抽烟、抗氧化剂与牙周病的关系

牙周病是国人最常见之口腔疾病,也是引发成人牙齿脱落之主要原因(Peng et al. 1990)。牙周病形成之主要原因是牙菌斑(plaque)的堆积(Loe et al. 1963Lindhe et al. 1975),因此牙菌斑控制是预防及治疗牙周病最重要之基本方法。许多研究指出牙周病与抽烟后产物有强烈的正相关(Bergstrom 1989Ismail et al. 1990Haber et al. 1993Genco 1996)。另外报告亦指出牙菌斑的堆积增加(Brandtzaeg & Jamison 1964Kristoffersen 1970Sheiham 1971)或减少(Alexander 1970Bastiaan & Waite 1978Feldmen et al. 1983)及大量牙结石的沉积都与抽烟有关。

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吸烟量与牙周附连丧失程度呈正相关,吸烟者有较多的齿槽骨丧失,且重度吸烟会导致牙齿丧失;且吸烟者对牙周治疗的成效较非吸烟者不佳(Preber & Bergstrom 1990Ah MKB et al. 1994);另外吸烟也会影响牙周再生手术的成效(Jones & Triplett 1992)

近年来,由于统计学及方法学上的进步,较能有效排除一些干扰因子(如口腔卫生状况)(Rivera-Hidalgo 1986Haber 1994),近年文献回顾就认为吸烟对牙周病的影响是直接且具有累积性的。美国牙周病学会(1996)更将吸烟视为牙周病的一项危险因子。

吸烟对牙周组织的影响,可由免疫反应、微生物学及细胞生物学等方向来探讨。吸烟目前已知对免疫系统影响深远,其会抑制中性白血球功能,减少抗体形成,降低宿主免疫防卫系统(Kenney et al. 1977Kraal & Kenney 1979Pabst et al. 1995Bernzweig et al. 1998Persson et al. 1999)

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在微生物学方面,早期的研究认为,吸烟会导致区域性的厌氧环境,有利于口腔中厌氧菌的生长,而认为与牙周病的形成关系密切。Preber等人(1992)以细菌培养的方式,比较三种牙周致病菌:Actinobacillus actinomycetemcomitansPorphyomonas gingivalisPrevotella intermedia的发生率。结果发现,在病菌总数或单一菌种比率,两者均无差异;另外Stoltenberg(1993)以免疫化学检定法评估五位常见的牙周致病菌含量,在吸烟与非吸烟两组受试者,并无统计学上差异。所以吸烟与否,在牙周致病菌上并无明显差异性存在。

在细胞生物学方面,尼古丁可改变一些细胞功能,例如造纤维母细胞若曝露于尼古丁之下会影响细胞的附著、改变细胞型态、生长增殖和细胞外基质的产生(Peacock et al. 1993Tipton & Dabbous 1995Alpar et al. 1998James et al. 1999Giannopoulou et al. 1999Chang et al. 2001a)。此外人类的牙龈造纤维母细胞会快速的摄入及累积高剂量的尼古丁进而影响细胞的代谢或功能(Hanes 1991),所以在牙周治疗时期抽烟会干扰牙周组织再生,影响疗效。

细胞进行正常代谢或药物代谢时,常会伴有多种不同活性氧分子(reactive oxygen species)的产生,如:1O2(singlet oxygen)O2(superoxide anion)H2O2OH(hydroxyl radical),如不将之清除或减少它们的生成,将造成细胞受损,细胞内为适应这些有害的活性氧分子的损伤,衍生出一套有效的保护系统与之相抗衡,藉由这个保护系统,可减少活性氧分子的生成或有效将它们清除,以减少氧化紧迫(oxidative stress)所造成的各种不同氧化伤害。

生物体内的抗氧化系统可分为二大部分(Cotgreave et al. 1988),()活性氧分子清除系统:由多种抗氧化分子所组成,包括脂溶解性的--维生素E(tocopherol)、β-胡萝卜素(β-carotene);水溶解性的--GSH、维生素C(ascorbic acid)、尿酸(uric acid)、胆红素(bilirubin)等:()预防活性氧分子生成系统:由多种抗氧化酵素所组成,包括:SODcatalasegultathioneperoxidaseglutathioneS-transferase等;及多种辅助酵素,如:glutathione reductaseglucose-6-phosphate dehydrogenase等。

麸胱甘太(GSH)在细胞内抗氧化系统中扮演有重要的角色,GSH是由三个胺基酸所构成的水溶解性抗氧化分子(γ-Glu-Cys-Gly),广泛分布在动物、植物、微生物细胞中;在动物细胞内,浓度更可高达0.5-10mM(Kosower & Kosower 1978),因此 GSH在细胞内是非常重要的非蛋白质硫醇(non-protein thiols)。一般细胞中,非蛋白质硫醇除了有GSH,尚有半胱胺酸(cysteine)cysteamine等分子;其中以GSH最多,估计占有总非蛋白质硫醇(total non-protein thiols)90%以上(Demaster et al. 1984)

GSH的生理功能很多,主要有:(1)可预防过氧化物的毒性,本身当作受质(substrate)利用glutathione peroxidase(GSH Px)来移除过氧化氢(hydrogen peroxide)或其他有机过氧化物(organic hydroperoxides(2)参与解毒代谢,可与多种外来毒物(xenobiotics)或内生性反应物透过glutathione S-transferase(GSH)催化进行结合,增加外来毒物的水溶解能力,达到解毒的目的;(3)GSH也可调节细胞的生成,并保护细胞之正常代谢,藉由存在于细胞膜外的酵素γ-glutamyl transpeptidasedipeptidase加以分解,来传送半胱胺酸及其他胺基酸(Kosower & Kosower 1978Meister et al. 1988)

一般而言,正常细胞受到氧化紧迫时,GSH可扮演一个抗氧化剂的角色,GSH可直接与自由基反应或利用GSH Px催化来移除胞内生成的过氧化物,在反应过程中GSH则转变成氧化态GSH(GSSG),随后GSSG可由glutathione reductase将其还原成GSH

GSH除了具有抗氧化的功能外,亦参与xenobiotics的代谢作用;xenobiotics在代谢中会生成具有亲电子中心的产物,容易攻击胞内功能性巨大分子,因此须有适当方式将之移除,其中之一即与GSH发生共轭结合作用(conjugation)。例如,具有亲电子中心的化合物可经由微粒体中的microsomal oxygenase的作用形成一种环氧化合物(epoxide),此环氧化合物即可透过GST的作用而与GSH发生共轭结合反应。经GST催化所形成的结合物(GSH S-conjugates),再藉由γ-glutamyl transpeptidasedipeptidaseN-acetyl transferase的作用形成mercapturates排出体外,进而达到解毒、排泄的目的(Kosower & Kosower 1978Meister et al. 1989)