吸烟者和正常牙龈上皮细胞凋亡的对比研究(2)
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1.5 凋亡细胞计数及统计学分析 凋亡细胞阳性表达位于细胞核,为覆盖整个细胞核的棕黄色或褐色着色。对每张切片的阳性细胞计数标准相同。切片在高倍光镜(×40)下,用10×10网格分别对上皮基底层和棘层细胞进行计数,每一切片观察5个不相重叠的视野,计算出基底层和棘层凋亡阳性细胞表达指数(PI)。PI=阳性细胞表达数/所有观察细胞总数。结果用Student-Newman-Keuls法对吸烟组与对照组以及吸烟组之间进行两两对比。(取α=0.05水准)。
2 结果
2.1 Bcl-2在吸烟组和对照组牙龈上皮的表达 正常牙龈上皮的Bcl-2免疫组化结果显示,Bcl-2在牙龈上皮的阳性表达主要位于颗粒层和棘层。棘层细胞轮廓清晰,呈多边形,胞核圆形或卵圆形,胞核蓝色,阳性细胞胞浆呈棕黄色,靠近基底层处着色棘层细胞较靠近粒层处深(图1)。吸烟者牙龈上皮Bcl-2的在颗粒层和棘层的阳性表达细胞数较正常减少且着色变浅(图2),两组基底层细胞则都为阴性表达。
图1 不吸烟者牙龈上皮的凋亡抑制基因Bcl-2的表达。(SP×20)
图2 吸烟者牙龈上皮细胞凋亡抑制基因Bcl-2的表达。(SP×20)
2.2 TUNEL法检测细胞凋亡结果及统计分析 光镜下观察TUNEL染色组织切片,牙龈上皮细胞的凋亡阳性表达定位于细胞核,为覆盖整个细胞核的棕黄色或褐色。对照组的正常牙龈上皮凋亡阳性表达细胞较吸烟组稀疏且着色轻。对照组的牙龈上皮棘层和基底层的PI分别为0.4288和0.6692低于各吸烟组的平均水平。
统计结果表明,吸烟组的牙龈上皮基底层及棘层细胞的PI与对照组PI间具有显著性差异(P<0.01);轻度吸烟组与重度吸烟组也存在显著性差异(P<0.01)。(表1图3)
3 讨论
细胞凋亡(apoptosis)又称编程性细胞死亡(programmed cell death, POD)是生命过程中不可缺少的一种细胞自我调节机制,是多细胞生物藉以生存的重要细胞代谢方式,贯穿于生物全部生命活动中。组织完整性的维持是由细胞凋亡和细胞增殖的平衡所决定的,细胞凋亡的抑制可引起生物生长发育、神经系统功能完善以及免疫功能调节等诸多方面的异常,而细胞凋亡功能的亢进与组织损伤和器官功能衰竭的发病密切相关。TUNEL法检测细胞凋亡可在细胞凋亡早期单个细胞水平上定量检测凋亡细胞,具有敏感、特异、简单等特点。
本研究结果表明,吸烟可以促进牙龈上皮棘层和基底层细胞凋亡的阳性表达,且损害与患者的每日吸烟量和吸烟年限相关。未吸烟组的细胞凋亡阳性表达指数显著低于各吸烟组,轻度吸烟组和重度吸烟组的差异也具有显著统计学意义,牙龈上皮的细胞凋亡阳性表达指数随吸烟严重程度增加。
对于吸烟影响细胞凋亡的机制,本研究结果显示,吸烟可以降低牙龈上皮Bcl-2蛋白的表达,从而导致牙龈上皮细胞凋亡的增加。Bcl-2基因及其表达蛋白本身既无促增殖作用,也无促恶性转化作用,但它可以在无生长因子或神经营养因子存在时延长细胞的存活时间,其机制包括:抑制正在发生凋亡的细胞内质网中钙离子的释放,在细胞凋亡过程中DNA的消化需要相关的Ca2+依赖性核酸内切酶的参与,而Bcl-2蛋白可以阻断Ca2+从内质网释出,使依赖Ca2+的核酸内切酶活性降低,从而阻断细胞凋亡;此外,Bcl-2具有抗氧化和抑制氧自由基的产生作用,抑制氧化剂诱导的凋亡;Bcl-2还可直接或间接地与细胞信号传递蛋白(如p53蛋白)相互作用而调控细胞凋亡的发生。
有报道认为,活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)触发细胞凋亡的发生,吸烟可促进大量自由基的产生,从而激活内源性ROS相关性酶[5]。Wang等[6]通过给大鼠吸入不同时间和浓度(0%、2%和4%)的香烟烟雾后,TUNEL法检测胃黏膜的细胞凋亡,同时检测黄嘌呤烟花酶(xanthine oxidase, XO)的活性和p53水平,结果发现吸烟鼠的胃黏膜上皮的细胞凋亡增加,XO活性也增加,这种改变在首次染毒后就可发生,但提前给予XO抑制剂别嘌醇(allopurinol)可以阻断胃黏膜细胞凋亡的增加。而p53水平在染毒后无明显变化,仅在染毒后期有所增加。作者认为,吸烟引起的细胞凋亡机制可能是活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)所介导、不依赖p53的途径。
吸烟对于牙龈健康的危害很大,烟雾中的尼古丁和其他副产物对牙龈有细胞毒作用,吸烟可引起牙龈黏膜微循环系统的改变,Mavropoulos等[7]使用激光多普勒血流仪(laser Doppler flowmetry)测量牙龈的血流量,同时记录前额和拇指皮肤的血流量、心率、血压等指标,观察13名临时吸烟者牙龈血管的改变,并选择8人分别给予1.0 ml不含血管收缩剂的Carbocain行眶下神经阻滞麻醉,鉴定神经介导的血管收缩作用。结果发现,吸烟可以引起牙龈的充血反应,但其程度低于心率和血压的改变。计算得到的牙龈的血管传导率降低,前额皮肤与牙龈的反应类似,在拇指可见到明显的血管收缩反应。吸烟可引起健康牙龈发生神经介导的血管收缩,即而引起动脉灌注压的升高,结果导致吸烟时牙龈的血流量增加。作者预见,吸烟引起的轻度的反复性的血管收缩长期可导致牙龈血管系统功能障碍,引发牙周疾病,Scardina等[8]利用计算机视频显微成像技术(computerised videocapillaroscopic techniques)观察吸烟者牙龈黏膜微循环系统的改变,发现吸烟者的单位面积的牙龈黏膜毛细血管袢数量有所增加,但是毛细血管的管径变小(P<0.001),且毛细管的曲折度显著增加(P<0.001)。
此外,尼古丁可降低成纤维细胞的迁移,影响损伤的愈合[9]。吸烟作为口腔卫生不良、 牙周病、口腔黏膜疾病发生的高危因素已到了广泛的重视,吸烟者口腔卫生差, 菌斑易于蓄积, 牙石、软垢增多, 可导致牙周疾病的发生,干扰各种牙周治疗的效果。
本研究结果提示,吸烟可能通过抑制Bcl-2的表达,从而促进牙龈上皮的细胞凋亡,干扰牙龈正常的代谢平衡,降低牙龈的防御能力,从而诱发牙龈及牙周病变的发生。
参考文献
[1] 徐莉,B.G.Loos. 牙槽骨吸收与吸烟状况的研究. 实用口腔医学杂志, 2005,21(2):157-159.
[2] Natto SB. Tobacco smoking and periodontal health in a Saudi Arabian population.Swed Dent J Suppl, 2005(176):8-52.
[3] 江宏兵,廖小宜, 李芃. 颊黏膜鳞癌细胞凋亡与临床病理特征及预后的关系. 实用口腔医学杂志,2005,16(1):49-51.
[4] 赵涯东, 苟建重, 侯铁舟. 凋亡抑制基因Bcl22 与牙齿发育.国外医学妇幼保健分册,2004,16(2):81-83 ......
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