhibitory nu- clear factor-kappa B alpha,IκBα)和(hé / huò) IκB 激酶β(inhibit kappa B kinase beta,IKKβ)等因子(zǐ)的(de)活性,從而(ér)抑制 LPS 引發的(de)炎 症損害[2 2],避免骨吸收。Yamano 等[2 3]證明口服牛源性 LF 可以(yǐ) 抑 制 鼠 牙 周 組 織 細 胞 分 泌 TNF-α 和(hé / huò) 調 節 破 骨 細 胞 RANKL/OPG 的(de)平衡來(lái)抑制 LPS 誘導的(de)牙周組織的(de)破壞。 而(ér) Ishikado 等[2 4]以(yǐ)牙周病患者爲(wéi / wèi)研究對象,通過口服牛脂 質體乳鐵 蛋 白 (liposome bovine lactoferrin,L-bLF)進 行 治 療,其以(yǐ)大(dà)豆磷脂酰膽堿爲(wéi / wèi)原料,以(yǐ)片劑形式(每日 1 80 mg bLF)給 1 2 例不(bù)同 部 位、牙 周 探 診 深 度(periodontal depth, PD)超過 3 mm 的(de)受試者服用 4 周的(de) L-bLF,随後研究人(rén)員 對 PD>4 mm 的(de) 5 例受試者中 51 個(gè)位點進行了(le／liǎo)單核細胞化 學活性蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1,MCP-1)水平 等的(de)評估。結果發現補充 L-bLF 的(de)患者 PD 和(hé / huò) MCP-1 水平 顯著降低。以(yǐ)上(shàng)研究進一(yī / yì ／yí)步證明了(le／liǎo)口服牛源性 LF 作爲(wéi / wèi)一(yī / yì ／yí) 種新型治療手段,可以(yǐ)有效控制牙周組織炎症。牛源性 LF 對牙龈卟啉單胞菌及生物膜的(de)形成具有抑制作用,能有效控 制免疫炎症反應,避免骨吸收。

1.5 牛乳鐵蛋白與正畸 牙移動是(shì)由正畸力下的(de)牙及牙周 組織改建所形成的(de)。正畸力下,牙周組織及炎性細胞會釋放 IL-1β、IL-6、前列腺素 E2(prostaglandin E2,PGE2)及 TNF-α 等炎性細胞因子(zǐ)。炎性因子(zǐ)促進壓力側牙周膜内 RANKL 表達的(de)增加和(hé / huò) OPG 的(de)減少,從而(ér)使破骨細胞分化成熟,骨組 織改建活躍[2 5]。但是(shì)在(zài)正畸治療中,由于(yú)青少年患者依從 性較差、牙齒錯位以(yǐ)及複雜矯治器的(de)阻擋,保持良好的(de)口腔 衛生相對困難。細菌滋生緻使牙周組織釋放炎性因子(zǐ),在(zài)炎 症的(de)影響下,正畸力作用于(yú)牙齒可能會造成附着喪失,導緻 牙周組織破壞。Inubushi 等[2 6]通過細胞實驗證明,牛源性 LF 能抑制 LPS/TLR4/TNF-α通路導緻的(de) RANKL 表達升 高,OPG 表達 降 低,但 無 法 抑 制 正 畸 力 下 環 氧 合 酶-2 (cy- clooxygenase-2,COX-2)/PGE2 通 路 引 起 的(de) 骨 吸 收[2 6]。結 合口服牛源性 LF 成功改善牙周炎患者牙周組織炎症的(de)人(rén) 體試驗,推測牛源性 LF 在(zài)一(yī / yì ／yí)定程度上(shàng),似乎能夠有效地(dì / de)控 制正畸環境下的(de)牙周組織炎症,而(ér)同時(shí)不(bù)妨礙正畸力下的(de)牙 槽骨改建。LF 可爲(wéi / wèi)今後有效控制正畸牙周組織炎症提供新 的(de)臨床思路,使牙周組織炎症這(zhè)一(yī / yì ／yí)正畸治療中最爲(wéi / wèi)常見及嚴 重的(de)并發症得到(dào)有效的(de)預防、控制和(hé / huò)治療。 1.6 乳鐵蛋白在(zài)口腔其他(tā)領域的(de)應用 LF 在(zài)抗病毒感染 方面有很大(dà)的(de)作用,一(yī / yì ／yí)項關于(yú)疱疹性口炎的(de)研究結果表明, LF 抑制單純疱疹病毒主要(yào / yāo)由其 N 端發揮作用,乳鐵蛋白 C 端(345~6 8 9)和(hé / huò) N 端(1~2 80)兩大(dà)片段可抑制Ⅰ型單純疱 疹病毒感染[2 7]。低分子(zǐ)質量片段中,位于(yú) N 端 2 2 2~2 3 0 和(hé / huò) 2 6 4~2 6 9 兩個(gè)小肽能有效抗Ⅰ型單純疱疹病毒的(de)感染。此 外,牛源性 LF 的(de)抗炎活性可能有助于(yú)改善老年人(rén)在(zài)口腔護 理方面的(de)狀況。口腔護理是(shì)預防肺炎的(de)一(yī / yì ／yí)個(gè)重要(yào / yāo)方面[2 8], 然而(ér),對于(yú)需要(yào / yāo)護理的(de)老年人(rén)來(lái)說(shuō),口腔護理是(shì)有限制的(de)。 牛源性 LF 的(de)臨床應用将有助于(yú)減少其并發症。 2 結論和(hé / huò)展望 近年來(lái)随着人(rén)民生活水平的(de)不(bù)斷提升,人(rén)們對保健食品 的(de)關注越來(lái)越多。LF 依靠其獨特的(de)生理特性,廣泛應用于(yú) 食品、化妝品、醫療衛生、畜牧等行業。由于(yú) LF 爲(wéi / wèi)牛初乳中 的(de)天然蛋白質,可作爲(wéi / wèi)新一(yī / yì ／yí)代療效性食品的(de)功能組分,防治 口腔疾病。因此,牛乳中 LF 在(zài)口腔領域的(de)開發利用具有重 要(yào / yāo)意義和(hé / huò)廣闊的(de)開發前景。