吉林大学学报(医学版)  2018, Vol. 44 Issue (03): 563-567

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陈飞, 史金先, 焦鹏, 金权, 许立硕, 张莉, 马宁
CHEN Fei, SHI Jinxian, JIAO Peng, JIN Quan, XU Lishuo, ZHANG Li, MA Ning
牙周炎患者血清中内脂素和PGE2水平检测及其与牙周炎活动性的关系
Detection of levels of serum visfatin and PGE2 in patients with periodontitis and their relationships with activity of periodontitis
吉林大学学报(医学版), 2018, 44(03): 563-567
Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2018, 44(03): 563-567
10.13481/j.1671-587x.20180320

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收稿日期: 2018-03-08
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陈飞, 史金先, 焦鹏, 金权, 许立硕, 张莉, 马宁. 牙周炎患者血清中内脂素和PGE2水平检测及其与牙周炎活动性的关系[J]. 吉林大学学报(医学版), 2018, 44(03): 563-567.
CHEN Fei, SHI Jinxian, JIAO Peng, JIN Quan, XU Lishuo, ZHANG Li, MA Ning. Detection of levels of serum visfatin and PGE2 in patients with periodontitis and their relationships with activity of periodontitis[J]. Journal of Jilin University (Medicine Edition), 2018, 44(03): 563-567.
牙周炎患者血清中内脂素和PGE2水平检测及其与牙周炎活动性的关系
陈飞1,2 , 史金先2 , 焦鹏1 , 金权1 , 许立硕1 , 张莉3 , 马宁1     
1. 吉林大学口腔医院牙周病科, 吉林长春 130021;
2. 吉林省牙发育及颌骨重塑与再生实验室, 吉林长春 130021;
3. 吉林大学口腔医院急诊科, 吉林长春 130021
收稿日期: 2018-03-08
基金项目: 吉林省中医药管理局科研项目资助课题(2017097, 2017096);吉林省卫计委适宜技术推广项目资助课题(2017S026);吉林省卫计委适宜技术扶贫项目资助课题(2017FP026)
作者简介: 陈飞(1988-), 男, 福建省莆田市人, 在读医学硕士, 主要从事牙周病诊治方面的研究。
通信作者: 张莉, 副教授, 硕士研究生导师(Tel:0431-85579359, E-mail:zlamy1009@sina.com);
马宁, 教授, 硕士研究生导师(Tel:0431-88796039, E-mail:maningbsh76@sina.com)
[摘要]: 目的: 检测牙周炎患者血清中内脂素、前列腺素E2(PGE2)和白细胞介素1β(IL-1β)的水平, 探讨内脂素和PGE2在慢性牙周炎发病中的作用及其对于牙周炎活动性评估的临床意义。方法: 选取79例慢性牙周炎患者作为慢性牙周炎组, 根据慢性牙周炎活动期的诊断标准将患者分为慢性牙周炎活动期组(33例)和慢性牙周炎静止期组(46例); 另选取健康志愿者25例作为健康对照组。收集各组研究对象的血清, 采用ELISA法定量检测各组研究对象血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平, 采用Spearman分析和偏相关分析检测各组研究对象血清中内脂素水平与PGE2、IL-1β水平的相关性。结果: 慢性牙周炎组患者血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平均明显高于健康对照组(P < 0.05);慢性牙周炎活动期组患者血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平高于慢性牙周炎静止期组(P < 0.05)。相关性分析, 慢性牙周炎组患者血清中内脂素与IL-1β水平(r=0.68, P < 0.05)、IL-1β与PGE2水平(r=0.79, P < 0.05)、内脂素与PGE2水平(r=0.63, P < 0.05)呈正相关关系; 患者血清中内脂素水平越高, PGE2水平越高。慢性牙周炎活动期组患者血清中内脂素与PGE2水平呈显著正相关关系(r=0.78, P < 0.05), 而慢性牙周炎静止期组患者血清中内脂素与PGE2水平则呈低度正相关关系(r=0.45, P < 0.05)。结论: 内脂素和PGE2可能共同参与了牙周炎的发生发展过程。血清中内脂素和PGE2水平升高可能预示着牙周炎处于活动期。
关键词: 慢性牙周炎    内脂素    前列腺素E2    白细胞介素1β    
Detection of levels of serum visfatin and PGE2 in patients with periodontitis and their relationships with activity of periodontitis
CHEN Fei1,2, SHI Jinxian2, JIAO Peng1, JIN Quan1, XU Lishuo1, ZHANG Li3, MA Ning1     
1. Department of Periodontics, Stomatology Hospital, Jilin University, Changchun 130021, China;
2. Tooth Development and Maxillary Reconstruction and Regeneration Laboratory, Jilin Province, Changchun 130021, China;
3. Department of Emergency, Stomatology Hospital, Jilin University, Changchun 130021, China
[Abstract]: Objective: To detect the levels of visfatin, prostaglandin E2 (PGE2) and interleukin-1β (IL-1β) in serum of the chronic periodontitis patients, and to investigate the role of the above three factors in the pathogenesis of chronic periodontitis and their clinical significances in the assessment of activity of chronic periodontitis. Methods: A total of 79 cases of chronic periodontitis patients(including active and resting stages) were selected.The chronic periodontitis patients were divided into active stage of chronic periodontitis group (n=33) and resting stage of chronic periodontitis group (n=46) according to the diagnostic criteria for chronic periodontitis activity.A total of 25 cases of healthy volunteers were also selected as healthy control group.The serum of all cases were collected, then the serum levels of visfatin, PGE2 and IL-1β of the subjects in various groups were detected by ELISA method.The relationships between the serum levels of visfatin, PGE2 and IL-1β were analyzed with Spearman and partial correlation analysis. Results: The levels of serum visfatin, PGE2 and IL-1β of the patients in chronic periodontitis group were significantly higher than those in healthy control group(P < 0.05).The levels of serum visfatin, PGE2 and IL-1β of the patients in active stage of chronic periodontitis group were significantly higher than those in resting stage of chronic periodontitis group(P < 0.05).The correlative analysis results demonstrated that the serum IL-1β level had positive relationships with the serum levels of visfatin and PGE2 of the patients in chronic periodontitis group(r=0.68, P < 0.05;r=0.79, P < 0.05).The serum visfatin level had positive relationships with the serum PGE2 level of the patients in chronic periodontitis group(r=0.63, P < 0.05);the higher the serum visfatin level was, the higher the serum PGE2 level was.The serum visfatin level had significantly positive relationship with the serum PGE2 level of the patients in active stage of chronic periodontitis group(r=0.78, P < 0.05).The serum levels of visfatin and PGE2 of the patients in resting stage of chronic periodontitis group had positive correlation at a low level(r=0.45, P < 0.05). Conclusion: Visfatin and PGE2 may be involved in the pathogenesis of chronic periodontitis.The increasing of serum visfatin and PGE2 levels may predict the active stage of chronic periodontitis.
Key words: chronic periodontitis     visfatin     prostaglandin E2     interleukin-1β    

牙周炎是一种由细菌感染引起的慢性炎症性疾病, 除病原微生物的致病作用外, 炎症因子诱导的结缔组织和支持骨的丧失在牙周炎的发生发展过程也起到关键性的作用。白细胞介素1β(interleukin-1β, IL-1β)刺激诱导炎症反应, 可明显增加前列腺素E2(prostaglandin E2, PGE2)、基质金属蛋白酶1(matrix metallopeptidase 1, MMP-1)的分泌, 抑制胶原和非胶原的合成, 加速牙槽骨吸收[1]。龈沟液(gingival crevicular fluid, GCF)中IL-1β可能是牙周炎严重程度和活动性的一个重要标志[2]。研究[3]显示:IL-1β和PGE2对于识别牙周炎具有高度敏感性和特异性, 表明其可作为牙周炎发生和严重程度的诊断性生物标志物。上述研究说明IL-1β和PGE2参与牙周炎的发生并与牙周炎的活动性有密切关联。研究[4]显示:牙周炎患者内脂素水平明显高于健康者, 牙周治疗可有效降低体内内脂素水平, 说明在牙周组织的免疫炎性反应中, 内脂素发挥了重要作用。现阶段有关内脂素作为牙周炎生物标志物的研究较少, 本研究旨在检测牙周炎静止期、活动期患者以及牙周健康者血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平, 并对血清中内脂素和PGE2水平进行相关性分析, 进一步从牙周炎活动性方面探讨内脂素和PGE2在牙周炎发生发展过程中的作用。

1 资料与方法 1.1 一般资料

选择2017年2月—2017年8月在吉林大学口腔医院诊断为中度慢性牙周炎的患者79例, 其中男性41例, 女性38例, 作为慢性牙周炎组, 并根据慢性牙周炎活动期的诊断标准将其分为慢性牙周炎活动期组(n=33, 男性16例, 女性17例)和慢性牙周炎静止期组(n=46, 男性25例, 女性21例); 同时选取牙周健康志愿者(n=25, 男性13例, 女性12例)作为健康对照组。本研究方案经吉林大学口腔医院伦理委员会批准, 所有研究对象均对本研究知情同意。

1.2 研究对象的诊断、纳入和排除标准

中度慢性牙周炎的诊断标准:4 mm≤牙周探诊深度(periodontal probe depth, PD)≤6 mm、3 mm≤附着丧失(attachment loss, AL)≤4 mm, X线片显示:根长1/3≤牙槽骨吸收≤根长1/2。慢性牙周炎活动期诊断标准:牙周袋探诊出血, 并同时伴有以下任意一项临床表现:牙周袋溢脓、急性牙周脓肿、咀嚼痛或叩痛以及近期牙松动度明显增加。慢性牙周炎静止期的诊断标准为不具备上述任何一项临床表现者。

纳入标准:①口腔中至少有20个存留牙; ②无全身性疾病(如心脏病、糖尿病、高血压和高血脂症等); ③6个月内未行牙周治疗, 3个月内未服用抗生素或其他有免疫影响作用的药物; ④对本研究知情同意。排除标准:①处于妊娠期或哺乳期女性患者; ②有吸烟和饮酒史者; ③有明显咬合异常和正畸治疗史者。

1.3 观察指标

2组研究对象均抽取清晨空腹静脉血5 mL, 3 000 r·min-1离心15 min取上清, 冻存于-20℃冰箱中, 应用酶联免疫吸附(ELISA)测定试剂盒严格按照操作说明书检测所有研究对象血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平。

1.4 统计学分析

采用SPSS 23.0统计软件进行统计学分析。各组研究对象性别构成比组间比较采用χ2检验。不符合正态分布的计量资料(各组研究对象年龄、血清中IL-1β和PGE2)以中位数(四分位数间距), 即M(Q)表示, 组间比较采用非参数检验Mann-Whitney U检验, 多个独立样本比较采用非参数检验(Kruskal-wallis H)检验。采用Spearman相关分析检测慢性牙周炎组患者血清中内脂素与IL-1β水平、IL-1β与PGE2水平、内脂素与PGE2水平的相关性; 采用偏相关分析慢性牙周炎组患者血清中内脂素与PGE2水平的相关性。以P＜0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 各组研究对象的一般资料

慢性牙周炎组患者共79例, 男性41例, 女性38例, 平均年龄为30(27)岁; 健康对照组共25例, 男性13例、女性12例, 平均年龄为30(25)岁。慢性牙周炎活动期患者共33例, 男性16例, 女性17例, 平均年龄为31(27)岁; 慢性牙周炎静止期患者共46例, 男性25例, 女性21例, 平均年龄分别为30(25)岁。各组研究对象年龄和性别构成比比较差异无统计学意义(P＞0.05), 具有可比性。

2.2 各组研究对象血清中内脂素、IL-1和PGE2水平

慢性牙周炎(活动期和静止期)组患者血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平明显高于健康对照组(P＜0.05);慢性牙周炎活动期组患者血清中内脂素、PGE2和IL-1β水平高于慢性牙周炎静止期组(P＜0.05)。见表 1。

表 1 各组研究对象血清中内脂素、IL-1β和PGE2水平 Table 1 Levels of serum visfatin, IL-1β, and PGE2 of subjects in various groups
M(Q)
Group n Visfatin[ρB/(μg·L-1)] IL-1β[ρB/(ng·L-1)] PGE2[ρB/(ng·L-1)]
Healthy control 25 35.79±14.28 18.41(14.40) 203.48(131.69)
Chronic periodontitis 79 76.24(43.61)* 38.73(27.91)* 350.53(314.72)*
  Resting stage 46 58.97(35.37)* 34.29(17.02)* 302.00(231.76)*
  Active stage 33 90.63(43.50)*△ 46.95(48.90)*△ 453.46(301.11)*△
* P＜0.05 vs healthy control group; △ P＜0.05 vs resting stage of chronic periodontitis group.
表选项
2.3 慢性牙周炎患者血清中内脂素、IL-1和PGE2水平的相关性分析

慢性牙周炎组患者血清中内脂素与IL-1β水平、IL-1β与PGE2水平均呈正相关关系(r=0.68, P＜0.05;r=0.79, P＜0.05);且内脂素水平与PGE2水平呈正相关关系(r=0.63, P＜0.05);PGE2水平越高, 患者血清中内脂素水平越高。偏相关分析, 控制IL-1β影响后慢性牙周炎组患者血清中内脂素与PGE2水平仍呈正相关关系(r=0.52, P＜0.05)。慢性牙周炎活动期组患者血清中内脂素与PGE2水平呈显著正相关关系(r=0.78, P＜0.05), 慢性牙周炎静止期组患者血清中内脂素与PGE2水平则呈低度正相关关系(r=0.45, P＜0.05)。

3 讨论

内脂素是近年来新发现的一种脂肪细胞因子, 发现初期被称为前B细胞克隆增强因子(pre-B cell colony-enhancing factor, PBEF), 主要由内脏脂肪组织和巨噬细胞分泌, 其参与糖脂代谢, 与糖尿病、胰岛素抵抗、代谢综合征和冠心病等心血管疾病有密切关联[5], 在人体的免疫调节系统中发挥重要作用。内脂素作为催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)合成途径的限速酶, 与细胞代谢活动有关, 可影响炎症因子的表达。研究[6]表明:内脂素可对骨代谢产生影响, 是骨质疏松症的危险因素。牙周炎作为慢性感染性疾病, 一方面通过牙周主要致病菌牙龈卟啉单胞菌(Pg)、具核梭杆菌(Fn)及其毒性产物破坏牙周组织, 另一方面机体全身促炎/抗炎免疫调节失衡对骨组织破坏也起重要作用。本研究中慢性牙周炎组患者血清中内脂素和IL-1β水平均高于健康对照组, 提示内脂素和IL-1β参与了牙周炎症反应过程。Pradeep等[7]研究结果显示:牙周炎症状态下, GCF中内脂素水平明显高于健康对照组, 与本研究结果一致。本文作者推测:在牙周炎症状态下, 局部高水平分泌的内脂素通过牙周袋内壁上皮及其增生的毛细血管, 透过疏松的结缔组织进入外周血液循环中, 导致牙周炎患者血浆中内脂素水平升高。牙龈成纤维细胞可以产生内脂素, 牙周炎症感染状态下其分泌作用增强[8], 另外牙周炎主要致病菌Pg也被证实能够促进牙周韧带细胞分泌内脂素[9]。相关性分析结果显示:内脂素水平与IL-1β水平呈显著正相关关系, 提示牙周炎症状态下IL-1β可能随着内脂素水平升高而升高。这可能与内脂素可进一步诱导CD4+T淋巴细胞分泌IL-1β和IL-6有关[10]。

本研究结果显示:慢性牙周炎组患者血清中PGE2和IL-1β水平高于健康对照组, 提示PGE2和IL-1β可能参与了牙周炎全身免疫反应过程, 与Sánchez等[3]报道的结果一致。相关性分析结果显示:IL-1β与PGE2水平呈正相关关系, 可以推测牙周炎症状态下由于患者血清中IL-1β水平升高, PGE2水平也随之升高, 两者作为促炎因子共同参与牙周炎的发展过程。一方面IL-1β在炎症反应过程中可刺激花生四烯酸氨基酸在环氧酶2(cyclooxygenase-2, COX-2)作用下激发PGE2的产生、诱导基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMPs)产生和加重破骨性骨吸收[11]。另一方面PGE2主要由单核-巨噬细胞和成纤维细胞产生。研究[12]证实:IL1-β和PGE2可诱导MMP-1生成, 促进胶原水解, 使机体免疫失衡引起牙槽骨吸收破坏。

本文作者推测内脂素和PGE2可能通过IL-1β在牙周炎症的全身免疫调节中相互联系。偏相关分析结果显示:控制IL-1β影响后, 牙周炎患者血清中内脂素与PEG2水平仍存在显著正相关关系, 可推测两者可能存在IL-1β之外的其他路径相互关联, 发挥相互促进的作用。

Moschen等[10]将内脂素和外周血单核细胞(peripheral blood mononuclear cell, PBMC)共培养, 检测到IL-1β分泌水平升高。IL-1β具有较明确的可通过刺激PGE2产生从而间接诱导成纤维细胞活性的作用, 能进一步影响内脂素的分泌水平。内脂素和PGE2二者之间的相关性可能是一种因果关系, 也可能是由于某种具体机制导致的平行改变, 其具体作用机制有待进一步研究。

临床上牙周炎活动期与静止期的相互交替出现可能与基质金属蛋白酶/基质金属蛋白酶组织抑制剂(matrix metalloproteinases/tissue inhibitor of metalloproteinases, MMPs/TIMPs)失衡相关[13], 系统平衡被打破后基质大分子的降解加快, 导致组织破坏加重。本研究结果显示:慢性牙周炎活动期患者血清中促炎因子PGE2、IL-1β和内脂素水平较静止期高。推测可能是较高水平PGE2、IL-1β和内脂素等致使MMPs和TIMPs表达失调, 导致骨质破坏加剧。研究[14]显示:PGE2可影响滑膜细胞中MMP-9表达水平, PGE2和MMP-9均可引起胞外基质的降解。Huang等[15]发现:IL-1β激活p38信号通路, 可增加胃腺癌细胞中与MMP-2、MMP-9相关的信使RNA和蛋白质表达。同时内脂素可明显增加MMP-1、MMP-2、MMP-3、MMP-7、MMP-8、MMP-9、MMP-10和MMP-13的表达, 上述MMPs与骨组织破坏有关联[16-17]。可见内脂素和PGE2从细胞水平及分子水平再到信号通路方面与牙周炎活动性均有密切关系。

综上所述, 血清中内脂素和PGE2水平在炎症状态下升高, 且其水平在牙周炎不同发展时期存在差异, 表明牙周炎活动性以及机体的免疫功能可能对患者血清中内脂素和PGE2水平有一定影响, 同时证实了内脂素及PGE2水平可反映牙周炎的进展程度, 由此本文作者推测内脂素和PGE2可联合作为牙周炎活动性检测的生物标志物, 用于指导临床干预及评估预后效果。两者在牙周炎发生发展中的生物学机制有待更深一步的研究。

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