作者：韦艳，贵州医科大学口腔医学院；田艾，贵州医科大学附属口腔医院口腔修复种植科
乳酸(lactate)作为糖酵解的最终产物，在能量来源、信号分子和免疫调节等方面具有重要的作用，同时也是炎症性疾病的标志物之一。研究表明，随着乳酸浓度的增加，胞内的蛋白质乳酸化水平也呈现上升趋势，并与乳酸浓度呈正比。
乳酸化修饰是近年来新发现的一种以乳酸和
Zhang等发现，在已知的组蛋白甲基化、乙酰化、磷酸化和泛素化之外存在一种新的修饰方式，即组蛋白的乳酸化，也可参与调控基因的表达。牙周炎作为全球第六大常见疾病，其患病率高达50%～60%，此外还与
牙周炎是一种由牙周致病菌引发的免疫炎症，在牙周炎易感人群中，失调的免疫反应和慢性炎症是导致牙周组织破坏的重要因素。乳酸和乳酸化修饰在免疫炎症调节中发挥重要作用。在牙周炎患者中，乳酸和乳酸化蛋白质水平显著升高。本文对近年来乳酸/乳酸化修饰在巨噬细胞免疫和牙周炎等炎性疾病中的具体机制进行了总结，并对乳酸/乳酸化修饰在牙周炎中可能发挥的作用进行了展望。
1. 牙周组织中乳酸的来源和表达变化
1.1 牙周组织中的乳酸来源
乳酸是糖酵解过程中产生的羟基羧酸，包括两种立体异构体，分别为左旋乳酸(L-乳酸)和右旋乳酸(D-乳酸)。L-乳酸是哺乳动物糖酵解的主要产物之一，并在各种细胞、组织和器官中持续存在，生理状态下血清中的浓度约为1.5～3 mmol/L。相比之下，D-乳酸主要由乙二醛酶代谢甲基乙二醛产生，是一种非典型的哺乳动物代谢产物，在正常细胞中浓度较低，仅为nmol水平。而在炎症和肿瘤微环境中，乳酸逐渐累积，尤其在肿瘤核心区域可达40 mmol/L。
巨噬细胞内乳酸主要来源于Warburg效应以及细胞间的乳酸穿梭(自由扩散、阴离子交换和依赖转运蛋白转运)。牙周炎患者的龈沟液检测显示局部乳酸浓度约为1～30 mmol/L。牙周炎性微环境中的乳酸主要来自于龈下菌斑的细菌和组织代谢，因此导致了牙周炎患者牙周组织中乳酸含量较健康人升高。
1.2 乳酸在牙周炎中的作用
乳酸是肿瘤、炎症和自身免疫性疾病等多种疾病的生物标志物。此外，乳酸还可作为免疫调节因子，参与免疫炎症的调控。研究发现，临床牙周炎患者的牙周炎组织样本和实验性小鼠牙周炎模型组织中检测发现大量的炎性细胞浸润和乳酸含量显著增加。临床研究发现，经过两周的牙周治疗后，慢性牙周炎患者龈沟液中乳酸等短链羧酸的浓度降至健康对照组水平。
直接应用短链羧酸于健康人牙龈时，短链羧酸刺激牙龈炎症反应和炎症细胞因子的释放。重要的是，高浓度乳酸刺激(10 mmol/L)已被证实可增加牙周炎中炎性因子mRNA的表达，如整合素α5(integrin alpha5)、白细胞介素-6(interleukin-6， IL-6)、白细胞介素-8(interleukin-8， IL-8)、细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule 1， ICAM-1)、核因子κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)受体激活剂配体等，并且损伤连接上皮细胞，从而加重牙周炎。然而根据炎症环境和细胞的不同，乳酸对宿主的影响可能是有益的，也可能是有害的。
研究表明乳酸可通过抑制碱性磷酸酶的表达和减少自噬从而抑制人牙周韧带干细胞的成骨分化。但是，另一项研究证实乳酸可提高碱性磷酸酶活性，诱导骨钙素产生从而促进成骨细胞分化。这些证据提示了乳酸对牙周组织中骨形成的多种作用，可能是由于细胞类型和浓度的差异。
但是，乳酸与
2. 乳酸化修饰参与牙周炎的调控
2.1 乳酸化修饰的发现
乳酸化修饰是2019年芝加哥大学赵英明教授课题组在《Nature》杂志报道的一种全新的基于乳酸和赖氨酸修饰后的基因转录表观遗传修饰类型。赵英明教授团队运用质谱、液相色谱、同位素标记以及免疫学等多种手段鉴定并验证了在人和小鼠的细胞中，组蛋白赖氨酸基团上的乳酸化修饰广泛存在。
组蛋白作为染色质中由核小体核心蛋白质和DNA组成的化合物，其各种翻译后修饰，主要包括乙酰化、丙二酰化和琥珀酰化等。组蛋白在发生修饰后，可使得染色质的构象发生变化，影响DNA和组蛋白之间的相互作用，最终可调控基因的表达。乳酸化修饰是一种全新蛋白质翻译后修饰类型，是乳酸发挥功能的重要方式，参与糖酵解、巨噬细胞极化、神经系统调控等重要生命活动。虽然，研究陆续发现了细胞核、细胞质、线粒体、核糖体和细胞膜中也含有大量的非组蛋白乳酸化位点，但是目前在动物和人类组织的研究主要还是以巨噬细胞的组蛋白乳酸化修饰居多。
2.2 乳酸化修饰参与巨噬细胞功能调控
宿主免疫反应引发牙周组织损伤是牙周炎的重要病因。巨噬细胞是先天免疫应答和特异性免疫应答的重要细胞组成部分，对机体正常的免疫功能发挥至关重要的作用。巨噬细胞具有高度可塑性，在不同的环境刺激下可分化成不同功能的表型：M1促炎表型和M2抗炎表型。不同极化表型可维持动态平衡，影响牙周组织稳态。
在牙周炎早期，受牙周致病菌释放的脂多糖(lipopolysaccharide， LPS)刺激，巨噬细胞极化为M1促炎表型，分泌多种促炎因子，如白细胞介素-1(interleukin-1， IL-1)、肿瘤坏死因子-α (tumour necrosis factor alpha， TNF-α)和核因子-κB受体活化因子配体(receptor activator of nuclear factor-κB ligand， RANKL)与其他免疫细胞一起促进炎症反应和破骨细胞活化。
在牙周炎愈合阶段，清除炎性刺激后，巨噬细胞会下调炎性基因的表达并促进修复基因的表达，此时巨噬细胞时序性极化为M2抗炎表型，通过产生白细胞介素-4(interleukin-4， IL-4)、白细胞介素-10(interleukin-10， IL-10)、白细胞介素-13(interleukin-13， IL-13)和转化生长因子-β(transforming growth factor-β， TGF-β)等发挥抗炎作用，保护宿主组织免受过度的免疫损伤，使得机体恢复稳态。因此，调节牙周炎患者体内的巨噬细胞极化是影响宿主免疫炎性损伤的可行方案。最新的体内体外研究均可证实巨噬细胞内存在广泛乳酸化修饰现象。
M1型巨噬细胞极化时，由于存在Warburg效应，其代谢向有氧糖酵解转变，导致胞内乳酸增加。在M1巨噬细胞极化的后期，胞内乳酸增加，乳酸化修饰增强，乳酸化的组蛋白激活了包括精氨酸酶1(arginase 1， Arg1)基因在内的促进伤口愈合的基因表达，有利于预防感染过程中炎症引起的组织损伤。此外，在小鼠结肠炎研究中发现磷酸肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase， PI3K)的B细胞适配器(B-cell adapter for PI3K， BCAP)特异缺失的巨噬细胞中糖酵解活性降低，细胞内乳酸含量降低导致组蛋白乳酸化水平下降，同时参与损伤修复基因的表达下调，最终导致巨噬细胞无法成功转换为M2型修复状态；在添加外源性乳酸后，这一抑制现象得到逆转。
以上研究结果提示巨噬细胞内乳酸的增加诱发乳酸化修饰激活，导致参与损伤修复基因的表达增加，从而促进组织修复，抑制了炎性疾病进展。然而，也有研究揭示乳酸化修饰可加重炎性反应的作用效应。如在脓毒血症小鼠模型中发现巨噬细胞摄取乳酸后通过组蛋白乙酰基转移酶(histone acetyltransferase p300， p300)/环磷酸
乳酸化修饰在炎性疾病中的不同的作用效应(促炎或抑炎作用)，可能是因为不同的细胞和组织环境差异而导致。总之，以乳酸为底物的乳酸化修饰参与巨噬细胞功能及多种炎性疾病的调控。
2.3 乳酸化修饰与牙周炎
随着乳酸通过乳酸化修饰调控基因表达的作用被阐明，其在非代谢功能中的作用已被进一步研究。最新研究发现，乳酸化修饰可抑制牙周炎进展。Liu等首先通过检测临床牙周炎患者的牙周组织，发现牙周炎组织上皮细胞及炎性细胞中乳酸化修饰水平较健康组显著升高；为了进一步揭示乳酸化修饰在牙周炎中的作用，他们建立了小鼠牙周炎模型，发现牙周炎组与对照组巨噬细胞内均可见乳酸化修饰现象。
在利用LPS或者乳酸处理RAW264.7细胞后，细胞内乳酸和乳酸化水平显著增加；乳酸化水平的增加可减少LPS刺激的巨噬细胞中IL-1β、IL-6和TNF-α等炎性因子分泌，抑制其M1型CD86和诱导型
此外，在牙周炎进展过程中，大量免疫细胞还通过产生影响骨细胞(如成骨细胞活动)的细胞因子和生长因子来激活和调节免疫反应。Nian等报道乳酸脱氢酶A(lactate dehydrogenase A，LDHA)通过组蛋白H3的乳酸化修饰直接调控成骨转录因子JunB的表达，从而促进成骨细胞分化和骨形成。
以上证据表明，乳酸化修饰在牙周炎的发生发展中可能一方面调节巨噬细胞极化与抑制炎性因子分泌，另一方面促进成骨分化，经双重作用减弱牙周组织的的损伤，最终抑制牙周炎的疾病进展。
3. 小结和展望
牙周炎是一种常见且多发的口腔疾病，牙周组织破坏及牙槽骨吸收引起牙齿松动、移位甚至脱落。牙龈下菌斑的存在，诱发了牙周炎症，是牙周组织损伤的主要原因。牙周炎患者龈沟液和牙周组织中乳酸含量高于正常人。乳酸的累积导致组蛋白乳酸化修饰水平增加，进而调控巨噬细胞相关基因和炎性因子的表达，最终可抑制牙周炎的炎症进展。
此外，乳酸/乳酸化修饰还可调节骨代谢，促进成骨细胞的分化；并且诱导巨噬细胞具有M2型(修复型)的表达特征；这些都对牙周组织的损伤修复有显著的促进作用。但是乳酸/乳酸化修饰在牙周炎中的作用和机制的研究仍然处于起步阶段，目前还缺乏相关临床研究。因此，乳酸化修饰作为一种新发现的蛋白质修饰类型，在利用乳酸/乳酸化修饰抑制牙周炎的炎症进展和促进牙周组织的损伤修复研究中具有极大的潜力，对于临床牙周炎的炎症治疗和炎症后期的组织损伤修复具有重要的意义。
来源：韦艳,田艾.乳酸/乳酸化修饰调控巨噬细胞参与牙周病发生的研究进展[J].口腔医学研究,2024,40(07):578-582.
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