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编号:10243437
牙周炎疫苗的研究现状
http://www.100md.com 《中华口腔医学杂志》 1998年第2期
     作者:谢昊 樊明文

    单位:430070 武汉,湖北医科大学口腔医学院(谢昊、樊明文)

    关键词:

    中华口腔医学杂志980220 在牙周病学研究领域中,本世纪卓越成就之一,就是确立了牙周炎是一种感染性疾病。没有细菌就没有牙周炎已经成为科学的定论。同时认为,在已知的300余种口腔微生物中,只有少数微生物的毒性较强,与牙周炎的发生和发展有密切的关系,这就使牙周炎的免疫学预防和治疗成为可能。1994年,Petzinger等[1]和Persson等[2]报道,用福尔马林处理后的牙龈卟啉菌(Porphyromonas gingivilis,Pg)全细胞能防止由结扎诱导的猴牙槽骨吸收。美国学者Evans等[3],将牙周炎疫苗的研究深入到分子水平,他们以悉生大鼠(gnotobiotic rat)作牙周炎模型,证实分子量为43 000的Pg菌毛蛋白免疫动物,可防止牙槽骨吸收。然而Ebersole等[4]用Pg、普氏中间菌(Prevotella intermedius, Pi)免疫猴后,观察了免疫对结扎诱导牙周炎进展的作用,结果是免疫实际上加重了疾病的进展。目前多数学者认为,牙周炎并非单一性细菌感染。现已知,放线共生放线杆菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans,Aa)与Pg混合感染具有协同致病作用;直肠弯曲菌(Campylobacter rectus, Cr)和Aa混合感染的小鼠也引起比单一菌感染更严重的病损。那么,用牙周炎病原菌制备亚单位疫苗,筛选出牙周炎病原菌的有效免疫抗原则是首要步骤 。下面将这方面的有关研究进展作一介绍。
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    一、牙龈卟啉菌(Pg)

    1.脂多糖:1996年Vasel等[5]用Pg免疫后的猴血清显示出脂多糖(lipopolysaccharides, LPS)是Pg的优势抗原,且为福赛拟杆菌(Bacteroides forsythus, Bf)的共同抗原。同年,Boutsi等用牙周炎患者的血清同样证实了Pg的LPS对人也是一种较强的抗原。最近,Bainbridge等发现用Pg全细胞免疫动物后,可产生LPS的中和抗体,该抗体能显著抑制LPS刺激人单核细胞分泌前列腺素E2的量[6]。这可能是免疫能减轻实验动物牙槽骨吸收的机理之一。现在问题是,LPS是一种内毒素,一般不能用甲醛脱毒制成类毒素。用Pg的LPS免疫动物,不能引起稳定可测的抗体和对Pg的感染提供保护作用,但LPS与蛋白质结合后可增强其抗原性[7]。有学者观察了猴的Pg免疫前后的血清对Bf超声抗原的反应,结果显示:有一种分子量为18 000的交叉抗原,该抗原可能是一种蛋白质或LPS的成分, 并有可能成为一种疫苗[5]
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    2.菌毛(fimbriae):Pg对牙周组织的粘附是其对牙周组织产生致病作用的第一步,Pg的菌毛在这一粘附过程中起着重要作用,其单体形式分子量为43 000,称之为菌毛素(fimbrilin),为Pg的优势抗原之一。Kataoka等[8]最近证实,Pg的菌毛抗体能明显抑制Pg在仓鼠牙齿表面的定植。Pg免疫动物后,血清中具有调理作用的抗体是IgG。Evans等[3]在定菌动物实验中发现,43 000分子量的Pg菌毛蛋白或20-mer菌毛多肽可防止牙周破坏;其对牙槽骨吸收的抑制作用呈抗原剂量依赖性。免疫纯化的菌毛或菌毛多肽也可防止牙槽骨蛋白溶解酶活性的升高。Ogo等[9]报道,Pg菌毛及其合成寡肽能引起豚鼠和小鼠对Pg菌毛的细胞和体液免疫反应,且具有免疫调节作用。Pg的菌毛基因fimA至少有4种,编码分子量为43 000至48 000的蛋白。有学者将Pg菌毛基因fimA克隆进入质粒载体 Psc II,将基因下游设计为疫苗病毒的引物,将此质粒转染到被野生疫苗病毒感染的VERO细胞,而获得病毒疫苗[10]。该疫苗能否抵抗Pg的感染,尚需证实。
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    3.卟啉素(porphypains):其存在于Pg外膜、囊泡及培养液中,是Pg主要致病因子之一。卟啉素与细菌的粘附及对组织的破坏有关,最初称之为类胰蛋白酶。1990年Shah等[11]证实其属于半胱胺酸蛋白酶,并改称为牙龈素(gingivain)。由于木瓜蛋白酶(papain)是半胱氨酸蛋白酶的原始型,1994年Nishikata将从Pg纯化出分子量为150 000和120 000的半胱胺酸蛋白酶分别命名为Porphypain-1和-2[12]。Petzinger等观察了猴的Pg免疫前后血清对5种Pg表面蛋白抗原的反应(53 000,67 000,Porphypain-2,LPS和猴源性细菌蛋白质5 083),结果Porphypain-2的抗体升高15~32倍,67 000的外膜蛋白抗体升高5~20倍。提示主要是这二种抗原起免疫保护作用[1]

    4.其它:目前有许多来源于Pg的抗原,用于观察其对Pg感染动物的免疫保护作用。以小鼠为牙周炎模型,具有抵抗骨吸收的抗原有Pg全细胞、菌毛抗原的粗提物、凝血素、二碘水酰酸锂提取物和膜泡。最近Polak等[13] 观察了牙周炎和牙龈炎患者血清对Pg外膜抗原的反应差异,结果发现,牙周炎组对分子量为31 400的蛋白抗原产生的抗体,显著高于牙龈炎组;而对一种分子量为15 500的外膜蛋白抗原产生的抗体,牙龈炎组显著高于牙周炎组。结果提示,15 500的外膜蛋白抗原可能具有免疫保护作用。关于Pg的荚膜多糖,据报道,Pg有1~6种荚膜多糖,均为弱抗原,且用一种猴源性拟杆菌的荚膜多糖片段免疫猴后,显示免疫荚膜多糖可加重动物牙周炎的临床表现,提示荚膜多糖可能不会是一种好的疫苗抗原[14]。Pg的热休克蛋白(heat shock protein, HSP)与人HSP 90至少有一个共同抗原。据报道,抗HSP 90滴度和Pg的定居、龈炎指数呈负相关,提示HSP 90的抗体起保护作用[15]。国内潘亚萍对Pg可溶性抗原进行了免疫化学分析,结果显示有3种糖蛋白抗原,其分子量分别为78 000、50 000和40 000,这3种抗原可与15例成人牙周炎患者血清中半数以上的血清抗体发生反应[16]。其免疫学意义尚不清楚。
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    二、放线共生放线杆菌(Aa)

    1.LPS:为Aa的优势抗原,但有研究指出抗Aa的LPS抗体和29 000外膜蛋白的抗体均不能防止Aa的定居。

    2.菌毛:Okuda等[17]从Aa菌毛中提取了一种分子量为54 000的菌毛蛋白,成人牙周炎患者对此菌毛蛋白的抗体显著高于健康对照组。进一步观察,发现来源于非Aa感染而又有高滴度抗Aa菌毛抗体的血清,其抗体对菌毛的亲和力显著高于有Aa感染者。这提示菌毛抗体可能有助于防止Aa持续感染。最近Harano等[18]用菌毛蛋白的氨基酸序列合成一种寡肽,将此寡肽与分枝赖氨酸聚合树脂珠结合;再用这种合成的肽免疫兔,所得的抗体能明显抑制Aa的有菌毛株和中等强度抑制Aa无菌毛株粘附于颊上皮、唾液包被的羟基磷灰石及牙龈上皮细胞。提示这种合成肽可能可以作为一种疫苗以抑制Aa的定植。

    3.外膜蛋白(outer membrane protein, OMP):Flemmig等[19]提取Aa的外膜,观察了17例早发性牙周炎、23例成人牙周炎患者以 及20例健康人的血清对各个外膜蛋白成分的反应,结果分子量为90 000的OMP抗体,在牙周炎组显著升高,提示其为Aa的免疫抗原。该蛋白在免疫保护中有何意义,尚不清楚。
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    三、直肠弯曲菌(Cr)

    关于Cr抗原学的研究报道较少,最近Okuda等[20]从Cr表面蛋白中提取出一种分子量为150 000的蛋白质,其单抗可显著增加多形核白细胞对Cr的杀伤力,但抗LPS的单抗无此增强作用。抗表面蛋白的抗体可以抑制Cr对牙龈上皮细胞的附着。

    关于牙周炎疫苗的研究,国际上才刚起步。全菌免疫,由于菌细胞内成分复杂,有些因子还具有免疫抑制作用。同时,全细胞抗原多,增加了与人体组织免疫交叉反应的危险性。因此,提取其具有能诱导免疫保护作用的抗原,则能提高免疫保护的效果,减少不良反应。在牙周炎病原菌的众多抗原分子中,哪些抗原分子是有效免疫抗原而具有免疫保护作用;各病原菌的抗原分子,其单独或共同作用时,对机体的免疫系统产生何影响;这些均是目前国内外有关学者研究的热点和今后研究的方向。

    参考文献
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    1 Petzinger M, Sims T, Lantz M, et al. Relative antibody titers in M. Fascicularis to antigens of P.gingivalis. J Dent Res, 1994, 73special issue: 189 (IADR Abstracts 698).

    2 Persson GR, Engel D, Whitney C, et al. Immunization against Porphyromonas gingivalis inhibits progression of experimental periodontitis in nonhuman primates. Infect Immun, 1994, 62:1026-1031.

    3 Evans RT, Klausen B, Sojar HT, et al. Immunization studies with Porphyromonas gingivalis fimbriae and a synthetic fimbrial peptide. A centennial symposium, University at Buffalo, School of Dental Medicine, June, 1993, 41(S24).
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    4 Ebersole JL, Brunsvold M, Steffensen B, et al. Effects of Immunization with Porphyromonas gingivalis and prevotella intermedia on progression of Ligature-Induced periodantitis in the nonhuma Macaca fascicularis. Infect Immun, 1991, 59:3351-3359.

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    7 Schifferle RE, Chen PB, Davern LB, et al. Modification of experimental Pophyromonas gingivalis murine infection by immunization with polysaccharide-protein conjugate. Oral Microbiol Immunol, 1993, 8:266-271.

    8 Kataoka S, Harada Y, Morishima S, et al. Protective effects of antibodies against Pophyromonas gingivalis fimbriae. J Dent Res, 1997, 76 special issue: 347(IADR Abstracts 2672).

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    11 Shah H, Gharbia SE, Kowlessur D, et al. Isolation and characterization of gingivain, a cysteine proterinase from Pophyromonas gingivalis strain W83. Biochemical Society Transactions, 1990, 18:578-579.

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    18 Harano K, Yamanaka A, Kato T, et al. Synthetic Peptide of an induces colonization inhibitory antibody. J Dent Res, 1995, 74 special issue: 479 (IADR Abstracts 627).
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    19 Flemmig TF, Selmair I, Karch H, et al. Antibody reactivity against outer membrane protein of A.a serotype C. J Dent Res, 1995, 74 special issue: 479 (IADR Abstracts 628).

    20 Okuda K, Kiyure T, Yamada S, et al. The role of a cell surface antigen of Campylobacter rectus in phagocytic killing. J Dent Res, 1995, 74 special issue: 460 (IADR Abstracts 550).

    (收稿:1997-04-25 修回:1997-11-13), 百拇医药