口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響因素

唐燦， 劉詩雨， 程磊

1.口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心 四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，四川 成都（610041）； 2.西藏自治區(qū)人民政府駐成都辦事處醫(yī)院口腔科，四川 成都（610041）

人的口腔中寄居著大量微生物，基于現(xiàn)代高 通量測序技術(shù)，在牙齒、齦溝、頰舌部、腭部等組織表面，已發(fā)現(xiàn)多達(dá)700 余種不同的細(xì)菌、病毒、真菌、支原體及衣原體等微生物，這些微生物統(tǒng)稱為口腔微生物群［1］?？谇晃⑸镌诔錾鷰追昼姾蠹丛诳谇粌?nèi)定植，依賴于口腔的有利環(huán)境進(jìn)行繁殖并形成穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)，與機(jī)體保持著動態(tài)的依賴與制約的共生關(guān)系?？谇晃⑸锷鷳B(tài)失衡不僅可以引起口腔疾病，還與心血管疾病、糖尿病等系統(tǒng)性疾病緊密相關(guān)。然而有研究發(fā)現(xiàn)這些疾病在不同人群間的易感性存在差異［2］，由于口腔微生物與疾病發(fā)展相關(guān)，疾病易感性的差異可能由微生物群落結(jié)構(gòu)不同引起。因此，有大量學(xué)者對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響因素進(jìn)行了研究。

1 遺傳因素對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

1.1 遺傳對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

雙生子研究是利用基因共享程度及表型相似性，來確定復(fù)雜疾病或性狀的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，并判斷遺傳和環(huán)境因素對表型變異的相對貢獻(xiàn)大小。雙生子分為同卵雙生子和異卵雙生子，同卵雙生子理論上擁有相同的遺傳基因，而異卵雙生子則有大約50%基因相同。由于雙生子接觸的環(huán)境基本相同，環(huán)境因素在個體間差異較??；因此，眾多學(xué)者對雙生子口腔菌群進(jìn)行了分析。

Papapostolou 等［3］研究宿主基因型對齦上齦下微生物群組成的影響發(fā)現(xiàn)：同卵和異卵雙生子共有物種數(shù)量及齦上、齦下微生物群落的相似性無顯著差異，宿主基因型對已建立的口腔微生物群落作用并不明顯。

但有學(xué)者得出了不同結(jié)論。Demmitt 等［4］分析雙生子口腔微生物群落結(jié)構(gòu)表明：同卵雙生子的樣本間多樣性明顯低于異卵雙生子，且與居住環(huán)境無關(guān)；即使居住環(huán)境發(fā)生變化，雙生子遺傳力依然存在；且一些微生物組表型有50%以上的遺傳性，這與人類基因影響微生物種群的假設(shè)一致。Corby 等［5］研究雙生子口腔生物膜中細(xì)菌定植能力的可遺傳性也發(fā)現(xiàn)：有20 種微生物在無齲組和齲活躍組間有顯著差異，無齲組中檢出較多的是一些有益于口腔健康的細(xì)菌，且具有可遺傳性，它們的相對豐度在一定程度上受到遺傳調(diào)控。

1.2 民族對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

除了典型的雙生子研究，也有學(xué)者對同一地區(qū)不同民族人群口腔微生物群落結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。Mason 等［6］比較美國四個主要民族口腔微生物群落聚類強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)齦下群落表現(xiàn)出最強(qiáng)的民族特異性聚類，其次是唾液樣本，不同民族間的微生物豐度存在顯著差異。Ozga 等［7］也得到了類似結(jié)果，來自美國俄克拉荷馬州夏延人和阿拉帕霍人及該州非本地個體唾液樣本分析顯示：3 組個體之間微生物群多樣性有顯著差異，本地兩組個體中觀察到的變異范圍更廣，與系統(tǒng)性疾病有關(guān)的細(xì)菌檢出頻率更高。

綜上可知，有部分研究發(fā)現(xiàn)遺傳因素可以影響口腔微生物群落，但目前這方面研究相對較少，尚需更多研究以支持這一結(jié)論。

2 環(huán)境因素對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

2.1 環(huán)境對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

有學(xué)者提出環(huán)境因素對口腔微生物群落的作用更為顯著。Stahringer 等［8］通過對雙生子從青春早期到成年早期唾液微生物群落的縱向調(diào)查顯示：在所有時間點上，雙生子之間相似度比整個群體都要高，當(dāng)不再一起居住時，則相似度降低，表明影響微生物群落的主要因素為共享環(huán)境。Ooi等［9］也發(fā)現(xiàn)：在同卵和異卵雙生子中，變形鏈球菌和乳酸菌定植以及釉質(zhì)缺損易感性的一致性沒有顯著差異，口腔菌群受環(huán)境因素影響較大，而遺傳影響較小。Du 等［10］對16 對雙生子及其母親的齦上菌斑和齲組織測序發(fā)現(xiàn)：雙生子口腔微生物群落相似性較高，但同卵與異卵雙生子間并無顯著差異；同時，乳牙列期兒童口腔微生物與母親的相似度明顯高于混合牙列期，說明環(huán)境因素對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響可能大于遺傳因素。Shaw等［11］分析了猶太人一個大家族的唾液微生物群落，他們分布在三個國家，家庭環(huán)境各不相同，但有共同的飲食習(xí)慣和生活方式，結(jié)果也表明環(huán)境是密切影響唾液微生物群落組成的主要因素而非遺傳。

也有學(xué)者認(rèn)為口腔微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性由遺傳和環(huán)境因素共同影響。Gomez 等［12］分析雙生子齦上菌斑發(fā)現(xiàn)：無論齲病情況如何，口腔微生物群落相似性總隨宿主基因型的相似而增加，但大多數(shù)可遺傳的細(xì)菌與齲病狀態(tài)無關(guān)，且隨年齡增長而大量減少。因此，雖然口腔微生物組成受宿主遺傳影響，但潛在致齲類群可能不受遺傳因素控制，早期口腔微生物群落由遺傳和環(huán)境因素共同塑造。Villhauer 等［13］研究美國北部印第安部落和東南部愛荷華州兒童口腔變形鏈球菌基因型特征發(fā)現(xiàn)了18 種不同基因型，有13 種為兩個地區(qū)共有，提示環(huán)境因素對細(xì)菌基因型的影響；另外5 種基因型只印第安兒童才有，也肯定了遺傳因素在變形鏈球菌基因型特征中的作用。

綜上可知，環(huán)境因素在口腔微生物群落的塑造中發(fā)揮了重要作用，且無論是雙生子研究，或不同民族和地區(qū)的研究，均支持這一結(jié)論。

2.2 飲食因素對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

在環(huán)境因素對口腔微生物群落影響的研究中，有學(xué)者專門探究了飲食對其多樣性的影響。Johansson 等［14］發(fā)現(xiàn)：高牛奶攝入量與口腔微生物群落有關(guān)；減少單一疾病相關(guān)的細(xì)菌種類，如通過牛奶攝入量來減少變形鏈球菌，可能調(diào)節(jié)但不能防止由于糖攝入量等其他因素影響而導(dǎo)致的復(fù)雜疾病發(fā)展。Huang 等［15］評估了脂肪酸對口腔微生物的抗菌性，結(jié)果顯示：脂肪酸至少通過兩種潛在途徑影響口腔微生態(tài)，對口腔細(xì)菌具有一定的抑制作用；且與微生物一般結(jié)構(gòu)特征相比，脂肪酸的抑菌性與細(xì)菌種類的關(guān)系更為密切。Nakano 等［16］研究長期服用含抗菌蛋白乳鐵蛋白（lactoferrin，LF）和過氧化物酶（lactoperoxidase，LPO）藥片對齦上菌斑和舌苔微生物群的影響，結(jié)果表明：試驗組齦上菌斑在8 周時的微生物多樣性明顯低于安慰劑組，且出現(xiàn)明顯減少的細(xì)菌種類主要為包括牙周致病菌的革蘭氏陰性菌，含LF 和LPO 的片劑促進(jìn)了齦上菌斑和舌苔菌群多樣性的降低以及菌群由革蘭氏陰性為主向革蘭氏陽性為主的轉(zhuǎn)變，這種變化可能有助于改善口腔健康。

盡管有研究肯定了飲食因素對口腔微生態(tài)的作用，也有學(xué)者得出不同結(jié)論。Belstr?m 等［17］發(fā)現(xiàn)：唾液的細(xì)菌分布與飲食攝入無關(guān)，但受吸煙和社會經(jīng)濟(jì)地位的影響。Filippis 等［18］對不同飲食習(xí)慣的健康個體唾液微生物多樣性和代謝組學(xué)特征分析，結(jié)果顯示：唾液代謝組可以區(qū)分飲食，但微生物群具有顯著個體間穩(wěn)定性，不隨飲食習(xí)慣而變化；微生物內(nèi)環(huán)境平衡可能受到口腔衛(wèi)生或其他因素干擾，但飲食習(xí)慣對唾液微生物群無明顯影響。Kato 等［19］研究綜合飲食結(jié)構(gòu)與口腔微生物的關(guān)系發(fā)現(xiàn)：不飽和脂肪酸和維生素C 等特定營養(yǎng)素攝入量和血糖負(fù)荷與微生物群落多樣性及豐度之間存在關(guān)聯(lián)，提示飲食對口腔微生物群落的影響，但作者指出觀察到的相關(guān)程度有限，多次比較后不具有統(tǒng)計學(xué)意義。

飲食中的碳水化合物對微生物生態(tài)學(xué)有重要影響，頻繁攝入高水平碳水化合物的人群口腔中含有大量產(chǎn)酸耐酸細(xì)菌，尤其是乳酸菌和變形鏈球菌。目前探究飲食因素與人類口腔微生物群落結(jié)構(gòu)影響的研究中可能存在一些局限性，一方面口腔細(xì)菌生長的主要底物是由唾液、組織液、退化的宿主細(xì)胞或其他細(xì)菌代謝物提供的內(nèi)源性營養(yǎng)物質(zhì)，并非直接來自攝入的食物［20］；另一方面飲食的攝入量、飲水中氟含量等混雜因素可能出現(xiàn)誤差，從而削弱了飲食與微生物群落之間的關(guān)聯(lián)。

3 系統(tǒng)性疾病對口腔微生物群落結(jié)構(gòu)的影響

齦下菌群失調(diào)被認(rèn)為是誘發(fā)牙周炎的始動因素，而牙周炎與糖尿病的發(fā)展息息相關(guān)。一方面，糖尿病患者由于牙周炎產(chǎn)生的炎癥因子影響機(jī)體代謝及胰島素敏感性，從而導(dǎo)致血糖控制不佳；另一方面，糖尿病可影響齦下環(huán)境，繼而影響齦下微生物群，導(dǎo)致糖尿病患者比血糖正常者牙周炎癥更難控制。Zhou 等［21］發(fā)現(xiàn)在健康牙周組織中，有3個屬（普里沃氏菌屬、假單胞菌屬、單寧菌屬）和9個操作分類單元（operational taxonomic units，OTU）的豐度在糖尿病和非糖尿病患者中存在顯著差異；牙周炎患者中，有3 個門（放線菌門、變形菌門和擬桿菌門）、2 個屬（放線菌屬和聚集菌屬）和6個OTU 的豐度在糖尿病和非糖尿病患者之間也存在顯著差異。與非糖尿病牙周炎患者相比，糖尿病牙周炎患者齦下菌群的整體群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著改變［22］。

人類免疫缺陷病毒（human immunodeficiency virus，HIV）感染者由于免疫功能的降低，容易發(fā)生口腔內(nèi)機(jī)會性感染。有研究表明HIV 感染者產(chǎn)黑普氏菌屬和粘液羅氏菌屬數(shù)量增加，接受抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療的患者奈瑟菌和嗜血桿菌數(shù)量增加［23］。HIV 感染兒童厚壁菌門和鏈球菌屬的發(fā)生頻率較高，口腔微生物群落比非HIV 感染兒童復(fù)雜［24］。

綜上可知，患系統(tǒng)性疾病時口腔微生物組成會發(fā)生一定變化，但由于患者常需服用藥物，很難明確分辨微生物組成是受疾病本身還是藥物影響，這方面仍需更多研究。

4 小 結(jié)

口腔微生物研究的一個基本問題是健康人體口腔微生物群落的特征。目前已確定了一些“核心微生物群”，即不論地理位置、民族或生活方式在所有人口腔中普遍存在的一組微生物［25］，為宿主基因影響人類微生物組提供了證據(jù)。環(huán)境因素也是口腔微生物群落的重要驅(qū)動因素，與口腔疾病和微生物群落成熟相關(guān)［12］。然而目前的研究中還存在一些局限性，有許多環(huán)境（氣候/海拔）、飲食（食物種類/飲水含氟量）和社會文化因素沒有得到有效控制，如何控制這些變量以減少研究差異得到更精確的結(jié)果值得思考。此外，目前大部分研究中的采樣反映的是口腔微生物群落單一時間節(jié)點的狀態(tài)，然而關(guān)于口腔微生物的時間穩(wěn)定性問題研究較少。

人類口腔微生物群落的組成受遺傳、環(huán)境、飲食、系統(tǒng)性疾病等多種因素影響，隨著微生物研究從單一物種轉(zhuǎn)向群落研究，從單一地區(qū)到全球性的微生物多樣性描述，以及“核心微生物群”的提出，不同環(huán)境、不同遺傳背景下的“核心微生物群”將是下一步的研究方向。