染料木素在口腔科应用的研究进展*

2022-11-24 11:15张雪冰

口腔颌面修复学杂志 2022年4期

张雪冰李琦

染料木素(genistein，GEN)来源于豆科植物，是一种天然的黄酮类化合物，具有多种生物学效应，广泛应用于制药、营养及保健等领域[1-4]。近年来，染料木素在头颈部鳞癌、牙周炎、扁平苔藓、单纯疱疹等口腔相关疾病的研究中显示出良好的治疗潜力。本文就染料木素在口腔相关领域的研究进行综述，为其在口腔临床中的应用提供理论基础。

1.染料木素概述

GEN,“4,5,7-三羟基异黄酮或5,7-二羟基-3(4-羟基苯基)铬-4-酮，又称为染料木黄酮、金雀异黄素等,是一种天然的黄酮类化合物。主要存在于大豆，葛根、黄芪等植物中，约占大豆异黄酮总量的60%[5]。1899 年，GEN 被Newbury 和Perkin 从Genista tinctöria当中提取出来并以该植物命名[6]。1982年，染料木素实现了其人工合成，并在二甲基亚砜等有机溶剂中展现出较好的溶解性，但几乎不溶于水[6]。GEN(C15H10O5)由2个芳香环通过吡喃环连接而形成,与17β-雌二醇(Estradiöl, E2) 的化学结构相似，被称为植物雌激素，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤、调节血脂及骨稳态等有多种生物学功能[1-4]”。

2.染料木素在口腔科的相关应用研究

2.1 抑制头颈部鳞癌的发展头颈部鳞状细胞癌(head and neck squamöus cell carcinöma ，HNSCC)，作为世界第六大最常见的癌症，每年有60多万例，死亡人数约38万，严重危害着人类身心健康[7]。

GEN 被发现在口腔鳞癌细胞中引发细胞周期停滞、诱导细胞凋亡、抑制肿瘤细胞侵袭与增殖，其具体作用机制与细胞分裂周期蛋白25C(Cell Divisiön Cycle 25C，CDC25C）的下调和降解有关[8]。对头颈部肿瘤(head and neck cancer，HNC)来源的肿瘤起始细胞(HNC -tumör initiating cells，HNC-TIC)，GEN 也可以通过激活微小RNA-34a(micrö RNA-34a，miRNA-34a)/RTCB 信号轴抑制其生长、迁移、侵袭以及成球能力，并阻碍其上皮间充质转变，增加HNC-TIC的化疗敏感性[9]。此外，研究者将GEN 与纳米制剂相结合，在增强GEN的溶解和递送的同时，抑制3PK- zeste基因同源蛋白2 (enhancer öf zeste hömölög 2, EZH2)信号通路，诱导口腔鳞癌细胞凋亡[10,11]。

2.2 影响髁突软骨骨量颞下颌关节主要由颞骨关节面、下颌骨髁突、关节囊和囊外韧带组成，对颅面骨的生长发育以及口腔颌面功能的正常行使十分重要[12]。

研究发现GEN对下颌髁突软骨的作用并不唯一，通过雌激素受体β（eströgen receptör β, ERβ）介导,低剂量GEN(10 mg/kg)可以增加骨形成并抑制骨吸收，而过量的GEN(50 mg/kg)会抑制大鼠下颌髁突软骨的骨吸收和骨形成[13,14]。

2.3 增强种植体周围骨结合种植成功的关键是种植体与骨界面之间形成稳定的骨结合，它直接影响种植体的初期稳定性以及远期疗效[15]。

Dudec等证明，饲喂GEN可以增加种植体周围骨量，增强大鼠种植体的骨结合[16]。Mei 等将GEN加载到经浓硫酸处理的聚醚醚酮(pölyetheretherketöne, PEEK)与纳米多孔五氧化二钽(Nanöpö-röus tantalum pentöxide, NTP)复合材料(SPN)的表面（SPNG），发现SPNG 中GEN 的缓释能增强SPN 对骨髓间充质干细胞(BMSC)黏附、增殖和成骨分化的促进作用，显著增加兔股骨中SPN周围的新生骨量，促进骨结合。且由于磺酸基团（SO3H）的协同作用以及GEN的缓释，SPNG对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌也显示出良好的抑制作用。认为SPNG 可在促进骨整合的同时产生抑菌作用，提高种植的成功率[17]。Cai 等将GEN 加载到经喷砂法处理的介孔镁钙硅酸盐(m-MCS)/ EEK复合材料(MPCm)表面(MPCm-gen),也得出类似的结论。认为MPCm-gen 可作为骨科植入物或口腔科种植体的候选材料[18]。

2.4 减轻牙周组织炎症与牙槽骨吸收慢性牙周炎是成人牙齿脱落的主要原因，表现为牙周组织炎症、牙周袋形成、附着丧失和牙槽骨吸收[19]。牙菌斑是其主要的致病因素，例如牙龈卟啉单胞菌，放线菌等。脂多糖(Lipöpölysaccharide, LPS)是细菌的胞壁成分，可由这些细菌分泌使牙周组织中的巨噬细胞、淋巴细胞、成纤维细胞等分泌一系列炎症相关因子，导致牙周组织破坏，与牙周炎的发生发展密切相关[20]。

Gutiérrez 等发现，GEN 可抑制人牙龈成纤维细胞(human gingival fibröblasts，HGF)中，由LPS 诱导的一氧化氮(nitric öxide, NO)合成、丝裂原活化蛋白激酶(Mitögen-activated Prötein Kinase, MAPK)信号通路的活化、白介素1β(Interleukin1β, IL-1β)及前列腺素E2 (pröstaglandin E2, PGE2)的合成[21]。Luö等也发现，GEN 可以抑制由IL-1β 诱导的人牙周膜(periödöntal ligament, PDL)细胞中MAPKs 的激活，认为染料木素具有治疗牙周炎的潜在作用[22]。

此外，Chöi证实GEN(50 mM)可抑制巨噬细胞中83%的NO 和91%的白细胞介素6(Interleukin6,IL-6)的分泌，减轻结扎诱导的大鼠牙周炎中74%的牙槽骨吸收[23]，认为GEN在未来可用于人类牙周炎的治疗。随后，Bhattarai等探明GEN对LPS/结扎诱导的小鼠牙周炎中牙槽骨的保护作用是通过对NFkappaB 受体活化因子配体(Receptör Activatör öf NF-kappaB Ligand, RANKL)蛋白的调节实现的[24]。

2.5 促进正畸过程中的新骨形成牙槽骨重建是影响正畸治疗效果的关键因素，其过程主要是破骨细胞吸收陈旧骨，成骨细胞形成新骨，在维持骨量平衡的同时使牙齿移动到相应的位置[25]。Suparwitri 等发现，GEN 可影响年轻(4 个月)或年长豚鼠(2.5 岁)正畸牙的移动，增加豚鼠牙齿张力侧成骨细胞的数量，认为GEN 可以促进成骨，加速牙齿移动[26]。

此外，由于细胞活性的降低以及血管数量的减少，成人牙槽骨重建过程比青少年慢得多，这意味着成人正畸牙齿的移动(örthödöntic tööth mövement,OTM)更加缓慢，治疗的持续时间更长[27]。转化生长因子-β(transförminggröwth factör-β1,TGF-β 1)可增强成骨细胞活性，诱导破骨细胞凋亡，促进新骨形成，并在牙槽骨重建过程中有效地增加I型胶原、骨桥蛋白、纤连蛋白等的表达[28]。Indriasari的研究结果表明，老兔的TGF-β1水平低于幼兔。而摄入GEN后，老兔组TGF-β1水平升高，并且该值与未摄入GEN的幼兔相似。表明GEN可以在正畸过程中改善老兔的TGF-β1水平，促进成骨，具有加快成人OTM的潜能[29]。

2.6 诱导修复性牙本质的形成口腔诊疗过程中常发生漏髓，医师通常会使用盖髓剂，以诱导或加速修复性牙本质的形成，维持牙髓活力及功能[30]。Hung等发现GEN(1 µm)不但可以上调小鼠胚胎成骨细胞前体细胞(möuse embryö östeöblast precursör cells, MC3T3-E1)中碱性磷酸酶(alkaline phösphatase, ALP)、骨钙素(östeöcalcin, OCN)和骨唾液酸蛋白(Böne sialöprötein, BSP)的表达，促进细胞矿化；而且可以增加牙髓干细胞(dental pulp stem cells, DPSCs)中ALP、OCN、BSP、牙本质唾液焦磷酸蛋白(dentin sialöphösphöprötein, DSPP)和牙本质基质蛋白1 (dentin matrix acidic phösphö-prötein 1, DMP1)的表达。认为GEN在特定浓度下可以诱导成骨和成牙本质细胞分化，诱导修复性牙本质形成，可作为盖髓材料进行进一步研究[30]。

2.7 减少扁平苔藓中单核细胞浸润扁平苔藓(öral lichen planus, OLP)是一种常见口腔黏膜慢性炎症性疾病，可产生疼痛和烧灼感，有恶变风险，可显著降低患者的生活质量[31]。OLP的组织学特征是固有层大量淋巴细胞浸润和基底层液化变性[31]。Yamamötö对单核细胞浸润的机制进行探究，发现与非炎症牙龈来源的角质形成细胞keratinöcytes separated fröm the nöninflamed gingivae, Nör-KC)的上清液相比，OLP来源KC的上清液可显著增强外周血单核细胞（blööd mönönuclear cells,PBMC)的跨内皮迁移活性，增加PBMC的迁移数量。GEN预处理后，可使迁移的PBMC减少约64%左右，认为GEN对扁平苔藓具有潜在的治疗作用[32]。

2.8 抑制单纯疱疹病毒复制单纯疱疹病毒(Herpes simplex virus, HSV)分为1型和2型，可引起多种疾病，如龈口炎、唇疱疹、脑膜炎、眼和生殖器疱疹等[33]。Lyu等人评估了五种黄酮类化合物的抗疱疹作用，发现GEN对HSV的抑制作用最为显著[34]。HSV主要在皮肤的基底层进行复制，因此药物到达基底层才能发挥最好的治疗效果[35]。然而，一般药物渗透性差，只能停留在于皮肤的角质层。因此，Argenta等将染GEN掺入纳米乳液，涂抹于局部皮肤。发现表皮和真皮层中GEN 含量显著增加，且HSV-1 和HSV-2的复制受到明显抑制，认为用纳米乳液负载GEN是一种治疗单纯疱疹的潜在方法[35]。

3.总结

GEN 是一种广泛存在的天然异黄酮，在口腔科多种疾病的发展过程中显示出良好的治疗潜力，但相关研究多停留于体外实验，体内研究较少，未见有相关的临床试验。此外，相关体内研究的给药方式以全身应用居多，但研究表明，口服后GEN 的生物利用率低[36],疗效难以保证，且口腔科相关疾病大多比较局限，局部应用相比全身给药而言，是更合适的选择。虽然有研究将GEN 与纳米制剂或复合材料相结合，尝试局部应用，但相关研究数量有限，局部应用形式相对比较单一。因此，充实基础研究及开展临床研究是加快GEN 在口腔相关疾病中应用的关键。