【摘要】牙龈卟啉单胞菌是公认的牙周重要的致病菌，其分泌的牙龈蛋白酶R是其主要的毒力因子之一。蛋白酶激活受体是一种可识别多种分子的跨膜蛋白，牙龈蛋白酶R通过激活该受体在牙周炎的发生发展过程中发挥着重要的作用。本文就牙龈蛋白酶R和蛋白酶激活受体组成和生物学特性，牙龈蛋白酶R对蛋白酶激活受体的激活作用等研究进展作一综述。
【关键词】牙龈卟啉单胞菌；牙龈蛋白酶R；蛋白酶激活受体；牙周炎
【中图分类号】Q51
【文献标志码】A
牙龈卟啉单胞菌是牙周重要的致病菌之一，其分泌的牙龈蛋白酶包括牙龈蛋白酶R（gingipain R，rgp）和牙龈蛋白酶K（gingipain R，kgp），是牙龈卟啉单胞菌主要的毒力因子之一。蛋白酶激活受体（protease activated receptor，PAR）是一种可识别多种分子的跨膜蛋白，rgp通过激活PAR在牙周炎的发生发展过程中起重要的作用。
1 rgp和PAR的组成和生物学特性
1.1rgp的组成和生物学特性
牙龈蛋白酶又称牙龈卟啉单胞菌蛋白酶、半胱氨酸蛋白酶或胰酶样蛋白酶，存在于牙龈卟啉单胞菌外膜、膜泡或细胞外。牙龈卟啉单胞菌至少85％的水解活性和100％的胰酶样活性是由其蛋白酶产生的，因而牙龈蛋白酶被认为是牙龈卟啉单胞菌的主要毒力因子，在牙体支持组织包括牙槽骨的破坏中起重要的作用，与牙周炎密切相关。牙龈蛋白酶根据其水解肽段是精氨酸特异性的或赖氨酸特异性的，分为rgp和kgp。rgp包括相对分子质量9.5×104的rgpA和相对分子质量5.0×104的rgpB两种形式，分别由rgpA和rgpB基因编码。rgpA又称为HRgpA。rgpB只含有一个催化结构域，而rgpA除此之外还具有一个血凝蛋白或黏附结构域，两者在催化结构域的DNA和蛋白质水平上都具有高度同源性。rgpA由于含血凝蛋白或黏附结构域，因此在一些活性上面有别于rgpB或起增强作用。
1.2PAR的组成和生物学特性
PAR属于鸟苷酸结合蛋白[guanylate binding protein，GBP（简称G-蛋白）]偶联受体家族，具有7个跨膜单位，可在多种细胞中表达。在人牙周组织中，PAR可在上皮细胞、牙龈成纤维细胞、破骨细胞、肥大细胞、巨噬细胞、炎症浸润细胞和T细胞等免疫细胞中表达。PAR既可以表达于正常的组织细胞，也可以表达于炎症的组织细胞。PAR-1、3、4为凝血酶受体；PAR-2为胰岛素和肥大细胞纤维蛋白溶酶，凝血因子Ⅶa和Xa，以及其他未知蛋白水解酶的受体。PAR的配体均隐藏在N末端的细胞外结构域中，当其受到丝氨酸蛋白酶的酶切作用时才显露出来，通过与分子内的结构域相结合并发生构象改变而激活PAR，继而激活G－蛋白偶联的信号传导通路。已知的G－蛋白包括刺激型G－蛋白（stimulating G protein，Gs）、抑制型G－蛋白（inhibitory G protein，Gi）、Gq类蛋白（与磷脂酶激活有关）、转导素G－蛋白（transduction g protein，Gt）和G12类蛋白以及其他G－蛋白（other G protein，Go）等亚家族，其中，PAR-1和2可通过Gq、Gi、G12和G13，PAR-4可通过Gq、G12和G13引起磷脂酶C（phospho-lipase C，PLC）激活；而PAR-3尚未有相关G-蛋白受体的研究。
此外，PAR尚与促丝裂原激活蛋白激酶通路和核因子-kB途径相关，引起各种炎症因子、趋化因子表达，启动炎症反应，参与一系列的致病过程：血栓形成，调节血管通透性，介导血管平滑肌的收缩、增生和肥大以及骨细胞的分化和肥大。PAR的激活在牙周组织中也可引起一系列的炎症过程，因而是牙周炎发生发展过程中重要的信号受体，但其具体机制及信号转导通路仍不清楚。
2 rgp对PAR的激活作用
rgpA和rgpB均可以激活PAR-1、2和4受体，但rgp能否激活PAR-3尚无文献报道。不同的牙周细胞表达的PAR不同，PAR对rgp的敏感性也不同，PAR激活后表达的反应亦有差别，从而在不同的方面共同影响牙周炎的致病过程。
2.1rgp激活PAR诱导宿主细胞释放炎症因子
rgp信号分子通过PAR可启动宿主细胞炎症信号转导通路、诱导大量炎性因子分泌，从而参与牙周炎的致病过程，包括局部炎症反应和全身炎症反应。牙龈卟啉菌主要集于牙菌斑中，分泌rgp于龈沟液并进入周围组织激活PAR，从而诱导上皮细胞、单核细胞、中性粒细胞和成纤维细胞等宿主细胞产生炎症因子，这些炎症因子既可聚集于局部引发急性或慢性牙周炎，亦可进入血液循环系统。rgp可通过PAR-1和2信号转导通路刺激牙龈上皮细胞分泌一系列的促炎性因子，如白细胞介素（interleukin，IL）－1、6和8以及肿瘤坏死因子－α。类似的结果包括在rgp刺激的单核细胞中PAR-2表达增加，单核细胞趋化蛋白－1的分泌亦增加。同样的，在表达PAR-2的中性粒细胞中可见到IL-1、6和8的分泌增加。这些细胞炎症因子的表达量与牙周炎症的程度有关，当牙周炎症改善时，细胞炎症因子水平也明显下降，同时还伴随着PAR表达的改变。
PAR的表达往往具有时间依赖性和质量浓度依赖性，但牙周炎的发生发展是一个较漫长的过程，其时间依赖性可能只表现于初始阶段；而在质量浓度依赖性上，随着rgp质量浓度的增加，PAR表达达到峰值，而后逐渐下降。这在炎症因子方面则表现为当rgp的质量浓度较低时，炎症因子水平上升，从而促进炎症反应的发展；而当炎症病变进展，在rgp的质量浓度较高时，组织破坏已经较为严重，炎症因子的水平下降。有研究认为，IL-8由炎症细胞产生，可被降解；同时，IL-8的分泌可在rgp刺激上皮细胞和成纤维细胞等的情况下增加。Belibasakis等也报道了类似的研究结果。
在单核细胞中，rgp可以通过PAR诱导炎症因子产生，这些炎症因子与Toll样受体以及核苷酸结合寡聚化结构域（nucleotide-binding oligomer-ization domain，NOD）-1和2配体具有协同作用。其机制可能在于通过PAR的激活而引发宿主抵抗牙龈卟啉菌的防御系统，然后通过Toll样受体以及NOD-1和2识别病原相关分子模式起到协同作用。
2.2rgp激活PAR影响宿主的防御
如前所述，rgp可通过激活PAR诱导单核细胞、中性粒细胞和上皮细胞等分泌趋化因子使吞噬细胞聚集并分泌抗菌肽，增强黏膜的防御功能，共同抵抗致病菌。抗菌肽（包括人β-防御蛋白）在口腔黏膜包括在牙龈组织抵抗致病菌侵袭的先天性免疫中发挥作用。有报道称，rgp具有降解抗菌肽的功能，在临床牙周炎中也有抗菌肽降低的病例，因此，牙周致病菌往往可以抵抗宿主的这些先天免疫防御功能。rgpA还可激活T细胞和B细胞上的PAR-1、2和4，分别降解CD27和CD70，从而影响由T细胞介导的细胞免疫反应，增加牙龈卟啉单胞菌致病的危险性。
诸多体外研究显示，PAR-2在牙周致病菌抵抗宿主的先天免疫防御功能中发挥着重要的作用。Holzhausen等发现，受PAR-2激动剂刺激的大鼠，其牙周炎症加剧，牙槽骨进一步吸收，粒细胞持续浸润。他们在另一Par-2基因敲除的小鼠试验中则发现，其牙周炎症好转。此外，Wong等同样采用Par-2基因敲除的小鼠与野生型感染及Par-1基因敲除的小鼠相比较，却没有发现小鼠的牙槽骨丧失，而其肥大细胞浸润和辅助T细胞依赖的炎症细胞因子则大量减少。Belibas-akis等发现在rgp的作用下，人T细胞PAR-2的表达可增加，而且T细胞较为敏感。结合上述研究可以认为，PAR-2以及上述细胞经激活PAR-2信号通路后的后续反应在牙周炎症的发展过程中起着重要的作用。
2.3rgp激活PAR在牙周炎中的其他作用
rgp激活PAR可促进骨吸收，造成牙周附着丧失并促进牙周袋加深。Uehara等发现在成纤维细胞中，PAR-1和2经rgp激活后，肝细胞生长因子分泌增加，该因子参与牙周的炎症过程，可促进破骨细胞的形成。rgp还可作用于破骨细胞，可使PAR-2的表达增高，细胞内钙离子浓度增加，激活破骨细胞并促进骨吸收。
用rgpA和rgpB作用于血小板，可使其上的PAR-1和4激活，最终引起血小板聚集。该现象成功地解释了牙周炎与心血管疾病之间的关系，但没有明显的证据表明其牙周致病作用。在牙髓细胞中，rgpB可通过激活PAR-2促进神经肽、降钙素基因相关肽和P物质的表达，从而解释了牙周炎与牙髓炎症之间的联系。
3 结束语
综上所述，rgp可以激活宿主细胞上的不同PAR，增加其相应的表达；可通过各PAR相关途径，引起相应炎症因子、趋化因子的基因表达，启动炎症反应，降低宿主防御，并致骨附着丧失，参与急慢性牙周炎致病过程。由此可见，rgp与PAR在牙周炎的发生发展过程中起重要的作用。当下国内外有关牙龈蛋白酶和PAR的研究，已引起相关学术界的广泛关注。通过对牙龈蛋白酶及其受体PAR的认识，进一步探讨其相应的致病机制，为牙周病的治疗提供了一些新的思路。例如，相应的牙龈蛋白酶基因的构建及克隆表达，相应的抑制剂和特异性抗体的应用，抑制PAR的激活及相应的因子水平；但是，相关的治疗方面的研究还较少，这方面的进一步研究将为牙周病的治疗带来新的方向。
（本文编辑 刘世平）