口腔種植體周圍菌群分布的研究進(jìn)展

謝琳，曹佾熙，夏怡安，張春雷

（1.暨南大學(xué) 口腔醫(yī)學(xué)院，廣東 廣州 510632；2.暨南大學(xué) 附屬第一醫(yī)院 口腔科，廣東 廣州 510630）

種植義齒修復(fù)是牙列缺損最常見的修復(fù)方式之一，因而口腔種植體周圍疾?。╬eri-implant disease，PIID）發(fā)病率一直在增長，種植體周圍黏膜炎（peri-implant mucositis，PM）發(fā)病率為40.1%，種植體周圍炎（peri-implantitis，PI）發(fā)病率為15.0%［1］。PIID是植體周圍軟硬組織的炎癥過程，包括軟組織炎癥和進(jìn)行性骨丟失。細(xì)菌生物膜引起的種植體周圍炎癥性疾病已得到廣泛研究［2］。隨著分子技術(shù)和宏基因組學(xué)運(yùn)用于微生物組學(xué)，更詳細(xì)地揭示健康和患病種植體微生物組之間的差異，揭示了PIID與牙齦炎、牙周炎的不同［3］，尋找核心菌群是防治PIID和維護(hù)種植體健康的關(guān)鍵。

1 種植體周圍菌群的檢測技術(shù)

有多種新的技術(shù)運(yùn)用于微生物檢測，如棋盤式DNA-DNA雜交法或宏基因組測序、16S rRNA基因測序、常規(guī)聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）、定量PCR、培養(yǎng)組學(xué)、熒光譜法等，豐富了口腔微生物群信息。棋盤式DNA-DNA雜交法用于檢測牙周致病菌情況，依次判斷牙周狀態(tài)［4］?；?6S rRNA基因序列的測序方法可以鑒定更多的口腔菌群。最新的人類口腔微生物組數(shù)據(jù)庫（eHOMD）列出約772種原核生物的信息、類別以及482個分類單元［5］。宏基因組學(xué)通過使用新一代高通量測序（NGS）的分子技術(shù)，無須細(xì)菌培養(yǎng)即可分析大量微生物。但因?yàn)楹昊蚪M學(xué)不能區(qū)分活細(xì)菌和死細(xì)菌，會出現(xiàn)假陽性的結(jié)果，并不是金標(biāo)準(zhǔn)的檢測技術(shù)，也被證明有一定的局限性［6］。而培養(yǎng)組學(xué)能彌補(bǔ)宏基因組學(xué)的缺點(diǎn)，通過細(xì)菌培養(yǎng)和用質(zhì)譜法對菌落進(jìn)行檢測，可以非?？焖俚罔b定細(xì)菌種類［7］。隨著種植體周圍疾病的研究深入，發(fā)現(xiàn)微生物群和細(xì)菌多樣性的相對豐度增加，這表明可能存在新的潛在病原體［8］。使用熒光光譜法檢測種植體周圍菌群，能檢測到PIID的病原體伴放線聚集菌產(chǎn)生的橙色熒光，能對PIID進(jìn)行更為準(zhǔn)確和客觀的診斷，無需更復(fù)雜的微生物組學(xué)分析［9］。

2 種植體周圍生物膜形成與菌群的關(guān)系

牙菌斑（生物膜）在唾液薄膜黏附牙齒后開始形成，唾液薄膜覆蓋種植體形成介導(dǎo)細(xì)菌附著的種植體。在健康種植體，生物膜與宿主保持穩(wěn)態(tài)平衡。在PM（圖1左），早期齦上界面的定植者是鏈球菌屬和放線菌屬、韋榮球菌屬等。這些細(xì)菌促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)的生長，細(xì)胞外基質(zhì)為多種細(xì)菌提供了繁殖的支架。蔗糖的代謝導(dǎo)致產(chǎn)酸，有利于產(chǎn)酸菌的增殖。產(chǎn)酸菌會增加酸的產(chǎn)生，這可能會導(dǎo)致牙釉質(zhì)脫礦和齲損的發(fā)展。如果沒有去除生物膜，它可以向下擴(kuò)散到穿齦界面，導(dǎo)致牙齦發(fā)炎、齦溝液增多和引起宿主免疫反應(yīng)。宿主生存環(huán)境變化使致病菌革蘭氏陰性菌等定植。這可能導(dǎo)致種植體周圍黏膜炎的發(fā)生，但這是可逆的改變，可通過機(jī)械去除生物膜而解決。慢性齦下界面的炎癥導(dǎo)致齦溝液流量增加，這為晚期細(xì)菌定植生長提供了營養(yǎng)和生長因子，例如作為牙周致病菌的紅色復(fù)合體、具核梭桿菌、螺旋體和弧菌等。這一連續(xù)過程誘導(dǎo)宿主生態(tài)環(huán)境的變化（PH升高，齦溝液增多，氧化還原電勢下降、含氧量下降）［10］。從共生微生物群落向更具侵略性的微生物群落的轉(zhuǎn)變使得該部位更容易患病，最終會導(dǎo)致以骨組織破壞為特征的PI（圖1右）。

圖1 種植體周圍疾病的菌群分布Figure 1 Microbial distribution in peri-implant disease

3 天然牙周組織和種植體周圍組織對細(xì)菌的易感性

口腔微生物群是人類最典型的微生物群之一，容易在牙齒、修復(fù)體或種植體表面沉積并形成生物膜，其在牙周病和種植體周圍疾病的發(fā)生和發(fā)展中起到重要的作用。種植體對細(xì)菌的易感性是由種植體周圍組織的形態(tài)結(jié)構(gòu)引起的。種植體周圍組織與天然牙周組織結(jié)構(gòu)不同，種植術(shù)后修復(fù)形成的種植體周圍組織缺乏Sharpey纖維。植體植入后，其軟組織內(nèi)的膠原纖維平行走行于植體表面，這導(dǎo)致種植體周圍齦溝比正常齦溝更深［11］。與天然牙齒相比，缺少牙周韌帶給種植體帶來了許多生物學(xué)“缺點(diǎn)”，包括缺少抵御細(xì)菌入侵的物理屏障等。相對于天然牙的牙周組織，種植體周圍組織表現(xiàn)出軟組織瘢痕形態(tài)，更容易受到內(nèi)源性感染，也更容易因血運(yùn)不足引起細(xì)菌感染。種植體周圍組織區(qū)域的跨黏膜內(nèi)基底層和半橋粒等黏附的強(qiáng)度明顯弱于牙周組織，因此PI比牙周炎病變進(jìn)展更快［12］。在Socransky等［13］提出的復(fù)合體概念中，紫色復(fù)合物多與牙周健康有關(guān)，而橙色和紅色復(fù)合物與牙周疾病緊密相關(guān)。此外，牙齒周圍牙菌斑的數(shù)量和組成通常反映被感染的程度。

4 健康天然牙與健康種植牙的菌群分布

在生物膜形成的早期階段，種植體上生物膜的細(xì)菌成分與鄰牙的非常相似。微生物在手術(shù)后30 min內(nèi)定植于種植體周圍，并在2周內(nèi)建形成了與天然牙相似的微生物群［14］。因此，天然牙齒上的微生物菌群是種植體周圍生物膜的“蓄水池”。然而，種植體上菌群的定植數(shù)量比天然牙齒更低［15］。

健康種植體與健康天然牙在牙周組織微生物組成上仍存在差異。16SrRNA基因測序顯示，健康的種植體周圍主要由口腔鏈球菌定植，還包括內(nèi)氏放線菌、放線菌、彎曲桿菌、梭桿菌、普氏菌、韋永氏菌和以及奈瑟氏菌等［16］，檢出較高的革蘭氏陰性厭氧菌和較低的革蘭氏陽性需氧菌豐度。與牙周健康相關(guān)聯(lián)的厭氧菌為彎曲桿菌、具核梭桿菌、硒單胞菌、普氏菌、韋榮菌、中間普式菌，兼性厭氧菌為放線菌、鏈球菌、奈瑟菌和嗜血桿菌、二氧化碳嗜纖維菌屬等，革蘭陰性菌為奈瑟菌屬等。專性厭氧菌的比例在健康種植體菌群為21%，而在健康的牙周為31%。這表明種植體周圍的微生物群在厭氧菌的比例方面與正常牙齦溝有所不同［17］。相鄰的天然牙和種植體的菌群不盡相同，因?yàn)榉N植牙創(chuàng)造了一個對細(xì)菌有選擇性的微生態(tài)，健康天然牙的菌群種類更為多樣化［6］。研究報(bào)道即使是健康的種植體周圍也可有牙周炎致病菌，如具核梭桿菌、中間普雷沃氏菌、牙齦卟啉單胞菌和伴放線菌聚集菌定植。因此，牙周病原體在健康和患病的種植體周圍都存在。牙齦卟啉單胞菌和牙周炎呈顯著相關(guān)，但與種植體周圍炎無關(guān)［18］。

5 種植體周圍黏膜炎與牙齦炎菌群分布

PM臨床特征為探診出血、黏膜發(fā)紅、腫脹和膿液，但無種植體周圍的骨喪失。實(shí)驗(yàn)研究顯示種植體周圍黏膜炎和牙齦炎微生物組之間的相似性，但也發(fā)現(xiàn)某些細(xì)菌只存在于PM［19］，如溶乳酸假桿菌、內(nèi)氏放線菌、口腔鉤端菌。

在實(shí)驗(yàn)性牙齦炎模型中，棒狀菌和球菌先出現(xiàn)，然后是螺旋體定植。使用改良的DNA-DNA棋盤雜交技術(shù)對實(shí)驗(yàn)性齦炎和PM的齦下微生物樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)二者間幾乎無差異，均可檢測到紅色復(fù)合體（如牙齦卟啉單胞菌，連翹坦氏菌和密螺旋體）的存在，但橙色復(fù)合體中僅侵蝕艾肯菌顯著增加，其余的橙色復(fù)合菌種，如中間普氏菌屬、梭桿菌屬、彎曲桿菌屬、微小單胞菌屬和二氧化碳嗜酸菌屬等無顯著的變化。與牙齦組織相比，種植體周圍軟組織對實(shí)驗(yàn)性菌斑積聚產(chǎn)生更強(qiáng)的炎癥反應(yīng)，恢復(fù)牙菌斑控制3周后，種植體周圍黏膜健康狀況仍未達(dá)到實(shí)驗(yàn)前水平，愈合期時間更長［20］。

6 種植體周圍炎與牙周炎菌群分布

PI是一種異質(zhì)性混合感染，致病菌包括牙周病微生物、厭氧革蘭氏陽性桿菌和革蘭氏陰性桿菌、梭桿菌屬和密螺旋體［14］，以及罕見的機(jī)會致病菌，如腸道桿菌和金黃色葡萄球菌［21］。傳統(tǒng)檢測技術(shù)研究已經(jīng)比較了牙周炎和種植體周圍炎部位的牙周病微生物，并確認(rèn)了與牙周炎和種植體周圍炎相關(guān)的微生物群的相似性。具核梭桿菌在牙周炎和PI的發(fā)生和發(fā)展都起著重要的作用［22］。但DNA-DNA棋盤技術(shù)顯示一些種植體的周圍感染與牙周炎存在差異。PI表面可能定植了不同于牙周炎細(xì)菌的病原體，這些機(jī)會性病原體多為銅綠假單胞菌、金黃色葡萄球菌和白色念珠菌、革蘭氏陰性桿菌，機(jī)會病原體與PI的惡化有關(guān)［23］。

PI和牙周炎之間核心微生物群存在差異。金黃色葡萄球菌是一種致膿性菌屬。由于種植體周圍缺乏充足的血運(yùn)和強(qiáng)有力的結(jié)締組織附著，在金葡菌這一機(jī)會致病菌作用下，種植體周圍組織更容易發(fā)生嚴(yán)重的膿性炎癥。當(dāng)種植體周圍組織出現(xiàn)化膿和出血時，深袋中的金黃色葡萄球菌水平升高，而這種細(xì)菌多出現(xiàn)在健康牙周，而非炎癥牙周組織中，這可能與金黃色葡萄球菌的親鈦性相關(guān)［24］。

PI與牙周炎的微生物特征不同。從生物膜形成的角度來看，最初定植的細(xì)菌也不同，金屬鈦與牙骨質(zhì)／牙本質(zhì)的區(qū)別將決定隨后的細(xì)菌沉積類型，種植體金屬鈦的表面能、形貌、潤濕性和電化學(xué)電荷影響生物膜的黏附和形成，進(jìn)而導(dǎo)致不同于牙周炎的生物膜結(jié)構(gòu)。紅色復(fù)合體細(xì)菌是牙周炎的重要病原體，患有PI的種植體周圍中檢測到的紅色復(fù)合體（如牙齦卟啉單胞菌）和橙色復(fù)合體（如中間普雷沃氏菌）明顯多于健康的種植體［25］。微生物組等研究發(fā)現(xiàn)，一些紅色復(fù)合物的細(xì)菌可能偶爾會在PI出現(xiàn)，但它們的數(shù)量遠(yuǎn)低于牙周炎。這可能與種植體周圍溝中鈦離子濃度上升及其對微生物的影響有關(guān)［26］。

7 影響菌群分布的種植體結(jié)構(gòu)因素

7.1 種植體-基臺界面

口腔中的微生物可能會沉積在種植體-基臺界面（IAI）上，IAI通常位于牙齦軟組織下方，靠近骨水平，容易引起細(xì)菌滲漏，故此為炎癥好發(fā)處。不同種植體系統(tǒng)的IAI處會出現(xiàn)1～47μm之間的微間隙［27］。

最常見的IAI連接如下：外六角形、內(nèi)六角形及錐形連接。內(nèi)六角連接作為一種兩件式種植體，不可避免地在種植體和基臺之間存在微小間隙，一旦被細(xì)菌早期定植，就可能構(gòu)成細(xì)菌庫。據(jù)報(bào)道，內(nèi)部連接在功能負(fù)載下，會促進(jìn)基臺的微運(yùn)動，從而促進(jìn)細(xì)菌泄漏［28］。錐形連接在兩個錐形結(jié)構(gòu)之間采用內(nèi)部接頭設(shè)計(jì)，使兩個結(jié)構(gòu)之間存在高度平行的傾向。錐形連接比內(nèi)六角、外六角連接更能抵抗在種植體-基臺界面形成微間隙［29］。

目前沒有種植體系統(tǒng)可以在IAI處提供完全密封，無論哪種連接類型，都會發(fā)生細(xì)菌滲漏［30］。其他因素如反復(fù)擰緊螺絲和基臺也可能會導(dǎo)致細(xì)菌滲漏，一次擰緊基臺螺絲技術(shù)則可以有效避免這種情況［31］。

7.2 種植體不同固位方式

種植義齒修復(fù)主要依靠粘結(jié)固位和螺絲固位，兩者各有優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍。對兩種固位方式的齦下菌群進(jìn)行培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)兩組厭氧菌總數(shù)差異不顯著，但在螺絲固位組中，種植義齒的齦下具核梭桿菌數(shù)目顯著高于其天然牙，可能與該固位方式下齦溝深度較深、頸部較窄，較天然牙更容易提供厭氧環(huán)境有關(guān)。修復(fù)后12個月，粘接固位組中，種植義齒的齦下伴放線桿菌數(shù)目顯著高于天然牙，這可能與殘余粘結(jié)劑形成隱蔽的小懸突，為細(xì)菌提供附著面有關(guān)［32］。一項(xiàng)針對兩種固位方法的橫斷面研究表示，革蘭氏陰性腸桿菌、假單胞菌會定植在黏接固位種植義齒下，其與種植體周圍疾病的發(fā)生關(guān)系密切［33］。通過實(shí)時PCR分析對兩種不同類型的IAI細(xì)菌定植的滲透性進(jìn)行對比，結(jié)果顯示與粘接固位相比，螺絲固位IAI連接的穩(wěn)定性降低、細(xì)菌定植量高。唾液中的細(xì)菌可能會在IAI連接處滲透［34］。

7.3 種植體的表面性質(zhì)

細(xì)菌在種植體表面黏附受到很多因素影響，種植體的粗糙度、濕潤性和化學(xué)性質(zhì)，這些因素會影響細(xì)菌的附著和增殖。粗糙的表面有更大的表面自由能，這將積聚更多的菌斑。因此，現(xiàn)代工藝多采用大顆粒噴砂酸蝕技術(shù)對種植體表面進(jìn)行處理，以減少細(xì)菌的黏附［35］。細(xì)菌黏附于高潤濕性的區(qū)域以及粗糙表面的凹坑和凹槽內(nèi)。而潤濕性有利于表皮葡萄球菌定植，粗糙度高有利于血鏈球菌的定植［36］。鈦種植體表面的疏水性在生物膜形成中起關(guān)鍵作用。大多數(shù)口腔微生物具有疏水性質(zhì)的細(xì)胞壁，它們很容易黏附在相似的表面上，所以對鈦種植體有親和力［37］。

8 小結(jié)和展望

種植體周圍菌群是PIID的發(fā)展的重要影響因素，造成種植體周圍炎癥性破壞。本文綜述了不同狀態(tài)下種植體周圍菌群分布的特征，使用新一代測序技術(shù)和分子技術(shù)檢測能提供更多的微生物信息，揭示了PI和牙周炎的微生物組成不同。此外，種植體的表面特性、種植體-基臺界面、不同固位方式等也會影響菌群分布。隨著新技術(shù)運(yùn)用于微生物的檢測，越來越多新菌群被發(fā)現(xiàn)與種植體周圍疾病有關(guān)，需要更多的研究來證明這些病原體如何促進(jìn)種植體周圍疾病的發(fā)生和進(jìn)展。

作者貢獻(xiàn)聲明

謝琳：制定大綱，撰寫論文，修改論文；曹佾熙：繪制圖表，撰寫論文，修改論文；夏怡安：收集資料，分析數(shù)據(jù)，撰寫論文；張春雷：提出研究思路，審校論文，修改論文。

利益沖突聲明

本研究未受到企業(yè)、公司等第三方資助.所有作者間均不存在潛在利益沖突。