唾液富組蛋白在齲病中的作用

發布時間：2011/11/7 15:03:45

【摘要】唾液中有一種富含組氨酸且其氨基酸組成具有很大同源性的多肽，稱為富組蛋白(histatins)，它具有參與獲得性薄膜的形成、抑制磷灰石晶體的生長、抗菌、調節牙菌斑的pH等作用，與齲病的發生與治療密切相關。

【關鍵詞】齲病;富組蛋白;唾液

齲病是在以細菌為主的多因素作用下牙體硬組織發生的慢性進行性破壞的一種疾病,受細菌、食物、牙所處的環境和時間等的影響，其中唾液對它的影響起著重要的作用。唾液具有很多重要的生理功能，如潤滑保護、清潔口腔、抗菌及緩沖作用等，都與唾液蛋白密不可分。其中的一組陽離子小蛋白家族——唾液富組蛋白是唾液蛋白中的主要成分,以前多用histatine-richprotein(HRPs)表示，現在命名為histatins。1984年Mackay^①Pollock等②次報道了histatins對變形鏈球菌、白色念珠菌有抑制生長和殺菌作用，從而提出histatins是口腔非免疫防御系統的重要組成部分。它的許多生物學作用都與齲病的發生、治療有關。本文就富組蛋白的一些重要生物學作用和機制及其與齲病的關系作一綜述。

1、唾液富組蛋白的結構

histatins是由人類和高等靈長類動物的腮腺和下頜下腺、舌下腺所分泌^③④，液富組蛋白分子質量為2976.3～3968.4Da,為富含組氨酸的陽離子小蛋白家族。在天然條件下其結構特征是:富含陽離子,同時含有一條疏水側鏈和一條親水側鏈,具有規律的α-螺旋和β-折疊結構。

人類的唾液富組蛋白家族共含有12個成員,即histatin1～12。Sabatini等^⑤從人類基因組文庫中分離出了一段長度為39kb大小的片段,在這其中包含了HIS1和HIS2。通過比較兩個基因的序列,發現二者具有89%的相似性,而外顯子竟然具有95%的相似性。histatin1、histatins3、histatins5在腮腺液中含量最多(85%～90%),稱主要富組蛋白,它們的一些生物特性見表1。其他富組蛋白含量少，稱次要富組蛋白^⑥⑦。

2、唾液富組蛋白與齲病的關系

2.1 唾液富組蛋白參與獲得性薄膜的形成histatin1能選擇性的吸附在羥基磷灰石(HA)和釉質粉末上，這表明它是獲得性膜的前體蛋白(pellicleprecursors),它可以抑制HA晶體的生長并對其有較大的吸附活性^⑧。這主要與其氨基末端的磷酸化絲氨酸殘基有關，磷酸化絲氨酸殘基被認為是獲得性膜前體蛋白與HA的結合位點，它與HA表面的Ca2+的結合可封閉晶體增長的晶核，從而抑制釉質表面HA的沉積^⑨。Tamaki等^⑩比較了酸性富脯蛋白、對硫磷和富組蛋白1對鈣磷酸鹽的沉積的抑制活性，結果發現histatin1對鈣磷酸鹽沉積的抑制性最強。這種抑制作用有助于維持釉質表面的完整性，與齲病發展過程中的礦化和再礦化有關。

histatin1、3、5均能參與獲得性薄膜的組成，其中histatin5的吸附能力最強。Yin等^⑾的研究表明只有唾液對硫磷和軟黃高磷蛋白對histatin5的吸附有顯著作用，且histatin5吸附在HA的含量隨著對硫磷和軟黃高磷蛋白含量的增高可以達到最大表1主要富組蛋白的性質水平，這些數據說明特異性的蛋白質間的相互作用在體內獲得性薄膜的形成中起著重要的作用。

由于histatins存在于獲得性薄膜中，位于釉質與牙菌斑之間，可防止菌斑細菌的代謝產物向釉質內擴散，也防止了釉質內鈣和磷酸鹽向牙菌斑內擴散，還可降低酸對釉質的腐蝕速度，對于抗齲有著重要意義。

2.2 唾液富組蛋白調節牙菌斑的pH值當牙菌斑中的pH下降到臨界值以下，可造成羥基磷灰石中的鈣丟失，晶體溶解，導致釉質脫礦即齲病的開始。histatins富含組氨酸，當口腔中細菌在牙齒表面進行分解產酸時，這些組氨酸可以中和細菌產生的酸，起到一定的緩沖作用從而升高口腔pH值。這種緩沖作用主要是由于組氨酸分子中的咪唑環本身具有生理性的緩沖pH作用，每分子的histatins含有七個Arg和Lys，而Arg和Lys很容易轉化生成堿基，從而中和致齲菌產生的酸，阻止了齲病的發生。

2.3 唾液富組蛋白對鏈球菌的作用histatins對革蘭陽性和陰性細菌都有較強的抑制作用。變形鏈球菌(streptococcusmutans)是主要的致齲菌之一，Mackay等^⑿研究發現純化的histatins在體外能抑制變形鏈球菌的生長和生活力，且靜止期的菌細胞對histatins更敏感。50mg/L濃度的histatins，其菌細胞的致死率為100%。這可能是由于變形鏈球菌代謝產酸,而在低pH環境下，histatins的殺菌活性增強所致。研究還發現histatin3也具有抑制變形鏈球菌的作用，且histatin3及histatin5的抗變形鏈球菌活性強于histatin1,是histatins中的主要抗變形鏈球菌成分^⒀。

Shimotoyodome等^⒁研究發現在獲得性薄膜中的唾液磷蛋白-對硫磷(ST)和histatin1可以調節變形鏈球菌對牙釉質的黏附。體外實驗發現含有高分子量糖蛋白成分的HA里同時加入純化的ST和histatin1，變形鏈球菌的黏附能力明顯降低，這主要是由于ST和histatin1氨基末端的陰離子抑制了高分子量糖蛋白對HA的吸附。因此這種ST和histatin1競爭性的抑制高分子量糖蛋白的吸附作用可以明顯的減少變形鏈球菌黏附在牙釉質表面，從而降低了齲病的發生。

有研究表明口腔鏈球菌與齲損的發生成負相關。Payne等^⒀研究發現,histatins不但對血鏈球菌(streptococcussanguis)的生長無抑制作用,反而有促進作用,而血鏈球菌有精氨酸脫氨基酶,可利用histatins中的精氨酸作為其營養來源。一方面血鏈球菌代謝精氨酸產生的胺在齲病進展中起調節作用;另一方面,histatins對牙齒有高度吸附活性,在營養缺乏時能為血鏈球菌提供足夠的營養,從而有效地抑制了變形鏈球菌的生長,使菌斑致齲力下降。

2.4 唾液富組蛋白與牙齒再礦化的關系齲病是一種多因素疾病，其基本特點就是無機物脫礦和有機物分解。有研究表明histatins在牙齒的再礦化方面起了重要作用。Vitorino等^⒂從齲高危組和無齲組患者中的唾液中提純出與齲病發生有關的唾液蛋白，并對唾液中和吸附在HA上的唾液蛋白成分進行分析。分析結果提示histatin1的低含量同齲病的發生密切相關，這可能是由于它使牙釉質表面的鈣吸附減少，使釉質鈣沉積和再礦化的能力下降，加快了齲的發生所致。這證明了histatins在保持牙齒的完整性方面起了重要作用。另外在齲病高危組的人群唾液中還發現了大量的蛋白水解片段，表明了齲病發生過程中的高的蛋白水解活性。

2.5 富組蛋白含量與齲病的關系關于唾液histatins含量與齲病關系的研究較少且方法和研究對象不同,結論不一。1983年Iacono等的研究發現抗齲者與齲易感者非刺激性唾液中histatins含量有明顯差異性。而Oppenheim等^⑥的研究中未發現兩組之間有顯著性差異。石四箴等^⒃運用高效液相色譜法首次報道了3～5歲兒童同一個體刺激性、非刺激性、混合性唾液中3種主要富組蛋白的含量,研究結果顯示兒童唾液蛋白含量存在個體差異,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,分析這可能與采樣方法、時間、研究樣本、人種及檢測手段不同有關。3種蛋白中histatin3的含量高于histatin1和histatin5的含量。該研究結果還顯示無齲組兒童的histatins含量高于齲病高危組。對于在不同年齡組唾液富組氨酸蛋白的含量與齲病的關系仍需進一步加以研究。

3、唾液富組蛋白的應用前景

histatins是自人唾液腺腺管上皮分離的陽離子抗菌肽，具有廣譜抗菌活性^⒄。10肽(KSL)是人工合成的histatins類似肽，Concannon等^⒅研究發現KSL在唾液環境中可以造成細菌細胞膜的損傷，可抑制乳桿菌、變形鏈球菌、伴放線桿菌等致齲菌，且高濃度時對牙齦成纖維細胞無任何影響，提示KSL具有預防早期菌斑形成和阻止齲病發展的潛能。histatins對真菌亦有較好的抗菌活性，histatins5對白色念珠菌的孢子、芽管都有較強抑制和殺滅作用⒆，目前人工合成的抗真菌的histatins類似肽有的已經進入了臨床前期試驗階段。而對于抗致齲菌的抗菌肽的研究目前還較少，這是以后對histatins的研究重點。

4、結束語

綜上所述，在復雜的口腔環境中，唾液富組蛋白是唾液中所特有的一組蛋白質，它在維持口腔衛生與健康方面起著獨特的作用，與齲病的發生、發展密切相關。對于唾液富組蛋白在不同人群中的分離和測定在臨床上有重要意義，而且是否可以通過檢測唾液中富組蛋白水平來預測不同人群中齲病的易感性或風險因子等方面有待進一步研究。富組蛋白在齲病的治療方面亦有著廣闊的前景，作為機體天然免疫重要成分的唾液富組蛋白是否和如何用于臨床上齲病的治療中尚有待深入探究。

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