益生菌對治療口腔疾病的研究

肖 蒙，孟昭旭，彭 悅，杜 鵬，霍貴成

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，乳品科學(xué)教育部重點實驗室，黑龍江哈爾濱150000)

益生菌(probiotics)是達到一定的數(shù)量并對人體有益的微生物的總稱。乳酸菌是益生菌中的重要組成部分，其中主要包括乳桿菌、雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、不具有致病性的大腸桿菌、腸球菌、芽孢桿菌、酵母等。關(guān)于乳酸菌的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到20世紀初，俄國生物學(xué)家，諾貝爾獎的獲得者Mechnikoff在他的“長壽學(xué)說”中指出保加利亞地區(qū)的人之所以長壽，原因是他們食用的酸奶中富含一種對人體腸道有益的乳酸菌［1］。隨著科學(xué)研究的深入，人們對乳酸菌的研究已經(jīng)不僅局限在食品領(lǐng)域，而是逐漸把研究熱點轉(zhuǎn)向利用乳酸菌治療一些人體常見疾病，如胃腸道疾病、陰道炎、胰腺炎、乳房炎、腹瀉、口腔疾病、濕疹、便秘、皮膚炎等。通過文獻報道，乳酸菌治療疾病的機理主要如圖1［2］所示。由于考慮到不同疾病的發(fā)病機理、乳酸菌對不同疾病治療機理、治愈狀況等存在差異性，所以本文主要針對口腔疾病進行探討?？谇恢写蠹s含有700種微生物，由30～100個種組成，它們寄生在口腔黏膜、牙齒、舌頭上以及唾液中，這些微生物共同保衛(wèi)人體的口腔健康。當(dāng)內(nèi)在或外在因素變化造成口腔中的微生態(tài)系統(tǒng)失去平衡時，就易引起常見的口腔疾病，如齲齒、牙周炎、牙齦炎和口臭等。Kragen H［3］是最早對乳酸菌治療口腔疾病進行研究的學(xué)者，他開啟了此領(lǐng)域的先河。

圖1 乳酸菌治療疾病的機理Fig.1 The mechanism of lactic acid bacteria cure diseases

1 齲齒

1.1 造成齲齒的微生物種類

齲齒是一種發(fā)病率極高的口腔疾病，主要由產(chǎn)酸，以及耐酸能力強的變形鏈球菌(Streptococcus mutans)和乳桿菌引起［4］。大量研究表明，變形鏈球菌是造成齲齒的主要原因［5］。同時，也有學(xué)者指出少部分唾液鏈球菌(Streptococcus salivarius)同樣能增加患齲齒的風(fēng)險［6－7］。Becker［8］通過分子生物學(xué)方法對齲齒患者口腔菌群進行檢測，結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者口腔中戈氏放線菌(Actinomyces gerencseriae)，雙歧桿菌(Bifidobacterium)，韋永氏球菌(Veilonclla)，唾液鏈球菌(Streptococcus salivarius)，變形鏈球菌(Streptococcus mutans)，星座鏈球菌(Streptococcus constellatus)，血鏈球菌 (Streptococcussanguis)，發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum)含量明顯比健康人高。由于大多數(shù)益生菌能通過發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸，而乳酸又能促進齲齒的發(fā)生，所以也有少量文獻提出，用益生菌來治療齲齒有一定的弊端，如 Fitzgerald RJ［9］明確指出，在初期致齲過程中乳酸桿菌并不致齲，齲壞進入深層時，乳酸桿菌由于其較強的耐酸性而大量繁殖并產(chǎn)酸，協(xié)同變形鏈球菌致齲。可見，造成人齲齒的口腔微生態(tài)系統(tǒng)和機理較復(fù)雜，菌種多樣性及各菌之間的相互聯(lián)系仍需要進一步研究。

1.2 治療齲齒益生菌的篩選與改良

雖然益生菌的來源非常廣泛，但學(xué)者們還是經(jīng)常從人體自身篩選出益生菌，用于治療相應(yīng)的疾病，因為，從其應(yīng)用的器官中篩選的益生菌才能長期定植在所需部位而達到良好的治療效果［10］。如Simark－Mattsson C從健康人的口腔中篩選出23株能抑制變形鏈球菌生長的乳桿菌，并指出其中干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)的抑菌效果最好［11］。這表明了從人的口腔中篩選出的益生菌的確具有治療齲齒的潛在價值。

同時，經(jīng)過基因工程改良的菌株在工程上應(yīng)用成功的案例很多，但將工程菌用于人體疾病治療領(lǐng)域的成功案例很少。經(jīng)過基因手段改良的變形鏈球菌A2JM雖然在營養(yǎng)成分要素需求上要求較高，但它不僅不具備了致齲性，而且還能顯著降低齲齒發(fā)病率［12］。這為之后通過基因工程改良益生菌的生物性狀，為其將來應(yīng)用于各種疾病治療上指明了方向。

1.3 不同的食用方式和益生菌對治療齲齒的影響

眾所周知，酸奶、干酪是人體攝入乳酸菌的重要途徑，所以很多研究者讓實驗對象食用含有特定乳酸菌的酸奶、干酪，從而研究不同的乳酸菌對治療齲齒的影響。Nase L等［13］對594個1～6歲的孩子進行人體實驗，讓實驗對象食用了含有鼠李糖乳桿菌(LGG)發(fā)酵的酸奶，7個月后齲齒發(fā)病率明顯比不食用的孩子低，而且變形鏈球菌的數(shù)量也更少。Ahola AJ［14］也對LGG進行了相關(guān)人體實驗研究，與前者的不同之處是把酸奶換成了干酪，結(jié)果發(fā)現(xiàn)食用了含LGG的干酪后不僅能降低口腔中的變形鏈球菌數(shù)目，還能降低口腔中的酵母數(shù)目。這兩個實驗不足之處在于沒有對小孩做喂養(yǎng)普通酸奶(或普通干酪)的對照實驗，所以不能完全確定是酸奶(或干酪)還是LGG造成的治療效果。但其它很多研究也已經(jīng)表明，LGG的確具有明顯的抗齲齒和其它保健功能，而且它已經(jīng)成功應(yīng)用于國際市場，表現(xiàn)出了益生菌行業(yè)廣闊的市場前景。

另外，Caglar E［15］讓 24 個人食用含乳雙歧桿菌(Bifidobacterium lactis)Bb－12的冰淇淋40天之后，檢測其口腔菌群的變化。雖然唾液中的乳桿菌數(shù)量變化很小，但變形鏈球菌數(shù)目明顯減少。Nikawa H，Petti S和Comelli EM通過各自的抑菌實驗也都表明羅伊氏乳桿菌(Lactobacillus reuteri)，普通酸奶等都能抑制諸多致齲病菌的生長［16－18］。由此可見，乳雙歧桿菌Bb－12和羅伊氏乳桿菌等乳酸菌都具有應(yīng)用于市場抗齲產(chǎn)品的潛在價值，但它們在人體實驗以及定植能力上還要進行深入研究。

1.4 益生菌治療齲齒機理

1.4.1 益生菌的粘附作用 粘附能力的大小是益生菌益生功能強弱的重要指標(biāo)之一，因為只有較強粘附能力的乳酸菌才能長時間定植在口腔中發(fā)揮益生功能，才能降低齲齒復(fù)發(fā)率。計算乳酸菌對細胞的粘附數(shù)量是測定乳酸菌的粘附能力的常用手段，但由于考慮到口腔環(huán)境的特殊性，所以研究者發(fā)明了一種專門篩選治療齲齒的益生菌的實驗方法，即向液體培養(yǎng)基中插入一條玻璃管，用此玻璃棒模擬牙齒，將乳酸菌培養(yǎng)一段時間后測定玻璃管上粘附的細菌數(shù)，從而檢測各乳酸菌的粘附能力［19］。這為之后測定治療齲齒的益生菌的粘附能力奠定了基礎(chǔ)。

更深層次對粘附機制的研究也是目前學(xué)者們研究的熱點問題。關(guān)于乳酸菌粘附機制的爭論主要集中在菌體產(chǎn)生的胞外多糖和菌體的疏水性質(zhì)這兩個方面。Kralj S［20］指出細菌胞外多糖是細菌對口腔進行粘附的關(guān)鍵因素，其中的葡聚糖就是胞外多糖中增加菌體粘附能力的典型代表。但也有研究者對此持反對意見，并指出乳桿菌胞外多糖在口腔粘附作用中的作用很?。?1－23］，如 Rosenberg M 等［24］研究者則通過對牙菌斑篩選的微生物進行有機溶劑濁度分析之后，指出細菌表面的疏水性才是口腔粘附的重要機制，牙菌斑是牙齒表面逐漸沉積的生物薄膜，由食物殘渣、脫落的口腔上皮組織細胞、唾液和細菌組成，它是造成口腔疾病的重要原因之一。其實對乳酸菌粘附機制的研究不僅僅局限在以上兩個方面，更加復(fù)雜的機制也逐漸被人們所揭示，如研究者發(fā)現(xiàn)有一株乳酸菌能改變唾膜蛋白的組成，它能通過除去重要的吸附蛋白和唾液中的細胞凝集素gp340(它與變形鏈球菌的吸附作用有重要關(guān)系)，從而影響了變形鏈球菌在口腔的定植能力［25］，而達到治療口腔疾病的目的?？梢姡P(guān)于乳酸菌粘附機制以及乳酸菌間接影響相關(guān)致病菌的定植能力的研究還需要進一步深入。

1.4.2 益生菌產(chǎn)生的H2O2和細菌素 眾所周知，乳酸菌通過產(chǎn)生H2O2和細菌素抑制致病菌的生長，是乳酸菌發(fā)揮益生功能的重要基礎(chǔ)，所以H2O2和細菌素對致齲病菌的抑制作用是學(xué)者們必須研究的內(nèi)容。血鏈球菌(Streptococcus sanguinis)是口腔中的正常菌群，它能通過產(chǎn)生H2O2和血鏈素抑制口腔有害菌的生長，如能與變形鏈球菌發(fā)生競爭現(xiàn)象［8］。Kreth J［26］在2005年指出血鏈球菌對變形鏈球菌產(chǎn)生的乳酸和細菌素很敏感，但同時血紅鏈球菌能夠通過產(chǎn)生H2O2抑制變形鏈球菌的生長，他之后又在2008年通過進一步實驗發(fā)現(xiàn)，在氧氣的存在下，血鏈球菌的量增多，這同時又刺激了變形鏈球菌對抑制鏈球菌的變鏈素IV的產(chǎn)量增多［27］。不僅口腔中的血鏈球菌能進行齲齒預(yù)防，取自于健康人體牙菌斑的寡發(fā)酵鏈球菌(Streptococcus oligofermentans)同樣也能抑制口腔有害微生物生長，其中一個重要機理就是它能利用變形鏈球菌產(chǎn)生的乳酸而增加H2O2的產(chǎn)量［28］。

KrügerC［29］將 一 株 重 組 的 玉 米 乳 桿 菌(Lactobacillus zeae)接種在患有齲齒的小鼠口腔中之后，發(fā)現(xiàn)它能刺激機體對變形鏈球菌分泌scFv抗體，從而降低變形鏈球菌數(shù)目。scFv抗體是醫(yī)學(xué)工作者研究的比較熱門的一種免疫物質(zhì)，它對靶細胞具有較強的殺滅作用，但同時對機體的免疫系統(tǒng)影響很小，可見，乳酸菌能間接刺激機體產(chǎn)生的一些免疫物質(zhì)，從而阻止致齲菌的生長［30］。

2 牙齦炎和牙周炎

2.1 造成牙齦炎和牙周炎的微生物

牙齦炎主要是由細菌的入侵造成的，其中變形鏈球菌是主要因素［48］，造成牙周炎的微生物則主要為牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis)，放線桿菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans)，福賽斯坦納菌(Tannerellaforsythensis)和齒垢密螺旋體(Treponema denticola)［31－32］。同時由于牙齦與牙齒的結(jié)構(gòu)存在差異性，所以二者在癥狀上有較大區(qū)別，牙齦炎主要表現(xiàn)為牙齦出血，紅腫，脹痛，繼續(xù)發(fā)展侵犯硬組織，產(chǎn)生牙周炎癥?？梢娧例l炎是牙周炎的初級階段，所以可以把牙齦炎和牙周炎結(jié)合在一起闡述。

2.2 不同的食用方式對治療牙齦炎和牙周炎的影響

關(guān)于乳酸菌對牙齦炎和牙周炎疾病的研究較少，2006 年，Krasse P［33］讓牙齦炎患者食用含羅伊氏乳桿菌的口香糖14d后，口腔中的羅伊氏乳桿菌的數(shù)量顯著增高，牙菌斑中有害微生物明顯減少，牙齦炎病癥明顯降低，而且指出不同的羅伊氏乳桿菌對唾液的粘附能力有一定的差異性。Twetman S［34］在2009年進行了和Krasse P同樣的實驗，得到了同樣的結(jié)論，但他則更加深入的從細胞因子水平進行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn):實驗對象口腔上皮細胞的腫瘤壞死因子(TNF－α)和白細胞介素－8(IL－8)也明顯減少，但是當(dāng)康復(fù)的患者不食用此口香糖2周后，牙齦炎便復(fù)發(fā)了。這與Horz HP［35］對患者喂養(yǎng)唾液鏈球菌藥片的實驗結(jié)果類似，都是取消治療一段時間后，患者不同程度地出現(xiàn)了復(fù)發(fā)現(xiàn)象。在益生菌對很多疾病的治療中，復(fù)發(fā)現(xiàn)象的確是一個比較常見的問題，這可能主要是因為益生菌定植能力上不強，以及殺菌能力與抗生素相比還有一定的差距性有關(guān)。在治療牙周炎方面，研究發(fā)現(xiàn)，患者食用含唾液乳桿菌WB21的片劑能顯著降低牙周袋深度，特別是對吸煙者效果更顯著，同時也能降低牙周炎菌斑的數(shù)目［36－37］。

在治療口腔疾病中，不僅乳酸菌菌種的選擇很重要，不同類型的治療方法也同樣重要，因為只有使用簡單而實用的治療方法才能更好地預(yù)防和治療口腔疾病。如漱口水就是一種較好的選擇，讓患者食用含有三種不同口腔鏈球菌的漱口水和含Nisin的漱口水后，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，兩種漱口水分別能顯著降低引起牙周炎、牙齲齒的細菌數(shù)量和牙菌斑數(shù)［38－39］，從而達到治療或緩解牙周炎的目的。

2.3 益生菌治療牙齦炎和牙周炎機理

關(guān)于乳酸菌在調(diào)節(jié)人體免疫方面，有學(xué)者進行過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，口腔中細胞炎癥因子(如金屬蛋白酶、一氧化氮合成酶、前列腺素E2、干擾素－γ)與牙齦炎癥狀(如齦溝液增多)呈正相關(guān)關(guān)系，但當(dāng)患者食用含乳酸菌的食物后，體內(nèi)細胞炎癥因子水平顯著降低［40］，因此我們可以利用乳酸菌能降低促炎癥因子的產(chǎn)生的原理［41］，利用乳酸菌治療牙齦炎和牙周炎。

在益生菌的代謝產(chǎn)物抑制牙齦炎方面，Pangsomboon K［42］發(fā)現(xiàn)一株干酪乳桿菌產(chǎn)生的一種細菌素能夠顯著抑制牙齦卟啉單胞菌引起的牙齦炎。也有學(xué)者同樣發(fā)現(xiàn)兩株不同的緩癥鏈球菌(Streptococcus mitis)都能通過分泌一種表面活性劑，從而減少造成牙周炎的變形鏈球菌等致病菌粘附能力［43］，達到最終治療目的。

3 益生菌對其他口腔疾病的治療

有學(xué)者指出某些類型的口臭可能是由一些唾液鏈球菌通過刺激牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis)產(chǎn)生粘蛋白類物質(zhì)而引起的［44］。但是并不是所有唾液鏈球菌都是導(dǎo)致口臭的罪魁禍?zhǔn)?，某些唾液鏈球菌同樣能抑制造成口臭的微生物的生長［45］。如 Tagg JR［30］和 Kroes I［46］就發(fā)現(xiàn)一株唾液鏈球菌K12能有效地防止喉嚨感染和口臭。Cosseau C［47］則將唾液鏈球菌K12對人體免疫系統(tǒng)的影響進行了更加深入的研究，結(jié)果表明:唾液鏈球菌K12能降低IL－8的分泌水平，調(diào)控抗菌肽LL－37的表達和細胞內(nèi)的代謝平衡，從而達到抑制口臭的功效。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)食竇魏斯氏菌(Weissella cibaria)能減少由具核梭桿菌(Fusobacterium nucleatum)產(chǎn)生的硫化氫氣體造成的口臭癥狀，且效果顯著，原因可能是由于食竇魏斯氏菌產(chǎn)生了H2O2以及與具核梭桿菌競爭吸附位點［48］，可見不同的益生菌對不同類型的口臭治療機制可能不同，不同的學(xué)者從不同的角度研究，得到不同的實驗結(jié)果。

4 結(jié)論

目前，關(guān)于乳酸菌對口腔疾病的研究尚處于初級階段，篩選或改良出對口腔疾病治療效果較好的菌株是所面臨的重大問題，因為這樣的菌株必須滿足以下條件才能達到更好的治療效果:能長時間定植在比較難吸附的口腔上皮細胞、唾液和牙齒上，有利于防止口腔疾病復(fù)發(fā);菌株產(chǎn)酸能力較差，產(chǎn)細菌素、H2O2能力較強，因為產(chǎn)酸能力強的菌易造成齲齒，所以要求益生菌菌株主要通過產(chǎn)細菌素和H2O2達到最終的抑菌目的;最好從口腔直接篩選出所需的乳酸菌，因為這樣的乳酸菌更能適應(yīng)口腔環(huán)境，能減緩或防止疾病復(fù)發(fā);能相當(dāng)于疫苗一樣，引起口腔組織產(chǎn)生免疫物質(zhì)，從而殺滅致病菌的益生菌菌株以及調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的益生菌都是研究的新興熱點領(lǐng)域，這些機理必將為科研工作者篩選出性狀較好的益生菌，預(yù)防或治療口腔疾病提供了一個新的方向。

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