唾液富组蛋白在龋病中的作用

作者：刘运强    作者单位：617061 四川攀枝花，攀枝花市仁和区人民医院五官科

【摘要】  唾液中有一种富含组氨酸且其氨基酸组成具有很大同源性的多肽，称为富组蛋白（histatins），它具有参与获得性薄膜的形成、抑制磷灰石晶体的生长、抗菌、调节牙菌斑的pH等作用，与龋病的发生与治疗密切相关。

【关键词】  龋病 富组蛋白 唾液

    龋病是在以细菌为主的多因素作用下牙体硬组织发生的慢性进行性破坏的一种疾病,受细菌、食物、牙所处的环境和时间等的影响，其中唾液对它的影响起着重要的作用。唾液具有很多重要的生理功能，如润滑保护、清洁口腔、抗菌及缓冲作用等，都与唾液蛋白密不可分。其中的一组阳离子小蛋白家族——唾液富组蛋白是唾液蛋白中的主要成分,以前多用histatine-rich protein(HRPs)表示，现在命名为histatins。1984年Mackay［1］及Pollock等［2］首次报道了histatins对变形链球菌、白色念珠菌有抑制生长和杀菌作用，从而提出histatins是口腔非免疫防御系统的重要组成部分。它的许多生物学作用都与龋病的发生、治疗有关。本文就富组蛋白的一些重要生物学作用和机制及其与龋病的关系作一综述。

    1  唾液富组蛋白的结构

    histatins是由人类和高等灵长类动物的腮腺和下颌下腺、舌下腺所分泌［3，4］。唾液富组蛋白分子质量为2 976.3～3 968.4 Da,为富含组氨酸的阳离子小蛋白家族。在天然条件下其结构特征是:富含阳离子,同时含有一条疏水侧链和一条亲水侧链,具有规律的α-螺旋和β-折叠结构。

    人类的唾液富组蛋白家族共含有12个成员,即histatin 1～12。Sabatini等［5］从人类基因组文库中分离出了一段长度为39 kb大小的片段,在这其中包含了HIS1和HIS2。通过比较两个基因的序列,发现二者具有89%的相似性,而外显子竟然具有95%的相似性。histatin 1、histatins 3、histatins 5在腮腺液中含量最多（85％～90%）,称主要富组蛋白,它们的一些生物特性见表1。其他富组蛋白含量少，称次要富组蛋白［6，7］。

    2  唾液富组蛋白与龋病的关系

    2.1  唾液富组蛋白参与获得性薄膜的形成  histatin 1能选择性的吸附在羟基磷灰石（HA）和釉质粉末上，这表明它是获得性膜的前体蛋白(pellicle precursors),它可以抑制HA晶体的生长并对其有较大的吸附活性［8］。这主要与其氨基末端的磷酸化丝氨酸残基有关，磷酸化丝氨酸残基被认为是获得性膜前体蛋白与HA的结合位点，它与HA表面的Ca2+的结合可封闭晶体增长的晶核，从而抑制釉质表面HA的沉积［9］。Tamaki等［10］比较了酸性富脯蛋白、对硫磷和富组蛋白1对钙磷酸盐的沉积的抑制活性，结果发现histatin 1对钙磷酸盐沉积的抑制性最强。这种抑制作用有助于维持釉质表面的完整性，与龋病发展过程中的矿化和再矿化有关。

    histatin 1、3、5均能参与获得性薄膜的组成，其中histatin 5的吸附能力最强。Yin等［11］的研究表明只有唾液对硫磷和软黄高磷蛋白对histatin 5的吸附有显著作用，且histatin 5吸附在HA的含量随着对硫磷和软黄高磷蛋白含量的增高可以达到最大 表1  主要富组蛋白的性质水平，这些数据说明特异性的蛋白质间的相互作用在体内获得性薄膜的形成中起着重要的作用。

    由于histatins存在于获得性薄膜中，位于釉质与牙菌斑之间，可防止菌斑细菌的代谢产物向釉质内扩散，也防止了釉质内钙和磷酸盐向牙菌斑内扩散，还可降低酸对釉质的腐蚀速度，对于抗龋有着重要意义。

    2.2  唾液富组蛋白调节牙菌斑的pH值  当牙菌斑中的pH下降到临界值以下，可造成羟基磷灰石中的钙丢失，晶体溶解，导致釉质脱矿即龋病的开始。histatins富含组氨酸，当口腔中细菌在牙齿表面进行分解产酸时，这些组氨酸可以中和细菌产生的酸，起到一定的缓冲作用从而升高口腔pH值。这种缓冲作用主要是由于组氨酸分子中的咪唑环本身具有生理性的缓冲pH作用，每分子的histatins含有七个Arg和Lys，而Arg和Lys很容易转化生成碱基，从而中和致龋菌产生的酸，阻止了龋病的发生。

    2.3  唾液富组蛋白对链球菌的作用  histatins对革兰阳性和阴性细菌都有较强的抑制作用。变形链球菌（streptococcus mutans）是主要的致龋菌之一，Mackay等［12］研究发现纯化的histatins在体外能抑制变形链球菌的生长和生活力，且静止期的菌细胞对histatins更敏感。50 mg/L浓度的histatins，其菌细胞的致死率为100％。这可能是由于变形链球菌代谢产酸,而在低pH环境下，histatins的杀菌活性增强所致。研究还发现histatin 3也具有抑制变形链球菌的作用，且histatin 3及histatin 5的抗变形链球菌活性强于histatin 1,是histatins中的主要抗变形链球菌成分［13］。

    Shimotoyodome等［14］研究发现在获得性薄膜中的唾液磷蛋白-对硫磷（ST）和histatin 1可以调节变形链球菌对牙釉质的黏附。体外实验发现含有高分子量糖蛋白成分的HA里同时加入纯化的ST和histatin 1，变形链球菌的黏附能力明显降低，这主要是由于ST和histatin 1氨基末端的阴离子抑制了高分子量糖蛋白对HA的吸附。因此这种ST和histatin 1竞争性的抑制高分子量糖蛋白的吸附作用可以明显的减少变形链球菌黏附在牙釉质表面，从而降低了龋病的发生。

    有研究表明口腔链球菌与龋损的发生成负相关。Payne等［13］研究发现,histatins不但对血链球菌(streptococcus sanguis)的生长无抑制作用,反而有促进作用,而血链球菌有精氨酸脱氨基酶,可利用histatins中的精氨酸作为其营养来源。一方面血链球菌代谢精氨酸产生的胺在龋病进展中起调节作用；另一方面,histatins对牙齿有高度吸附活性,在营养缺乏时能为血链球菌提供足够的营养,从而有效地抑制了变形链球菌的生长,使菌斑致龋力下降。

    2.4  唾液富组蛋白与牙齿再矿化的关系  龋病是一种多因素疾病，其基本特点就是无机物脱矿和有机物分解。有研究表明histatins在牙齿的再矿化方面起了重要作用。Vitorino等［15］从龋高危组和无龋组患者中的唾液中提纯出与龋病发生有关的唾液蛋白，并对唾液中和吸附在HA上的唾液蛋白成分进行分析。分析结果提示histatin 1的低含量同龋病的发生密切相关，这可能是由于它使牙釉质表面的钙吸附减少，使釉质钙沉积和再矿化的能力下降，加快了龋的发生所致。这证明了histatins在保持牙齿的完整性方面起了重要作用。另外在龋病高危组的人群唾液中还发现了大量的蛋白水解片段，表明了龋病发生过程中的高的蛋白水解活性。

    2.5  富组蛋白含量与龋病的关系  关于唾液histatins含量与龋病关系的研究较少且方法和研究对象不同,结论不一。1983年Iacono等的研究发现抗龋者与龋易感者非刺激性唾液中histatins含量有明显差异性。而Oppenheim等［6］的研究中未发现两组之间有显著性差异。石四箴等［16］运用高效液相色谱法首次报道了3～5岁儿童同一个体刺激性、非刺激性、混合性唾液中3种主要富组蛋白的含量,研究结果显示儿童唾液蛋白含量存在个体差异,刺激性全唾液中histatins的含量高于非刺激性全唾液中的含量,但均低于人唾液中histatins含量,分析这可能与采样方法、时间、研究样本、人种及检测手段不同有关。3种蛋白中histatin 3的含量高于histatin 1和histatin 5的含量。该研究结果还显示无龋组儿童的histatins含量高于龋病高危组。对于在不同年龄组唾液富组氨酸蛋白的含量与龋病的关系仍需进一步加以研究。

    3  唾液富组蛋白的应用前景

    histatins是自人唾液腺腺管上皮分离的阳离子抗菌肽，具有广谱抗菌活性［17］。10肽（KSL）是人工合成的histatins类似肽，Concannon等［18］研究发现KSL在唾液环境中可以造成细菌细胞膜的损伤，可抑制乳杆菌、变形链球菌、伴放线杆菌等致龋菌，且高浓度时对牙龈成纤维细胞无任何影响，提示KSL具有预防早期菌斑形成和阻止龋病发展的潜能。histatins对真菌亦有较好的抗菌活性，histatins 5 对白色念珠菌的孢子、芽管都有较强抑制和杀灭作用［19］，目前人工合成的抗真菌的histatins类似肽有的已经进入了临床前期试验阶段。而对于抗致龋菌的抗菌肽的研究目前还较少，这是以后对histatins的研究重点。

    4  结束语

    综上所述，在复杂的口腔环境中，唾液富组蛋白是唾液中所特有的一组蛋白质，它在维持口腔卫生与健康方面起着独特的作用，与龋病的发生、发展密切相关。对于唾液富组蛋白在不同人群中的分离和测定在临床上有重要意义，而且是否可以通过检测唾液中富组蛋白水平来预测不同人群中龋病的易感性或风险因子等方面有待进一步研究。富组蛋白在龋病的治疗方面亦有着广阔的前景，作为机体天然免疫重要成分的唾液富组蛋白是否和如何用于临床上龋病的治疗中尚有待深入探究。

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