摘 要： 潜在口腔恶性疾病(oral potentially malignant disorders, OPMD)是一类具有癌变潜能的口腔疾病,其发病机制尚未明确。研究表明,口腔扁平苔藓(oral lichen planus,OLP)、口腔白斑、口腔黏膜下纤维性变(oral submucous fibrosis,OSF)患者体内存在氧化应激(oxidative stress, OS)现象,伴随脂质过氧化、DNA损伤以及抗氧化系统失衡。其中,活性氧(reactive oxygen species, ROS)及其引起的氧化损伤与疾病的发生发展密切相关。通过它们与氧化应激的研究进展,可进一步阐明发病机制,并为疾病的预防和抗氧化治疗提供新的思路。
关键词： 氧化应激; 潜在口腔恶性疾病; 活性氧族;
Abstract： Oral potentially malignant disorders(OPMD) are clinical presentations that carry a risk of cancer development in the oral cavity, and its pathogenesis is still unclear. Studies have shown that oxidative stress(OS) is associated with the lipid peroxidation and DNA damage and the imbalance of antioxidant system in patients with oral lichen planus, oral leukoplakia, and oral submucosal fibrosis. The oxidative damage caused by reactive oxygen species(ROS) is closely related to the occurrence and development of them. Through the research of OS and these diseases, the pathogenesis of OS can be further clarified and new ideas for the prevention and antioxidant treatment of the disease can be provided.
Keyword： oxidative stress; oral potentially malignant disorders; reactive oxygen species;
生理情况下,机体内存在氧化剂-抗氧化剂的平衡。在压力、心血管疾病、糖尿病、抑郁症等各种状态下,这种平衡受到干扰[1,2]。当平衡被打破,可能导致超出生理极限的过量自由基产生,包括活性氧 (reactive oxygen species,ROS)和活性氮(reactive nitrogen species, RNS),这一现象称为氧化应激 (oxidative stress,OS)。OS一方面反映了ROS的负面影响,另一方面又反映了酶促和非酶促抗氧化剂防御的有效性[3]。研究表明,OS与炎症、纤维化和癌症的病理生理有关,可以造成细胞内各种大分子的损伤[4]。
近年来,对OS机制的研究也被应用于潜在口腔恶性疾病(oral potentially malignant disorders, OPMD)的病因研究与治疗中。WHO把一类发生在口腔黏膜(包括临床上可定义的前体病变和临床上正常的口黏膜),具有癌变潜能的疾病称为OPMD。包括传统的癌前病变,如口腔白斑、口腔黏膜红斑等;还包括癌前状态,如口腔扁平苔藓(oral lichen planus,OLP)、口腔黏膜下纤维性变(oral submucous fibrosis,OSF)等[5]。有研究表明,OLP、口腔白斑、OSF的患者体内存在OS现象,本文就近年来氧化应激对这三种疾病的作用的研究进展作一综述。
1、 氧化应激
1.1、 氧化应激与抗氧化系统
正常情况下,机体内存在酶促抗氧化剂[如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、谷胱甘肽还原酶、过氧化氢酶等]和非酶促抗氧化剂[如谷胱甘肽(GSH)、维生素C、E、尿酸(UA)等],它们可以清除生理状态下机体产生的氧化物。在口腔中,由于炎症、烟草、牙科材料、电离辐射、化学制剂等内、外源性因素的反复刺激,机体抗氧化系统平衡失调,使得ROS长期释放与堆积,超过清除限度。ROS引起的氧化应激和RNS引起的亚硝化被认为是致癌作用的引发剂和促进剂。
1.2、 氧化应激的损伤机制
ROS的过度产生可引起多种生物学效应,包括细胞增殖、DNA损伤、遗传不稳定性、细胞损伤、细胞死亡、自噬和对药物的耐药性。其通过许多途径(包括PI3K/AKT、MAPK/ERK1/2和PKD)以及其下游靶点(包括Bad、Bax、Bim、Foxo和PTEN)的失活,促进细胞增殖, 在肿瘤发生信号中发挥作用[4]。DNA对ROS攻击高度敏感,含氮碱基受损产生的8-OHdG是衡量内源性DNA氧化损伤作用的重要标志物,也是引发和促进癌变的重要因素[6]。氧化应激还可以导致蛋白质断裂、交联和聚集以及脂质过氧化,诱导形成丙二醛(MDA)。MDA在人类细胞中具有致突变的作用,可促进癌变[7]。
2、 氧化应激对OPMD的作用及机制
2.1、 氧化应激对口腔扁平苔藓的作用及治疗
OLP是一种常见的口腔黏膜慢性炎性疾病,患病率为0.1%～4%,网状型和糜烂型是较常见的类型[8],OLP的病因和发病机制尚未明确。研究表明,OLP恶变率达0.5%～2%[9]。
近年来,国内学者通过鉴定OLP患者血液及尿液差异表达的代谢物,发现其代谢产物失调,其中OS损伤代谢产物参与其中,这一现象说明OLP与OS相关[10]。因为提取唾液相较于血液更加简单、无创,所以测定唾液的氧化-抗氧化状态可以作为监测OLP的一种更有效的方法。随后,有学者发现OLP患者唾液中的MDA和SOD升高,GPx降低[11]。Darczuk等[12]发现,OLP患者唾液中GSH和总抗氧化能力(TAC)的水平较低。OLP还与唾液中UA降低有关,唾液UA作为生物标志物可用于监测和治疗OLP[13]。以上研究表明ROS和由此产生的氧化损伤可能在OLP的发病机理中起重要作用。在临床表现方面,唾液中TAC的增加还与疼痛和口干增加、引流减少有关,这也提示了患者病情恶化,具有临床价值[14]。OLP转化风险增加可能与醛脱氢酶1(ALDH1)的表达显着相关。ALDH是一种氧化细胞内醛的解毒酶,可以减少由醛引起的OS,非网状OLP患者唾液中的ALDH含量较高,猜测这可能是机体抵抗OS的防御机制[15]。
目前认为,在OPMD中可以通过抑制OS相关蛋白Trx-1延迟口腔恶性转化,这种化学预防作用以ROS依赖性的方式介导。这为口腔癌的预防和早期干预提供可能[16]。在OLP抗氧化治疗的研究中发现,洋甘菊可用于治疗各种炎症,它具有抗氧化、抗炎、抗菌和免疫调节的能力。这些作用可减轻OLP患者的疼痛、灼热感和瘙痒[17]。此外,姜黄素也是一种安全的治疗方法,可作为辅助剂与皮质类固醇联合使用,也可以减轻疼痛和灼烧感[18]。近期研究发现,黑胡椒及其主要的生物活性化合物胡椒碱可以抑制树突状细胞的成熟、T淋巴细胞的增殖以及NF-κB信号通路,还可以抑制环氧合酶(COX-2)的过量产生并减弱OS,可能是缓解心理疾病和预防癌变的可能药物,也有望成为OLP抗氧化治疗的有效药物[19]。
2.2、 氧化应激对口腔白斑的作用及治疗
口腔白斑病是发生于口腔黏膜以白色为主的损害,不能擦去,也不能以临床和组织病理学的方法诊断为其他可定义的损害,全球患病率为2%～3%。白斑的发病与局部的长期刺激以及某些全身因素有关,包括吸烟、过量饮酒以及真菌和病毒引起的慢性感染[20]。据WHO报道,其癌病率为1%～2%。
有学者研究发现白斑患者唾液及血液中谷胱甘肽S-转移酶(GST)和UA含量显着降低,8-ISO水平和硫代巴比妥酸反应性物质(TBARS)显着增加,说明机体脂质过氧化作用增强和抗氧化防御能力下降。其中,GSH和GPx可能在恶变中起决定性作用[21,22]。烟草是口腔白斑病重要的危险因素,可能由于吸烟时产生的热量以及pH值变化影响自由基的形成和稳定,通过产生ROS和RNS或清除抗氧化剂改变氧化还原代谢,造成慢性炎症,最终导致OS。ROS生成增多使正常细胞转化为突变细胞,这种损伤在白斑发生发展过程中起着重要作用[23]。口腔白斑的恶性转化机制尚未明确,Yoshida等[24]通过分析白斑患者p62、8-OHdG、Ki67和p53的表达发现,轻度的OS促进自噬,这能促进受损细胞器的消除,但是急性或持续的OS会引起细胞内ROS增加,从而损害溶酶体膜并扰乱溶酶体的形成,导致p62等物质积聚。因此,p62相关生物标志物的细胞内表达可能成为预测口腔白斑恶性转化的诊断工具。除此之外,铜蓝蛋白作为一种具有抗氧化特性的急性期反应蛋白,也是一种可靠的预测口腔白斑恶性转化的生物标志物[25]。
目前,尚无根治口腔白斑的方法。在抗氧化治疗方面,口服维生素E能保护体内其他易被氧化的物质免受氧化,减少过氧化脂质的生成。近年来,Guttenplan等[26]发现,暴露于黑莓提取物(BRBE)会降低原始动物的癌前细胞生长速率和增加凋亡。BRBE和原儿茶酸(PCA)具有减少OS,增强DNA修复的能力,可以抑制多环芳烃的致癌作用。因此,在治疗口腔白斑和防止恶性转变的过程中,BRBE和PCA提供了新的治疗和预防思路。
2.3、 氧化应激对口腔黏膜下纤维性变的作用及治疗
OSF是一种慢性进行性具有癌变倾向的口腔黏膜疾病,临床上常可见典型纤维条索样损害。我国的湖南、台湾省多见。目前认为,咀嚼槟榔是OSF的主要致病因素,另外还受刺激性食物、营养、遗传、自身免疫等因素影响。国内报道其癌变率为1.7%。
近年来,OS对OSF的作用机制研究取得了一些进展。有学者等发现OSF患者血清中MDA升高,而SOD则降低,表明OSF患者的DNA损伤增加,脂质过氧化水平升高[27]。此外,OSF患者血浆中的维生素C和维生素E含量显着下降,抗氧化活性降低[28]。Pitiyage等[29]推测OS可能是OSF成纤维细胞衰老的主要触发因素,人纤维化中衰老的成纤维细胞的积累是通过涉及ROS的端粒非依赖性机制发生的,并可能在免疫系统清除之前通过基质金属蛋白酶(MMP)表达的增加来局部缓解病情。咀嚼槟榔可增加OSF的风险,槟榔成分可诱导产生ROS,引起不可修复的DNA损伤和衰老,促进癌变[30]。ROS的产生和组织炎症可能导致DNA损伤、细胞周期停滞、异常分化、信号转导途径改变,进而导致OSF和进一步促进致癌过程,在其引起的口腔黏膜炎症反应中发挥作用[31]。Arakeri等[32]提出呼吸烷烃的评估可对OSF的严重性进行分级以指导治疗,可以监测抗氧化剂治疗的有效性,还可以预测恶性转化的概率,这是一种简单、无创且耗时少的诊断方法,有一定的临床价值。
除了常规方法外,还有高压氧疗法等新型治疗方式,高压氧治疗可以增加氧的张力并输送至缺氧的组织,具有有效的抗炎特性[33]。此外,存在于番茄等植物中的番茄红素具有抗氧化作用,可以通过消除ROS、干扰细胞增殖、抑制细胞周期进程等多种机制,在OSF和口腔白斑中发挥有益作用,有望成为预防和治疗OPMD的手段[34]。
3 、小结与展望
内、外源刺激因素所致的氧化应激与OLP、口腔白斑、OSF的发生、恶性转变密切相关。然而目前关于氧化应激的损伤机制以及氧化应激在OPMD的发生、恶性转变中的作用机制仍在不断深入探讨中。因此,寻找具有特异性的氧化应激检测标志物,使用简便和无创的检测方法,发现新型有效的抗氧化药物能为OPMD的预防和诊疗提供新思路。
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