细胞纤连蛋白及其与牙周组织的关系

    作者：曹欢欢综述 宫 苹审校    作者单位：四川大学华西口腔医院种植科 四川 成都 610041

    【摘要】  细胞纤连蛋白是一种具有生物学活性的非胶原糖蛋白，大量的存在于人的牙周组织中，排列规律，参与机体细胞的连接黏附、增殖分化和上皮组织的修复以及机体免疫调控等多种生理活动，是维持牙周附着的主要物质。笔者下面主要就细胞纤连蛋白的结构、生物学特性、功能及其与牙周组织的关系作一综述。

    【关键词】  细胞纤连蛋白； 牙周组织； 牙种植体

     ARelationship between cellular fibronectin and periodontium  CAO Huan-huan, GONG Ping. （Dept. of Dental Implant, West China College of Stomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China）

    [Abstract]  Cellular fibronectin is a kind of non-collagen glucoprotein. It is present mostly in periodontium, taking part in many physiological functions, such as cell junction, proliferation and differentiation, reparation and arrangement of epithelial tissue, immunoregulation of organism. The bionomics, function and its research progress in periodontium and dental implantation was summarized in this review.

    [Key words]  cellular fibronectin； periodontium； dental implantation

    纤连蛋白（fibronectin，FN）广泛分布于人体内，其中一类血浆纤连蛋白（plasma fibronectin，pFN）以可溶形式存在于血浆和各种体液中，主要由肝细胞和内皮细胞合成；另一类细胞纤连蛋白（cellular fibronectin，cFN）以不溶形式存在于细胞外基质、细胞之间以及某些细胞表面，可由成纤维细胞、星形胶质细胞、早期间充质细胞、巨噬细胞、肥大细胞、上皮细胞和多形核细胞以及血小板等合成。

    1  细胞纤连蛋白的结构

    cFN是一种单基因编码的二聚体糖蛋白，其编码基因位于人类2号染色体，由2个几乎完全相同的相对分子质量为（2.2～2.5）×105的亚基通过C端一对二硫键相连接，每个亚基都是一系列重复氨基酸序列的嵌合体，包括Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅲ型3种同源性序列以及1个与cFN其他部分非同源的可变序列（Ⅴ区）[1]。其中，Ⅲ型序列构成cFN的核心部分[2]，由90个氨基酸残基组成而无任何二硫键，所包含的特殊氨基酸序列可与多种整联蛋白和肝素结合[1]。2个Ⅲ型序列经选择性剪接产生额外结构域（exit domain，ED）A和B。pFN既不包含EDA，也不包含EDB。在pFN的二聚体中，只有一个亚基含有可变区，而几乎所有的cFN的亚基都包含有可变区。pFN与cFN的结构和性质非常相似，可互相转换[3]。

    2  细胞纤连蛋白的生物学特性和功能

    2.1  细胞纤连蛋白的生物学特性

    在创伤愈合过程中，cFN可能通过调节细胞的增殖、迁移和分化等活性起到促进创伤愈合的作用[4-5]。相关研究证实，由炎细胞合成的cFN具有调节其趋化活性的作用，使炎细胞向损伤区聚集，参与吞噬和清除局部损伤坏死的组织碎片。同时，cFN分子中位于Ⅲ型片段连接（type Ⅲcon-necting segment，ⅢCS）区的细胞结合位点CS-1与T细胞表面的整联蛋白受体α4β1结合后，可使一个特殊的相对分子质量为1.05×105的蛋白质中的酪氨酸磷酸化，从而激发T细胞的活性[6]。除成纤维细胞合成的内源性cFN具有调节其自身活性的作用外[7]，包含EDA和EDB剪接片段的cFN较pFN更能稳定地结合于细胞外基质中，这对于形成稳定的纤维基质具有重要的意义。由血管内皮细胞合成的cFN具有刺激血管内皮细胞增殖、血管增生的作用，对局部损伤组织中血液循环重建有着积极的影响[8]。由软骨细胞合成的cFN具有刺激软骨细胞增殖和分化活性以及分泌细胞外基质的作用，同时，其自身也是新合成的细胞外基质的重要组成成分。

    2.2  细胞纤连蛋白的功能

    cFN有以下主要功能。1）分化诱导作用：来自中胚层未分化细胞的表面存在着cFN，当其进一步分化形成血细胞、肌细胞和软骨细胞后，表面FN消失；同时还可诱导神经元和神经胶质细胞的分化，抑制神经嵴细胞转化为黑色素细胞；促进肺泡上皮细胞分化及其位置重排，促进心、肺、肝脏的形态发生和分化[9]。2）促进细胞与细胞、细胞与基质的黏连，即“生物胶”作用：通过特异性结合胶原的位点结合胶原后，胶原沉积并构成基质支架，以利于细胞与间质的结合并成为细胞移动和附着的基础。3）促凝血作用：促进纤维蛋白-α拉链交联，这一作用既可以是直接的，也可以是通过FN特异性地结合Ⅷ-α因子来推进纤维蛋白单体交联。4）参与细胞癌变：细胞癌变时，其粘连能力下降、微管解聚和微丝连接能力降低，细胞突起减少，细胞变圆。

    3  细胞纤连蛋白与牙周和种植体周围组织

    3.1  细胞纤连蛋白在牙周组织中的分布和表达

    免疫组化研究发现，在钛种植体周围炎患者、慢性牙周炎患者和健康人群的牙周组织中，cFN的沉积模式是一致的，即在血管壁和上皮基膜表现出强阳性，在细胞外基质中的金属颗粒周围有较强的沉积，在固有层成纤维细胞中沉积较弱，在上皮角化层没有沉积[10]。Mintz等[11]发现，牙周病原体伴放线杆菌可与cFN结合，cFN质量的变化会影响整联蛋白介导的基质细胞的信号传递。在成人牙周炎患者的牙周组织中，cFN降解片段的增加是牙周炎及其组织破坏的结果[12]。在牙周炎患者中，cFN的表达量明显低于健康人群。Ma等[10]发现，钛种植体周围炎患者其牙周组织中的cFN表达量高于健康人群。

    上述研究表明，虽然钛种植体周围炎和慢性牙周炎同为牙周组织的炎症损害过程，但是其病理机制却不相同，即cFN可能在这两种疾病中发挥了不同的调控作用。

    3.2  细胞纤连蛋白与整联蛋白

    cFN对细胞的迁移具有重要的作用，该作用过程常需要整联蛋白的参与。整联蛋白是一类位于细胞表面的黏附性受体分子，由α和β亚单位按1∶1的比例以非共价键聚合形成，其主要作用是通过识别细胞外基质蛋白分子中的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸三肽序列来介导cFN的黏附。整联蛋白另一功能是配体结合功能，cFN则是整联蛋白的一种配体。实验证明，用抗整联蛋白抗体的Fab片段与用抗cFN的抗体作用类似，单独情况下均可抑制细胞的迁移。

    Everitt等[13]发现，在牙龈组织的内皮细胞中存在着整联蛋白α5和β1亚单位，它们能显著地与其配体cFN相互作用，当牙周组织出现炎症，cFn表达过高时，α5和β1就会诱导人类嗜中性粒细胞迁移到炎症部位。同样的，在牙种植体周围组织的成纤维细胞中也存在着α4、α5和β1亚单位，整联蛋白α4和β1以及α5和β1能通过与cFN的黏附来调节细胞基质中金属蛋白酶的表达[14]。

    3.3  细胞纤连蛋白与弹性蛋白酶

    Ingman等[15]在成人牙周炎患者的龈沟液和唾液中发现，人类嗜中性粒细胞弹性蛋白酶的活性增加，经牙周治疗后，其活性又降低。嗜中性粒细弹性蛋白酶可降解cFN[16]，被认为是牙周炎炎症进程及其治疗进展的生化指标[17]。在皮肤伤口愈合过程中，嗜中性粒细弹性蛋白酶是主要的降解细胞蛋白的蛋白水解酶[18]。Ingman等还在成人牙周炎患者中发现，嗜中性粒细弹性蛋白酶沉集较多的地方，则cFN的沉集就较少[15]。由此他们认为，牙周炎患者中活性增加了的嗜中性粒细弹性蛋白酶导致了cFN的分解。Talonpoika等[12]发现在未经治疗的牙周炎患者中，cFN的分解片段明显增多；而经过牙周治疗后，cFN的分解片段则减少。

    上述研究表明在慢性牙周炎患者中，龈沟液中嗜中性粒细弹性蛋白酶和cFN可作为牙周组织损害情况及治疗进展的重要指标。

    在钛种植体周围龈沟液中，嗜中性粒细弹性蛋白酶的活性并不高，即使是十分严重的种植体周围炎亦如此。在松动的种植体周围，cFN的表达水平较高。在所培养的成纤维细胞中，钛能显著地增强cFN的表达[19]。为了进一步证实上述研究结果，Takagi等[20]在从11位已行髋关节（钛）置换术并产生炎症性髋关节松动患者的关节凹提取的界面组织和关节液中发现，虽然嗜中性粒细弹性蛋白酶的活性增强，但cFN的质量却并没有减少。由此可以推断在髋关节置换术炎症患者中，cFN的诱导生成远远超过了嗜中性粒细弹性蛋白酶对它的降解。这一点与种植体周围炎的推断相一致。

    4  小结

    cFN以其独特的结构、生物学特性和功能，被广泛用于牙周和牙种植体的研究当中。cFN是牙周组织中一种重要的细胞外基质成分，细胞外基质的改变反映着细胞自身的变化情况并可引发一系列的代谢级联反应[21]。过度负荷或种植体周围炎导致的种植体松动甚至种植失败一直是口腔种植界关注的问题。cFN质量的高低变化可能对于种植体的成功与否起着重要的作用[4]。许多文献已经报道了牙周和牙种植体周cFN水平的各种变化以及与之相关的各项指标的检测，但对其转录水平特别是其mRNA的研究目前仍然较少。cFN的基因表达经历了其编码基因转录为mRNA、mRNA翻译成蛋白和蛋白翻译后修饰等主要阶段，探讨cfn基因的表达水平仍然是重要的研究方向。

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