近年来，全球老龄化人口和与老龄化相关的疾病已成为一个长期存在的问题。65岁以上人群显示出更高的牙周炎患病率和严重程度，这对其整体健康构成威胁。研究表明，衰老与中性粒细胞功能障碍显著相关，中性粒细胞是牙周炎早期阶段的关键细胞，其与巨噬细胞及T和B淋巴细胞之间的相互作用共同导致牙周病变。中性粒细胞在骨髓中分化成熟后进入循环，在感染期间受趋化因子和细胞因子信号引导被招募到感染组织以消除入侵病原体。中性粒细胞在维持宿主与微生物之间的平衡方面起着至关重要的作用，以防止牙周疾病在牙周组织中发生。衰老对中性粒细胞趋化性、抗菌功能、细胞激活和寿命的影响会导致中性粒细胞功能受损和过度激活，从而影响牙周炎的发展过程。我们总结了中性粒细胞在牙周疾病中的作用以及衰老对中性粒细胞功能反应的影响。此外，我们还探讨了可能导致牙周炎表现的基础机制。本综述有助于更好地理解牙周炎的发病机制，为牙周炎提供新的治疗靶点。
中性粒细胞在健康和牙周炎中的作用
中性粒细胞是最早响应入侵致病细菌的细胞。它们在骨髓中分化成熟并释放到循环中，在牙周炎中迁移到牙周组织以应对致病菌，并通过与巨噬细胞和T和B淋巴细胞的相互作用作出反应。中性粒细胞的分化、成熟和趋化性严格调控，以维持健康的中性粒细胞稳态，这对于中性粒细胞防御微生物入侵至关重要。在这一部分中，我们将回顾健康条件下中性粒细胞的稳态、其在牙周炎中的功能，以及中性粒细胞功能障碍和过度反应如何导致牙周炎。
中性粒细胞的分化、成熟和动力学
中性粒细胞是先天免疫反应中急性炎症和病原体入侵的第一响应者，保护宿主的全身健康。它们可以从骨髓进入循环，并迁移到组织中以消除病原体并协助适应性免疫。正常生理条件下，小鼠外周血白细胞中中性粒细胞的比例为10-25%，而人类为50-70%。如图1所示，多种分子参与调节中性粒细胞的分化和成熟。
图1
人类中性粒细胞的分化和成熟。在骨髓中，造血干细胞（HSC）同时高表达C/EBPα和PU.1分化为粒细胞-巨噬细胞祖细胞（GMP）。下游调节因子C/EBPα的Gfi-1促进向中性粒细胞分化，而PU.1的下游调节因子Egr-1、2和Nab-2抑制向中性粒细胞分化。它们的相互作用导致高表达C/EBPα和低表达PU.1的GMP分化为早幼粒细胞和中性粒细胞早幼粒细胞。在C/EBP家族和其他调节因子如AML-1和STAT-3的调节下，早幼粒细胞进一步分化为中幼粒细胞、晚幼粒细胞和带状（未成熟）中性粒细胞。在C/EBPζ和AP-1表达的调节下，带状中性粒细胞最终分化为成熟中性粒细胞。在分化和成熟过程中，细胞表面标志物CD-11b、CXCR-2和CD62L的表达增加，而CXCR-4的表达逐渐减少。主要颗粒、次要颗粒、三级颗粒和分泌囊泡分别在从早幼粒细胞开始的不同阶段产生。HSC造血干细胞，GMP粒细胞-巨噬细胞祖细胞，G-CSF粒细胞集落刺激因子，MPO髓过氧化物酶，MMP基质金属蛋白酶
中性粒细胞的分化始于粒细胞-单核细胞祖细胞（GMP），它源自骨髓中的造血干细胞（HSC），并在C/EBPα和PU.1的促进下分化。Laslo等人首次指出PU.1和C/EBPα之间存在交叉拮抗作用。虽然主要调节因子PU.1和C/EBPα促进中性粒细胞和其他细胞类型的分化，但由C/EBPα刺激的次级调节因子Gfi-1仅促进向中性粒细胞分化。相反，由PU.1刺激的次级调节因子Egr-1、2和Nab-2抑制向中性粒细胞分化，并相互抑制彼此及Gfi-1。结果，高表达C/EBPα和低表达PU.1的细胞分化为早幼粒细胞，并进一步分化为中性粒细胞早幼粒细胞。随后在C/EBP家族、PU.1、Gfi-1、AML-1、STAT-3和其他调节因子的介导下，细胞进一步成熟为中幼粒细胞、晚幼粒细胞、带状中性粒细胞和成熟中性粒细胞。在人类中，“中性粒细胞生成”一词用于描述中性粒细胞的起源，而非“粒细胞生成”，因为现有证据表明嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞和中性粒细胞在从HSC阶段开始的成熟过程中经历独立途径。基于分化标记CD64+ CD115-细胞及CD34、CD45RA或两者表达的变化，已鉴定、定义和表征了四种中性粒细胞承诺祖细胞（NCP）。
在成熟过程中，中性粒细胞增加了CXCR2的表达并减少了CXCR4的表达。骨髓外的内皮细胞和巨核细胞分泌的趋化因子如CXCL1（也称为KC）和CXCL2（也称为MIP-2）激活CXCR2信号传导，促进中性粒细胞释放到循环中。相反，由成骨细胞和其他骨髓基质细胞分泌的CXCL12（也称为SDF-1）作用于CXCR4信号传导，使中性粒细胞保留在骨髓中。CXCR4表达的减少确保了成熟中性粒细胞可以释放到循环中。CXCR2信号传导的激活使中性粒细胞穿过血管屏障并释放到血液中。在体内平衡状态下，只有成熟的中性粒细胞被释放到血液中，这一过程受到严格调控。成熟中性粒细胞通过降低CXCL12/CXCR4信号和高CXCR2表达水平被释放到循环中。一项研究指出，在正常情况下，只有约1%的中性粒细胞被释放到小鼠的血液中。有报道称，小鼠模型中CXCL12水平在ZT21时最高，在ZT9时最低，表明受中枢神经系统（Bmal-1、Per1、Per2）时钟信号间接调节。这导致在光周期（小鼠的休息期）中血液循环中中性粒细胞水平最高，在暗周期（小鼠的活跃期）中最低。进入循环后，中性粒细胞切换到另一种昼夜节律，由内部时钟驱动。在循环中，中性粒细胞开始表达CXCL2，由Bmal1驱动。CXCL2/CXCR2信号刺激中性粒细胞老化，这一过程受CXCR4抑制。新释放的中性粒细胞表现出CXCR2高、CXCR4低和CD62L高的表型。衰老导致CXCR2和CD62L表达减少，CXCR4表达增加，这导致脱颗粒、微绒毛丢失、NET形成和迁移能力减弱。衰老的中性粒细胞在CXCL12/CXCR4信号的作用下返回骨髓或跨迁移到外周组织，并由巨噬细胞或树突状细胞（DC）清除凋亡的中性粒细胞。清除凋亡中性粒细胞后，巨噬细胞和DC下调IL-23表达。IL-23表达的减少已被报道抑制IL-17、粒细胞集落刺激因子（G-CSF）的表达和中性粒细胞的产生，表明通过吞噬凋亡中性粒细胞反馈调节中性粒细胞稳态，这一术语被称为“中性粒细胞稳态”。尽管关于中性粒细胞在循环中的持续时间仍存在未定义的部分，但大多数研究表明，在稳定状态下，其中寿命不足一天。
衰老对中性粒细胞功能的影响
几乎所有的国家都在看到65岁及以上人口比例的增加。预计到2030年，美国老年人口的比例将达到21%。此外，预计2014年至2060年间，85岁及以上的人数将增加三倍多，从600万增加到2000万。老龄化人口患有常见的慢性疾病，这些疾病与牙周炎（PD）共享若干风险因素和风险指标，使其更容易患上PD。PD是一种失调的生态失调性炎症性疾病，其特征是牙周组织（包括牙龈、牙周韧带和牙槽骨）的长期炎症，并伴有后者丧失。PD的主要病因本质上是牙菌斑中的致病微生物。PD发生在牙龈炎之前，并表现出牙龈红肿和出血的临床症状。在此阶段，疼痛并不常见。牙龈炎是可逆的；然而，若不治疗，它可以发展为PD。PD在早期表现为轻微的附着丧失，最终导致附着装置的显著损害。在其更严重的形式中，牙齿脱落和咀嚼功能受损也存在。
PD对个体的整体健康构成严重威胁，并与许多系统性疾病有关，特别是与老龄化相关的疾病，如心血管疾病、2型糖尿病（T2D）和阿尔茨海默病（AD）。然而，与老龄化相关的PD机制尚不清楚。研究表明，65岁以上的老年人血液循环中促炎因子的表达水平高于年轻人，导致PD的患病率和严重程度增加。不幸的是，宿主对失调微生物群落的失调炎症反应促进了疾病进展。此外，由于缺乏牙周再生而导致的累积牙龈损伤也会随着年龄的增长加重PD。研究表明，老年个体的巨噬细胞和T细胞的促炎表型可能有助于PD。另一方面，先前的研究表明，中性粒细胞与PD的发生和发展密切相关。中性粒细胞功能缺陷和过度反应都可能对PD有贡献。老年小鼠的中性粒细胞迁移受损，表明衰老可能失调中性粒细胞效应功能，危及细胞在维持组织稳态和预防PD进展中的作用。最近的研究称，老年人群中具有较高比例的免疫抑制中性粒细胞亚群。回答生物学衰老如何影响中性粒细胞功能反应的问题可以帮助我们更好地理解这种吞噬细胞在PD病理发生和进展中的作用。
本综述总结了中性粒细胞在PD中的功能机制，并进一步讨论了衰老如何导致与PD病理相关的中性粒细胞缺陷。
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