作者：湛济帆，贵州医科大学口腔医学院；田艾，贵州医科大学附属口腔医院
牙周炎是口腔领域最常见的慢性多因素疾病，牙周致病菌与局部先天免疫细胞的交互作用直接导致了牙周支持组织破坏与牙槽骨吸收，致使牙齿松动、脱落。作为全球第六大常见疾病，牙周炎患病率高达50%～60%。
牙周组织破坏主要由宿主对感染的免疫应答引起，巨噬细胞作为免疫应答的重要组成部分，一方面发挥防御功能，维持牙周组织稳态；另一方面释放促炎因子，导致牙周组织破坏及牙槽骨吸收。因此，巨噬细胞在牙周炎的发生、发展过程中起重要作用。随着牙周炎的进展，骨稳态的改变可转化为成骨细胞和破骨细胞之间的失衡，导致牙槽骨丢失。
巨噬细胞集落刺激因子-1(colony stimulation factor-1，CSF-1)/巨细胞集落刺激因子-1受体(colony stimulation factor-1 receptor， CSF-lR)通路对巨噬细胞炎性调控、破骨细胞骨吸收调控起关键作用，该信号轴可能直接或间接地参与了牙周炎的发生。
1. 巨噬细胞及破骨细胞调节牙周炎的免疫病理机制
牙周炎发病过程中，除菌斑本身外，其易感性受宿主自身免疫反应的影响。巨噬细胞存在于牙龈上皮、牙槽骨和牙周韧带内，是宿主免疫反应的重要组成部分。巨噬细胞通过控制生物膜的致病性、激活适应性免疫、非溶解性炎症和牙周组织损伤影响牙周炎，但巨噬细胞过度聚集和激活也会导致牙周组织损伤。
在病理条件下，如脂多糖(lipopolysaccharide， LPS)等刺激时，巨噬细胞极化为M1型巨噬细胞，分泌促炎因子，参与宿主的防御反应；在炎症消退阶段，巨噬细胞表现为M2表型，产生抗炎因子，促进组织的稳态和修复。牙周炎早期，牙周组织中M1型巨噬细胞浸润数量增加，募集中性粒细胞去除
骨骼系统和免疫系统密切相关，炎症性骨质流失是牙周炎的标志。骨形成和骨吸收之间的生理平衡被破坏，导致骨吸收。破骨细胞是主要的骨吸收细胞，在关键细胞因子CSF-1、核因子κB受体活化因子(receptor activator of nuclear factor-κB，RANK)配体和骨保护素的调控下，从单核细胞/巨噬细胞前体分化而来。
牙周炎早期，牙周组织中的病原微生物及其毒力因子LPS等与巨噬细胞相互作用，促进巨噬细胞向M1型极化，且分泌大量的白细胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)等炎症介质，参与牙周致病微生物的清除以及牙周组织炎症的发展。
同时，IL-1、TNF-α等炎症介质也可促进破骨细胞前体数量增加，使巨噬细胞诱导的破骨前体细胞向破骨细胞分化，同时间接促进成骨细胞和其他基质细胞分泌核因子-κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand， RANKL)，从而刺激破骨细胞形成，进而加速牙槽骨吸收。
综上，巨噬细胞、破骨细胞与牙周炎的发生发展密切相关，调控巨噬细胞及破骨细胞可作为防治炎症性牙槽骨吸收的精确免疫调控靶点。
2. CSF-1/CSF-1R信号轴概述
巨噬细胞及破骨细胞都与CSF-1/CSF-1R信号轴息息相关。CSF-lR也被称为FMS激酶(Feline McDonough Sarcoma， FMS)，属于Ⅲ型蛋白酪氨酸激酶受体家族，在单核细胞、巨噬细胞、破骨细胞等细胞表面高度表达，调节骨髓系细胞的分化、生存和增殖，并直接诱导骨髓单核细胞向巨噬细胞分化，介导破骨细胞的发生，在先天免疫中发挥关键作用。CSF-1R有两种配体——CSF-1与IL-34，两者为孪生细胞因子。
CSF-1又称巨噬细胞集落刺激因子(macrophage-CSF，M-CSF)，由成纤维细胞、单核细胞、巨噬细胞、成骨细胞等产生，可直接作用于CSF-1R。IL-34由成骨细胞等产生，以CSF-1R依赖的方式促进单核细胞存活，在成熟的破骨细胞中高表达。
CSF-1R与CSF-1结合后形成配体-受体复合物，促进酪氨酸激酶的激活并发生磷酸化，促进骨髓细胞的分化和增殖，调节单核巨噬细胞系的生存、增殖、分化。IL-34与CSF-1类似，与CSF-1R相互作用，使CSF-1R内部酪氨酸残基磷酸化，激活磷脂酰
3. CSF-1/CSF-1R在牙周炎中的表达
3.1 CSF-1/CSF-1R在不同分类牙周炎中的表达
3.1.1 牙周炎
在2018年牙周病国际新分类中，牙周炎包含1999年分类中的慢性牙周炎和广泛性侵袭性牙周炎。多项研究显示，慢性牙周炎患者唾液中及牙龈组织中CSF-1的表达水平较牙周健康人群高，且临床牙周指数与CSF-1的表达和CSF-1/IL-34比值呈正相关。此外，慢性牙周炎患者龈沟液及牙龈组织中CSF-1R表达水平较牙周健康人群显著增加，与临床牙周指数呈正相关，且与牙周组织破坏程度及病情活动性有关。
在广泛性侵袭性牙周炎患者的血清中，CSF-1的表达较健康者显著升高，但唾液中CSF-1的水平并没有显著差异。CSF-1在广泛性侵袭性牙周患者唾液中的表达与慢性牙周炎患者不一致，原因可能是两种疾病牙龈组织中细胞含量、趋化因子谱不同及遗传变异等因素。
虽然大多数观察性研究提示CSF-1/CSF-1R与牙周炎关系密切，但全基因组相关研究层面尚有争议。日本一项研究发现侵袭性牙周炎与rs333967、rs2297706和rs1058885这3个CSF-1的单核苷酸多态性(single-nucleotide polymorphism， SNP)之间存在显著关联。而Chen等研究发现在汉族人群中，这3个CSF-1的SNP与慢性牙周炎无显著相关。
全基因组研究结果与观察性研究结果不一致的原因可能是：(1)作为一种多因素疾病，牙周炎遗传易感性由多种基因决定的，目前研究所涉及到的这3个SNPs对牙周炎的影响很小；(2)慢性疾病具有复杂性和异质性，其发病机制复杂，除SNP以外，环境因素可能在其中起重要作用；(3)由于研究中的3个SNPs数量有限，样本量相对较小，真正的因果SNP可能位于CSF-1基因其他区域，需要更多的SNP和更大的样本量验证。
综上所述，多数研究结果支持CSF-1/CSF-1R信号参与牙周炎性微环境的调节，然而也有一些研究观点存在差异。因此，为更深入了解CSF-1/CSF-1R信号与牙周炎的关系，有必要进行进一步探讨。
3.1.2 与全身疾病相关的牙周炎
综上所述，临床研究结果表明CSF-1/CSF-1R参与不同种类牙周炎的炎性进展进程，与牙周炎进展息息相关。
3.2 CSF-1/CSF-1R在牙周炎治疗前后的表达变化
现有的研究中，牙周炎治疗前后CSF-1/CSF-1R的表达是否发生变化仍存在争议。Görgülü等及Martinez等观察到Ⅲ期牙周炎患者的CSF-1的表达水平均高于牙周健康者，非手术牙周治疗(NSPT)3个月后，Ⅲ期C级牙周炎患者唾液中CSF-1水平显著降低。而Lira-Junior等发现唾液中CSF-1在非手术牙周治疗(non-surgical periodontal treatment， NSPT)后没有显著变化。临床观察性研究结果不一致可能是由于样本量及随访时间等不同、团队NSPT标准不统一、临床操作的不一致性等。未来还需要更长的随访时间和更大样本量来明确NSPT前后CSF-1的表达变化及相关影响因素。
4. CSF-1/CSF-1R在牙周炎中的作用机制
牙龈成纤维细胞和牙周韧带细胞分泌CSF-1及IL-34，牙周局部细菌堆积等炎性刺激促进其分泌水平，诱导CSF-1R激活，牙周组织中CSF-1R及炎症指标升高，加重牙周炎性进展。CSF-1/CSF-1R一方面参与调控牙周巨噬细胞，介导牙周炎性因子的释放，另一方面参与调控破骨细胞的形成和功能，参与骨吸收，两者均与牙周炎的发病机制有关，提示CSR-1R /CSF-1与牙周炎的发生、发展密切相关。
4.1 CSF-1/CSF-1R信号轴作用于巨噬细胞促进牙周炎性因子释放
CSF-1/CSF-1R信号通路对巨噬细胞的分化、生存和增殖发军重要调控作用：
(1)分化：CSF-1和IL-34激活信号传导及转录激活蛋白(signal transducer and activator of transcription， STAT)、AKT、ERK1/2等信号通路，促进循环单核细胞向巨噬细胞分化。CSF-1R在CSF-1的刺激下重新定位到核内，并与阴阳转录因子(YIN AND YANG1，YY1)和ELK转录因子相互作用，调节人巨噬细胞的分化。
(2)生存：CSF-1R激活AKT和PI3K，在CSF-1介导的巨噬细胞存活中起重要作用。CSF-1R调节的PKC依赖性
(3)增殖：激活CSF-1R信号可促进巨噬细胞增殖，CSF-1R pTyr-807信号通路激活丝裂原活化蛋白激酶激酶(mitogen-activated protein kinase kinase， MEK)和PI3K通路，在巨噬细胞的增殖中起主导作用。
此外，CSF-1/CSF-1R通路还介导炎性因子的释放。CSF-1可促进单核细胞和巨噬细胞向炎性环境的趋化。CSF-1/CSF-1R细胞信号通路异常激活，诱导肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和IL-6等促炎细胞因子的异常表达。
在多种炎症模型中，CSF-1或IL-34引发的CSF-1R信号异常表达通过巨噬细胞分化发挥调控作用，包括类风湿
本课题组前期研究中将牙周炎与巨噬细胞衰老联系，通过CSF-1R探讨其深层机制，模拟牙周炎性微环境，利用LPS刺激骨髓来源巨噬细胞(bone marrow-derived macrophages， BMDM)建立衰老细胞诱导模型，探讨不同浓度培西达替尼(Pexidartinib， PLX3397)是否对炎性刺激诱导的BMDM衰老具有调节作用，结果显示CSF-1/CSF-1R参与调控BMDM衰老，并与衰老巨噬细胞分泌(senescence-associated secretory phenotype， SASP)因子直接相关，PLX3397对LPS诱导的巨噬细胞衰老及炎症进展具有抑制作用，表明CSF-1/CSF-1R信号通路通过巨噬细胞衰老调节参与了牙周炎的炎症调节过程，通过CSF-1/CSF-1R靶向减少衰老巨噬细胞有望成为牙周炎新的治疗方向。
现有研究证据将巨噬细胞、炎症和CSF-1/CSF-1R紧密的连接在一起，提示CSF-1/CSF-1R有望成为抑制牙周炎炎症诱导过程的潜在治疗靶点，抑制CSF-1R可抑制炎性因子释放，改善牙周炎患者预后。
4.2 CSF-1/CSF-1R信号轴作用于破骨细胞促进牙槽骨炎性吸收
CSF-1R信号在破骨细胞前体细胞和破骨细胞的发育中至关重要。CSF-1R与RANKL和骨保护素结合，调节破骨细胞的增殖、存活、功能和前体细胞的分化。CSF-1R阻断剂是阻断骨吸收的治疗靶点。在CSF-1和CSF-1R缺陷小鼠中，阻断CSF-1R后，观察到破骨细胞和巨噬细胞急剧减少导致骨硬化病发生。
有研究表明，CSF-1数量的异常增加是干扰
体外实验证明来用TNF-α刺激牙周韧带细胞生成的IL-34和CSF-1，在CSF-1R介导的破骨细胞生成的成熟中起协同作用。小鼠牙周炎中CSF-1与破骨细胞上的CSF-1R结合，激活信号转导级联反应，诱导破骨细胞谱系相关基因的表达，使用抗CSF-1R抗体可抑制破骨细胞生成和牙槽骨吸收，还可抑制牙齿移动。上述研究提示，抑制CSF-1R可通过抑制破骨细胞形成，减少骨破坏，发挥骨保护作用。
综上所述，牙龈成纤维细胞和牙周韧带细胞在牙周局部细菌堆积刺激下异常分泌CSF-1及IL-34，诱导CSF-1R激活，CSF-1/CSF-1R信号轴一方面调控巨噬细胞发育、活化和增殖，诱导巨噬细胞衰老，介导炎性因子释放，加速牙周炎性进展；另一方面调节破骨细胞的增殖、功能，诱导骨吸收，加速牙槽骨流失，与牙周炎的病理过程密切相关。
5. 总结
CSF-1/CSF-1R信号轴在牙周炎的发生和发展中发挥重要作用。牙周炎性微环境下，CSF-1及其受体表达升高，CSF-1/CSF-1R在牙周炎免疫应答和骨吸收中发挥双重调控作用，靶向抑制CSF-1/CSF-1R具有减缓牙周炎进展与促进组织修复的治疗潜力，扩展了免疫调控在牙周炎发病机制中的探索，为寻找新的免疫调控靶点奠定基础。
然而，关于CSF-1/CSF-1R在牙周炎中的可能调控作用尚未明确，如其在牙周炎中精确调控破骨细胞生成是否与牙周炎免疫反应中的其他细胞因子和趋化因子相互作用，以及其作用于巨噬细胞衰老加速炎性进展的深层机制等尚未明确。
此外，不同种类牙周炎中CSF-1/CSF-1R表达差异的原因尚未明确，基因型分析与临床观察结果也存在争议，因此需要进一步的研究来阐明CSF-1/CSF-1R信号在牙周炎中促进破骨细胞生成和调控巨噬细胞极化的具体机制，并进行更深入的探索和临床验证，以提高靶向药物和牙周炎综合治疗的效果。
来源：湛济帆,田艾.巨噬细胞集落刺激因子-1及其受体在牙周炎中的研究进展[J].口腔医学研究,2024,40(03):199-205.
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