李天翠，吳景景(綜述)，姚曼曼，劉 健(審校)

(河北醫(yī)科大學(xué)第四醫(yī)院口腔科，河北 石家莊 050011)

慢性牙周炎(chronic periodontitis，CP)是一種牙菌斑介導(dǎo)的感染性疾病。國內(nèi)外研究顯示CP與多種系統(tǒng)性疾病如糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、阿爾茨海默癥等的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[1-2]，因此，CP的診治不再是局部問題。光動(dòng)力療法(photodynamic therapy，PDT)的概念可追溯到1900年，現(xiàn)已經(jīng)在皮膚科、腫瘤等疾病中成功應(yīng)用[3]，近年來PDT在口腔領(lǐng)域得到越來越廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)已被用于齲病、牙周病、口腔黏膜病甚至種植體周圍炎的輔助治療[4-5]。本研究旨在從多方面闡述PDT在CP中的應(yīng)用情況，分析PDT在CP治療中發(fā)揮的積極效應(yīng)。

1 PDT的作用原理

PDT由三種基本要素構(gòu)成：光、光敏劑(photosensitizer，PS)和氧。PDT是基于光敏劑特異性結(jié)合到細(xì)菌表面，特定波長(zhǎng)的光激發(fā)光敏劑產(chǎn)生單線態(tài)氧和其他高活性自由基的原理，PDT可有效去除生物膜且不易產(chǎn)生耐藥性[6]。

光動(dòng)力學(xué)反應(yīng)主要有兩種機(jī)制，且均與氧分子密切相關(guān)。①Ⅰ型反應(yīng)：即通過電子轉(zhuǎn)移，PS分子從其單線態(tài)電子激發(fā)到三重態(tài)(由于電子自旋的改變)，產(chǎn)生活性氧物質(zhì)，如羥基自由基、過氧化氫和超氧陰離子，引起脂質(zhì)過氧化，從而導(dǎo)致細(xì)胞損傷和細(xì)胞死亡。②Ⅱ型反應(yīng)：即通過能量轉(zhuǎn)移，由于PS分子狀態(tài)的改變，能量直接轉(zhuǎn)移到氧分子上，離開基態(tài)(三重態(tài))進(jìn)入激發(fā)態(tài)(單線態(tài))，形成具有高度氧化活性的單線態(tài)氧[7]，這種氧是一種非?；顫姷奈镔|(zhì)，能夠氧化細(xì)胞中的生物分子，如蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)，造成細(xì)胞損傷和死亡。應(yīng)用于CP治療的PDT主要發(fā)生的是Ⅱ型反應(yīng)，臨床上應(yīng)用的大多是帶正電荷的PS，如亞甲藍(lán)等，由于人體細(xì)胞表面呈電中性，帶正電荷的光敏劑優(yōu)先選擇結(jié)合在帶負(fù)電荷的細(xì)菌表面[8]，產(chǎn)生的這些活性氧物質(zhì)(reactive oxygen species，ROS)會(huì)氧化細(xì)菌脂質(zhì)膜，引起細(xì)胞膜破裂死亡。由于ROS的高活性和不穩(wěn)定性，它存在的時(shí)間非常短，約為(0.048±0.005) μs，擴(kuò)散距離為(20±1) nm[9]，因此可以在不影響正常組織的情況下達(dá)到殺滅細(xì)菌的目的。

PDT是一種安全、低毒、抗菌譜廣的抗菌方法，且不會(huì)引起耐藥菌株的出現(xiàn)，甚至在針對(duì)耐藥細(xì)菌感染方面有不錯(cuò)的效果，還能通過刺激局部血管舒張、膠原合成和血管生成促進(jìn)牙周愈合，現(xiàn)主要作為牙周炎刮治和根面平整術(shù)(scaling and root planning,SRP)的一種輔助治療方法來應(yīng)用[4,10]。有研究比較了口服抗生素與PDT在牙周臨床治療中的效果，兩者在改善牙周炎患者臨床指標(biāo)，減少牙周致病菌數(shù)目方面效果相當(dāng)[11-12]，證明PDT用于牙周炎輔助治療時(shí)可以明顯改善臨床指標(biāo)，有效殺滅牙周致病菌，抑制牙槽骨吸收。

2 光敏劑的類型

如前所述，PDT的作用機(jī)制是產(chǎn)生ROS，如單線態(tài)氧(1O2)、超氧陰離子(O2-)和羥基自由基(OH-)，氧化細(xì)菌細(xì)胞膜，細(xì)胞膜破裂后ROS進(jìn)一步破壞線粒體膜、蛋白質(zhì)和DNA等，達(dá)到殺菌目的[6]。光敏劑在PDT中發(fā)揮著重要作用，材料工程的最新進(jìn)展是使PDT可以在低氧環(huán)境下發(fā)揮作用。理想光敏劑應(yīng)該具備的特點(diǎn)包括：①化學(xué)純度高；②物理和化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)，易于保存，只在特定波長(zhǎng)光照下發(fā)生反應(yīng)；③高選擇性，特異性性結(jié)合病變組織；④半衰期短，不在組織內(nèi)滯留，快速被代謝；⑤組織滲透性和高光化合反應(yīng)，在組織內(nèi)快速擴(kuò)散，特定光照下快速發(fā)生反應(yīng)[7]。

目前光敏劑已經(jīng)發(fā)展到第三代。①第一代：卟啉類混合物存在很多缺點(diǎn)，如化學(xué)純度低，聚集傾向高，缺乏特異性，在生理液體中的溶解度低，半衰期較長(zhǎng)，在皮膚中積累而出現(xiàn)數(shù)周的對(duì)光過敏反應(yīng)。②第二代：血卟啉衍生物，如5-氨基乙酰丙酸、苯卟啉衍生物、酞菁類等，克服了第一代的缺點(diǎn)，化學(xué)純度、選擇性和組織滲透性提高，不良反應(yīng)減少，但水溶性差。③第三代：新型光敏劑，即第二代光敏劑偶聯(lián)上不同的靶向分子如單克隆抗體，該光敏劑的研究致力于更高的親和力，選擇性在病變組織內(nèi)積累，減少對(duì)正常組織的損傷。大多數(shù)光敏劑是在水環(huán)境中聚集的高度疏水性物質(zhì)，聚集過程降低了光動(dòng)力治療的效率，因?yàn)楣饷魟┍仨毐３謫误w形式才能具有光活性[7]。近十年納米技術(shù)快速發(fā)展，光敏劑與納米粒子結(jié)合使疏水性卟啉通過與親水聚合物分子形成共價(jià)連接有效地提高了其生物利用度[13]。

目前應(yīng)用于牙周炎抗菌治療的光敏劑有亞甲藍(lán)、甲苯胺藍(lán)、吲哚菁綠及其與納米微球偶聯(lián)物、氯e6與多聚賴氨酸的偶聯(lián)物等[14]。吩噻嗪類藍(lán)色染料(如甲苯胺藍(lán)和亞甲藍(lán)等)是臨床上牙周治療PDT中使用最多的光敏劑。甲苯胺藍(lán)O與革蘭陰性細(xì)菌細(xì)胞膜上的脂多糖即使在沒有光的情況下也能相互作用，當(dāng)暴露于630 nm波長(zhǎng)時(shí)，其具有最大的吸收和良好的光動(dòng)力學(xué)特性，可在體外殺死各種類型的微生物。在波長(zhǎng)為660 nm時(shí)，亞甲基藍(lán)的吸光度最大。吩噻嗪發(fā)色團(tuán)是一個(gè)扁平的三環(huán)基團(tuán)，具有離域的永久正電荷。甲苯胺藍(lán)和亞甲基藍(lán)均是高效的單線態(tài)氧產(chǎn)生者，對(duì)微生物(包括革蘭陽性和革蘭陰性細(xì)菌和真菌)表現(xiàn)出高效的光毒性[15]。

國外文獻(xiàn)中描述了一種新型光敏劑是吲哚菁綠(Indocyanine green，ICG)，具有親水和親脂性，它能減少牙周出血且對(duì)牙周袋內(nèi)壁損傷小。亞甲藍(lán)和甲苯胺藍(lán)雖然有較好的效果，但由于其持久的粘連性，可能會(huì)使牙齒染色。此外，齦下環(huán)境缺乏氧氣，這可能不能為這些傳統(tǒng)光敏劑發(fā)揮作用提供有利條件。而ICG，在沒有氧氣的情況下也能工作[16]。有人把ICG用殼聚糖進(jìn)行包裹制作成帶正電的納米微球，使光敏劑可以有效地黏附細(xì)菌壁，其最大吸收波長(zhǎng)為805～810 nm，此波長(zhǎng)可以穿透組織，即可以通過在外部照射達(dá)到殺菌的目的，增強(qiáng)了對(duì)牙周袋深部和根分叉部位的殺菌效應(yīng)[17]。

希望將來通過大量臨床試驗(yàn)比較不同光敏劑、激光功率和波長(zhǎng)、激光頻率、持續(xù)時(shí)間等所產(chǎn)生的效果，確定使用它的最佳方式，廣泛地應(yīng)用于牙周炎治療。

3 PDT對(duì)牙周臨床指標(biāo)的影響

牙周炎治療的難點(diǎn)在于一些深牙周袋和器械達(dá)到的解剖部位，不能達(dá)到徹底清除感染的目的。但是光敏劑可以很好地滲透到這些部位，在特定光照射下達(dá)到殺菌的目的，利于牙周組織的恢復(fù)。在多項(xiàng)臨床隨機(jī)對(duì)照研究中顯示PDT在改善牙周探診深度(probing dpth，PD)、臨床附著水平(clinical attachment level，CAJ)、牙齦出血指數(shù)(gingival bleeding index，GBI)菌斑指數(shù)(plaque index，PI)等臨床指標(biāo)方面發(fā)揮了積極作用。

在邊龍霞等[18]的研究中應(yīng)用Periowave光動(dòng)力系統(tǒng)，SRP+3次PDT組患者在6個(gè)月時(shí)PD改善雖然與對(duì)照組無差異，但CAJ改善優(yōu)于SRP組。在Joshi等[19]的研究中使用ICG作為光敏劑，在第3個(gè)月測(cè)量臨床指標(biāo)時(shí)，實(shí)驗(yàn)組(SRP+PDT)的PD和CAJ較對(duì)照組(僅SRP)顯著改善。Muzaheed等[20]研究納入45例男性中度CP患者，隨機(jī)分成三組：Ⅰ組：SRP+基線PDT；Ⅱ組:SRP+2次PDT(基線和1個(gè)月時(shí))；Ⅲ組：SRP+3次PDT(基線、1個(gè)月和3個(gè)月)，在6個(gè)月隨訪時(shí)發(fā)現(xiàn)Ⅰ組的臨床指標(biāo)(PI、GI、PD、CAL)與基線時(shí)相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，Ⅱ和Ⅲ組的臨床指標(biāo)基線時(shí)有所下降，但Ⅱ組與Ⅲ組間差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。該研究建議：對(duì)于輕度CP患者，1次PDT足以顯著消除齦下口腔生物膜中的牙周病原菌，改善牙周臨床指標(biāo)；對(duì)于中度CP患者，至少進(jìn)行2次PDT才能達(dá)到減輕牙周炎癥的目的；而對(duì)于重度CP患者，要進(jìn)行2次以上的PDT。臨床上已證明甲硝唑聯(lián)合阿莫西林在常規(guī)機(jī)械治療牙周炎中是有益的，有研究對(duì)比了PDT和口服抗生素(阿莫西林和甲硝唑)作為CP輔助療法的臨床指標(biāo)變化，結(jié)果顯示兩者效果相當(dāng)[11-12]，肯定了PDT的積極效應(yīng)。

但是，在Segarra-Vidal等[21]的研究采用Periowave光動(dòng)力系統(tǒng)(0.05)，將40例CP患者隨機(jī)分組(SRP組和SRP+PDT組)，在5、13、25周組間比較時(shí)顯示PD、CAJ、BOP、牙齦退縮程度、齦溝液量等差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。另一項(xiàng)研究中，將20例中重度牙周炎患者進(jìn)行分口設(shè)計(jì)，在第3，6個(gè)月隨訪時(shí)，實(shí)驗(yàn)側(cè)(SRP+PDT)與對(duì)照側(cè)(SRP)的PD、CAL、PI差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但GBI改善優(yōu)于對(duì)照組[22]。因此，推測(cè)這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、所使用的激光參數(shù)(波長(zhǎng)，功率等)、PDT使用次數(shù)、光敏劑等的差異造成的結(jié)果，如SRP后即刻PDT，牙周袋內(nèi)的血液可能會(huì)稀釋光敏劑的濃度從而影響PDT的效果。

4 PDT對(duì)齦溝液(gingival crevicular fluid，GCF)成分的影響

GCF既是一種生理性液體，也是一種炎癥性滲出物，來源于溝內(nèi)上皮下方結(jié)締組織中的血管叢。GCF由血清和局部生成的成分組成，如組織分解產(chǎn)物，炎癥介質(zhì)和針對(duì)牙菌斑中存在的口腔微生物產(chǎn)生的抗體等[23]。其潛在反映了細(xì)胞和牙周組織為恢復(fù)體內(nèi)平衡而產(chǎn)生的一系列反應(yīng)，以及某些牙周致病菌如何聯(lián)合這些反應(yīng)機(jī)制來促進(jìn)細(xì)菌存活在齦溝和深牙周袋中。因此，可以通過對(duì)GCF中反映細(xì)胞代謝的特定成分進(jìn)行分析，獲得反映患者牙周健康狀況的量化生化指標(biāo)。由于GCF取樣方便、無創(chuàng)，相對(duì)于唾液和血清更敏感，更能反映局部的牙周健康狀況，許多研究開始關(guān)注GCF不同成分的總量或濃度與牙周健康狀況的關(guān)系。

GCF中潛在的生物標(biāo)志物分為宿主來源性酶、炎癥介質(zhì)及其產(chǎn)物和組織分解產(chǎn)物三大類[24]。臨床上健康的部位包含一系列調(diào)控表達(dá)的有助于宿主保護(hù)的宿主防御介質(zhì)，盡管這些部位存在細(xì)菌，但它們與牙周組織之間存在著平衡關(guān)系。相反，牙周炎部位表達(dá)大量不受調(diào)控的炎癥介質(zhì)。研究證明，針對(duì)細(xì)菌侵入而產(chǎn)生的早期反應(yīng)是GCF中的炎癥性蛋白水平急劇升高，如白細(xì)胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)、IL-6、腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMPs)等。這些炎癥性蛋白在細(xì)胞外基質(zhì)降解和破骨細(xì)胞活化中發(fā)揮重要作用，從而導(dǎo)致膠原破壞和牙槽骨吸收。因此，很多研究通過定量分析PDT治療前后GCF中某些成分的變化來評(píng)估其對(duì)牙周炎的輔助治療效果。

王玉玲[25]研究中使用甲苯胺藍(lán)作為光敏劑，PADTMPLU光化合治療儀(波長(zhǎng)635 nm)，納入了16例中重度牙周炎患者，選中104顆指數(shù)牙(PD≥5 mm且CAJ≥4 mm),實(shí)驗(yàn)側(cè)54顆接受SRP+PDT，對(duì)照側(cè)僅SRP，收集治療前及3個(gè)月時(shí)的GCF,用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定其中的MMP-8、TNF-α和TIMP-1水平，結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)側(cè)GCF中的MMP-8、TNF-α水平低于對(duì)照側(cè)，TIMP-1高于對(duì)照側(cè)，說明PDT可以調(diào)節(jié)炎癥因子水平，改善牙周炎癥狀態(tài)。Chiang等[26]研究納入了22例難治性牙周炎患者，采用左右半口設(shè)計(jì)，ICG作為光敏劑，光波長(zhǎng)為810 nm,實(shí)驗(yàn)側(cè)35顆牙齒接受SRP+2次PDT,對(duì)照側(cè)30顆牙僅SRP，分別收集基線(T0)、4～6周(T1)、6個(gè)月(T2)時(shí)各個(gè)指數(shù)牙的GCF，用ELISA法測(cè)定其中的IL-1β、MMP-8水平，與T0時(shí)相比，T1時(shí)實(shí)驗(yàn)組的IL-1β顯著降低，T2時(shí)兩組IL-1β、MMP-8水平均下降，但實(shí)驗(yàn)組下降幅度更明顯，證明PDT的應(yīng)用可以影響GCF中炎癥因子的表達(dá)。Habashneh等[10]的研究顯示在治療后2個(gè)月、6個(gè)月SRP組和SRP+PDT組GCF中的IL-1β水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。由此可見，關(guān)于SRP聯(lián)合PDT能否降低牙周炎患者GCF中促炎細(xì)胞因子表達(dá)，由于所用光敏劑和光波長(zhǎng)等的差異，相關(guān)文獻(xiàn)結(jié)果不一，尋找最佳的PDT參數(shù)，仍需要更多的研究加以證實(shí)。

5 PDT對(duì)牙周致病菌的影響

引起牙周病的主要微生物為革蘭陰性菌，有研究用口腔護(hù)理芯片檢測(cè)技術(shù)檢測(cè)后顯示，隨著牙周袋的加深，袋內(nèi)某些細(xì)菌數(shù)量也明顯增多，如牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis,Pg)、齒垢密螺旋體(Treponemadenticola，Td)、福賽坦菌體(Tannerella forsythia，Tf)和伴放線菌聚集桿菌(Aggregatibacteractinomycetemcomitans,Aa)、具核梭桿菌(Fusobacteriumnucleatum，F(xiàn)n)等，其中Pg、Td、Aa三者又被稱為紅色復(fù)合體，三者之間存在協(xié)同共生的關(guān)系，與牙周炎的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，會(huì)引起免疫炎癥性骨吸收[27]。邊龍霞等[18]的研究顯示，在6個(gè)月時(shí)，SRP+PDT組Aa、Fn較SRP組下降更明顯。Park等[28]研究對(duì)比了PDT與傳統(tǒng)抗生素(阿莫西林+甲硝唑)對(duì)牙周致病菌的效果，結(jié)果顯示兩者效果抗菌效力相當(dāng)，但不同于抗生素廣泛殺菌性，PDT只對(duì)Pg、Fn、Aa牙周致病菌有效，而對(duì)口腔常駐菌血鏈球菌和輕鏈球菌活性無影響。另一項(xiàng)研究也得出類似的結(jié)論[11]，再次證明PDT是抗生素療法的一種良好替代。Sukumar等[29]的研究采用ICG作為光敏劑，33例中度CP患者SRP后經(jīng)過4次PDT，實(shí)驗(yàn)組3、6個(gè)月齦下菌斑中的Pg、Aa、Tf、Td和Fn均較對(duì)照組明顯減少。Muzaheed等[20]研究顯示，至少進(jìn)行2次PDT對(duì)于減少牙周致病菌至關(guān)重要，尤其是對(duì)于中重度牙周炎患者。目前關(guān)于PDT應(yīng)用一次或多次臨床效果對(duì)比的報(bào)道很少，究竟進(jìn)行幾次PDT可以達(dá)到最佳效果還需要更多的研究來證實(shí)。

6 結(jié)論與展望

綜上所述，大多數(shù)研究支持PDT作為慢性牙周炎的輔助療法和牙周支持療法，與僅用SRP相比，的確可以在改善臨床指標(biāo)、減少中度和深牙周袋牙周致病菌方面提供額外益處；且與抗生素相比，PDT可以多次使用且不易產(chǎn)生耐藥性，甚至對(duì)一些耐藥細(xì)菌有殺滅作用。但關(guān)于PDT是否有助于減少GCF中炎癥性細(xì)胞因子，由于不同文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、激光參數(shù)、光敏劑、應(yīng)用次數(shù)、樣本分析方法等差異，結(jié)果也盡不一致，需要更多的研究證實(shí)。在目前了解的范圍內(nèi)，還沒有關(guān)于不同光敏劑和波長(zhǎng)參數(shù)PDT的對(duì)比報(bào)道，期待未來通過更多的研究，制定出PDT統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的參數(shù)和治療方案，發(fā)揮最大的臨床效益。