口腔微生態(tài)與齲病防治的研究進(jìn)展*

胡佩男 綜述，劉 洋，李 陽，趙敏君，魏 科 審校

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)，湖南 長沙 410208)

齲病是指發(fā)生于牙體硬組織的慢性進(jìn)行性疾病。世界衛(wèi)生組織將齲病與腫瘤、心血管疾病并列為人類三大重點(diǎn)防治疾病[1]。第四次中國口腔健康流行病學(xué)調(diào)查報告顯示，兒童乳牙和成人恒牙患齲發(fā)生率均呈上升趨勢[2]。隨著現(xiàn)代口腔微生態(tài)學(xué)的發(fā)展及研究方法的進(jìn)步，人們逐漸認(rèn)識到齲病的發(fā)生與口腔微生態(tài)失衡密切相關(guān)，并通過調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)來防治齲病。本文對口腔微生態(tài)與齲病防治的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

1 口腔微生態(tài)概述

口腔微生態(tài)是由口腔內(nèi)存在的各種微生物及唾液等環(huán)境所構(gòu)成的微生態(tài)系統(tǒng)，在參與機(jī)體代謝、免疫、營養(yǎng)及維持口腔健康等方面具有重要生理作用。目前研究發(fā)現(xiàn)，人類口腔內(nèi)至少包含179屬645種微生物，雖然大部分微生物無法進(jìn)行體外培養(yǎng)，但隨著16s rRNA基因測序技術(shù)和宏基因組學(xué)的發(fā)展，逐漸豐富了人們對口腔微生態(tài)的認(rèn)識[3]。利用宏基因組測序方法分析口腔細(xì)菌菌群結(jié)構(gòu)時發(fā)現(xiàn)，口腔內(nèi)優(yōu)勢菌屬包括奈瑟菌屬、羅斯菌屬、鏈球菌屬、韋榮菌屬、放線菌屬等多個菌屬[4]。這些菌屬存在形式大多為生物膜，而生物膜是維持口腔微生態(tài)平衡的重要屏障之一，因此抗致病性生物膜的方法被廣泛應(yīng)用于口腔疾病的防治[5-6]。有研究發(fā)現(xiàn)，口腔微生態(tài)的改變與多種口腔疾病相關(guān)，如齲病、牙髓炎、牙周炎，甚至口腔頜面部腫瘤等[7]。如口腔內(nèi)微生物通過激活Toll樣受體，觸發(fā)一系列促炎途徑的信號通路，釋放有害代謝產(chǎn)物如過氧化氫，形成促癌生長的環(huán)境，從而誘導(dǎo)口腔癌的發(fā)生[8]。有研究應(yīng)用同位素標(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)在齲活性樣品中檢測到放線菌、鏈球菌等細(xì)菌[9]。

2 口腔微生態(tài)失衡與齲病的發(fā)生發(fā)展

口腔在受到外界刺激或口腔內(nèi)環(huán)境改變時，口腔微生物群的種類、結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，物質(zhì)的代謝也會受到影響，出現(xiàn)口腔微生態(tài)失衡，導(dǎo)致疾病的發(fā)生、發(fā)展。齲病是在含糖食物持續(xù)刺激下，口腔內(nèi)菌群比例失調(diào)造成生物膜內(nèi)pH值下降致牙齒脫礦而形成。有研究發(fā)現(xiàn)，齲病人群微生物群落結(jié)構(gòu)、組成及代謝較健康人群更為復(fù)雜，其中鏈球菌屬、放線菌屬、乳桿菌屬、韋榮球菌屬、艱難桿菌屬等多種細(xì)菌菌屬的豐度相對較高，且在齲病治療后，口腔微生態(tài)失衡會得到一定改善，提示口腔微生態(tài)失衡在齲病的發(fā)生和發(fā)展中具有重要作用[10-12]。

2.1鏈球菌屬與齲病 鏈球菌屬是口腔微生態(tài)的重要組成部分，在健康人群和齲病人群口腔中為優(yōu)勢菌屬，其中變異鏈球菌與齲病的相關(guān)性最大。變異鏈球菌成功黏附于牙面是其致齲的首要條件，其可分為蔗糖依賴性黏附和蔗糖非依賴性黏附。蔗糖依賴性黏附指在葡糖基轉(zhuǎn)移酶(GTFs)作用下，變異鏈球菌代謝蔗糖產(chǎn)生葡聚糖，并與特異性受體—葡聚糖結(jié)合蛋白結(jié)合，進(jìn)而介導(dǎo)細(xì)菌與牙面之間的黏附。蔗糖非依賴性黏附是變異鏈球菌借助srtA酶和細(xì)胞表面蛋白與唾液糖蛋白的相互作用黏附于牙面[13-14]。黏附后，變異鏈球菌代謝糖類產(chǎn)生胞外多糖，形成酸性終末產(chǎn)物，并在酸性條件下生存且不斷產(chǎn)酸，導(dǎo)致齲病發(fā)生、發(fā)展。有研究表明，vick、srtA、rnc、luxS等基因參與調(diào)控變異鏈球菌生物膜形成、牙面黏附及產(chǎn)酸耐酸能力[15-17]。如對變異鏈球菌生長和毒力進(jìn)行抑制，其數(shù)量與齲病損害程度呈負(fù)相關(guān)[18]。其他鏈球菌也可能通過產(chǎn)生過氧化氫等有害代謝產(chǎn)物對口腔致齲菌產(chǎn)生拮抗，具有一定的防齲作用[19]。

2.2放線菌屬與齲病 放線菌作為一種不具動力、無芽孢形成的微生物，可分為兼性厭氧菌及厭氧菌兩類，其形成生物膜能力強(qiáng)，在齲病發(fā)展過程中具有重要作用。放線菌與老年人根面齲關(guān)系密切。在無病原菌的嚙齒動物中接種放線菌，可誘發(fā)根面齲。根面齲的病變與多種微生物有關(guān)，雖然各個研究之間檢測到的微生物量不一樣，但一致認(rèn)為放線菌、變鏈菌、乳桿菌為其優(yōu)勢菌群[20]。在輕度的酸性條件下，放線菌的菌落位于菌斑生物膜最里層，可能通過酸堿度的調(diào)節(jié)機(jī)制對牙齒的脫礦與再礦化發(fā)揮作用[21]。此外，SHEN等[22]研究發(fā)現(xiàn)，放線菌與韋榮氏球菌、普氏菌、梭桿菌之間存在顯著的細(xì)菌共聚集反應(yīng)，不同菌種之間可形成更緊密聯(lián)系，以利于牙菌斑的形成，從而致齲。

2.3乳桿菌屬與齲病 唾液中的乳酸桿菌計(jì)數(shù)高被認(rèn)為是齲齒的決定性因素[23]，但乳桿菌屬中某些菌種卻具有預(yù)防齲病的作用。因此，在考慮乳桿菌屬與齲病相關(guān)性時，應(yīng)考慮其雙重性，綜合考慮菌種類型。干酪乳桿菌是造成齲病的重要微生物群落之一，與停滯的牙本質(zhì)病變相比，副干酪乳桿菌、鼠李糖乳桿菌和干酪乳桿菌組物種在活動性牙本質(zhì)病變中表達(dá)較豐富[24]。在可逆性牙髓炎到不可逆性牙髓炎的深齲中，乳桿菌屬相對豐度也是最高的，提示乳桿菌屬在齲病發(fā)展過程中起重要作用[24]。有研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌FB-T9在平板競爭試驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的抑菌能力，可明顯降低變形鏈球菌生物膜的生物量和生存能力，降低大鼠齲齒中變形鏈球菌水平及齲齒評分(改良的Keyes評分)，并在口腔中具有很大的定殖潛力[25]。

2.4韋榮球菌屬與齲病 韋榮氏菌是一種革蘭陰性專性厭氧菌，可代謝短鏈有機(jī)酸，曾被認(rèn)為是有效改善pH值降低的防齲益生菌[26]。多種研究表明，齲病組及無齲組韋榮球菌檢出率有顯著差異，其主要致齲作用表現(xiàn)在對鏈球菌屬致齲的協(xié)同作用上。在生物膜形成過程中，殊異韋榮菌的形態(tài)和存在形式可由分散單一演變?yōu)楸患?xì)胞間橋相連接的大扁圓結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可在一定程度上加強(qiáng)細(xì)菌生物膜的穩(wěn)固性[27]。變鏈菌和韋榮菌雙菌種生物模型研究證實(shí)，韋榮球菌能促進(jìn)一系列鏈球菌的生物膜形成[28]。韋榮球菌的另一協(xié)助致齲作用是在一定程度上可抑制變形鏈球菌的競爭抑制菌。戈登鏈球菌能通過產(chǎn)生過氧化氫來對變形鏈球菌的生長進(jìn)行抑制，而小韋榮菌的過氧化氫酶基因產(chǎn)物能在一定程度上改善過氧化氫環(huán)境對變形鏈球菌及具核梭桿菌生長的抑制[29]。

2.5細(xì)胞外基質(zhì)與齲病 口腔微生態(tài)中除口腔微生物與齲病密切相關(guān)外，細(xì)胞外基質(zhì)在齲病的發(fā)生和發(fā)展中也具有重要作用。細(xì)胞外基質(zhì)由口腔內(nèi)多種微生物產(chǎn)生，主要成分是胞外多糖(EPS)，如葡聚糖、果聚糖等。細(xì)胞外基質(zhì)經(jīng)組裝形成復(fù)雜的生化微環(huán)境和空間微生物異質(zhì)性的限制擴(kuò)散的三維支架，有助于細(xì)菌定植并提供保護(hù)，從而促進(jìn)生物膜的生長及成熟[30]。同時，EPS可作為內(nèi)源性糖來源，幫助生物膜內(nèi)細(xì)菌代謝產(chǎn)酸，且可限制唾液進(jìn)入，有利于致齲微環(huán)境的形成，從而增強(qiáng)酸對釉質(zhì)的作用及引發(fā)齲病的能力[31]。生物膜內(nèi)pH值隨酸的增加不斷下降，產(chǎn)酸且耐酸的致齲細(xì)菌如變形鏈球菌、乳酸桿菌等逐漸占生長優(yōu)勢，導(dǎo)致口腔微生物群失調(diào)使牙界面持續(xù)酸化，進(jìn)而導(dǎo)致牙釉質(zhì)脫礦，引起齲病[32-33]。

3 口腔微生態(tài)的調(diào)節(jié)與齲病的防治

口腔微生態(tài)的失衡可導(dǎo)致齲病發(fā)生、發(fā)展。目前臨床研究發(fā)現(xiàn)，可通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)的平衡達(dá)到防齲目的，如精氨酸、益生菌和抗菌肽等均可拮抗口腔微生態(tài)中致齲生物膜的形成，具有良好的防齲潛力。

3.1精氨酸 最近的研究表明，精氨酸對口腔細(xì)菌的生長、代謝及生物膜的形成具有重要作用，其代謝可通過精氨酸脫亞胺酶途徑(ADS)產(chǎn)生氨形式的堿，對維持生物膜內(nèi)pH平衡有極大影響，有利于調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)，可能成為一類有前途的抗齲劑。HUANG等[34]的研究結(jié)果顯示，在精氨酸存在下的生物膜中EPS/細(xì)菌比率較無精氨酸存在時降低，且水溶性EPS的產(chǎn)生顯著降低，提示精氨酸可抑制EPS的形成，具有良好的防齲潛力。ZHENG等[35]通過臨床隊(duì)列和唾液衍生的生物膜模型研究發(fā)現(xiàn)，精氨酸治療可通過富集產(chǎn)堿細(xì)菌和抑制產(chǎn)酸物種來調(diào)節(jié)口腔微生物群，影響口腔菌群酸堿代謝相關(guān)基因的酶活性及表達(dá)，如上調(diào)有齲活性個體的ADS活性。另外，使用含精氨酸的漱口水或其他可增強(qiáng)精氨酸的有效性的方法可提高ADS活性，加快細(xì)菌產(chǎn)堿代謝，對抗酸性生物膜，改善pH穩(wěn)態(tài)，預(yù)防齲病進(jìn)一步發(fā)生、發(fā)展[36-37]。

3.2益生菌與抗菌肽 益生菌和抗菌肽可通過拮抗齲相關(guān)細(xì)菌影響致齲生物膜的形成來改善口腔微生態(tài)失衡，在齲病防治中具有良好的應(yīng)用前景。除了使用精氨酸及具有高ADS表達(dá)特性的菌株作為益生菌外，血鏈球菌因其定植高效、致齲潛能低、可拮抗致齲物種等優(yōu)勢，曾被視為理想的口服益生菌，但其易受各種環(huán)境影響，且不適用于患心臟瓣膜缺陷的人群[38-39]。有研究發(fā)現(xiàn)，植物乳桿菌108可明顯抑制浮游變形鏈球菌的生長及變形鏈球菌生物膜的初始定植和預(yù)形成，是一種有潛力的益生菌[40]?？咕氖且活惥哂锌咕钚缘膲A性多肽物質(zhì)，唾液和齦溝液中天然抗菌肽的防御能力不足以對抗口腔細(xì)菌，且易發(fā)生降解，抗菌肽仿制品或一些新型小分子抗菌劑可提高抗菌活性和穩(wěn)定性[41]。JIANG等[42]采用可控的多物種生物膜模型證實(shí)，抗菌肽GH12在濃度不大于8 mg/L時可選擇性抑制變形鏈球菌,并可改變生物膜中的微生物組成。體外實(shí)驗(yàn)也表明,GH12可降低變形鏈球菌生物膜形成,減少產(chǎn)酸及EPS的合成[43]。

3.3納米材料與小分子物質(zhì) 隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，納米材料在齲病的治療中被廣泛應(yīng)用。有研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)納米粒子可減少牙齒脫礦及促進(jìn)再礦化，加入無機(jī)抗菌納米離子的修復(fù)材料具有較高的抗菌活性且可維持長期抗菌性能[44]。氟化物是臨床常用防齲藥物之一。有研究顯示，含氟銀納米粒子對變形鏈球菌具有良好的抗菌效果，且不染色、不致齲，具有成為防齲劑的潛力[45]。羥基磷灰石(HA)在牙科修復(fù)中占據(jù)重要地位，納米HA可在一定程度上抑制牙齒脫礦，分解的納米HA可通過抑制口腔細(xì)菌的生長代謝來調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)，且不影響多物種生物膜的組成，有益于齲病的防治[46]。新型小分子ZY354(吲哚啉-2-1和硝基呋喃的雜化產(chǎn)物)在體外對口腔鏈球菌顯示出強(qiáng)大的抗菌活性，且對人類口腔細(xì)胞表現(xiàn)為較低的細(xì)胞毒性，在口腔抗菌劑的應(yīng)用方面具有很大潛力[47]。

4 中醫(yī)藥在調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)、防治齲病中的應(yīng)用

中醫(yī)藥調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)的作用是近年來研究熱點(diǎn)之一，因其資源豐富、安全性好、不良反應(yīng)少，被廣泛研究應(yīng)用于口腔疾病的防治。一些天然中藥活性提取物可通過抑制致齲微生物生長及其生物膜形成、抑制GTFs基因等途徑調(diào)控口腔微生態(tài)平衡。LI等[48]利用體外生物膜模型研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過抑制GTFs基因、減少EPS的產(chǎn)生及拮抗變形鏈球菌生物膜生長代謝來影響口腔微生態(tài)，從而達(dá)到防齲效果。有研究發(fā)現(xiàn)，紅景天提取物可抑制變形鏈球菌生物膜形成及EPS合成，以及一些毒力基因的表達(dá)，有希望作為齲病的輔助或替代療法[49]。

5 小 結(jié)

人們對齲病的病因?qū)W認(rèn)識由特定致齲菌逐漸向口腔微生態(tài)失衡轉(zhuǎn)變?？谇晃⑸鷳B(tài)失衡會影響齲病的發(fā)生、發(fā)展，精氨酸、益生菌等可調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)，被認(rèn)為是可防治齲病的重要手段。由于口腔內(nèi)環(huán)境的復(fù)雜性及特殊性，未來應(yīng)考慮益生菌是否耐受口腔生存環(huán)境、藥物在口腔內(nèi)的生物活性等問題，以及這些防齲措施的生物安全性和可行性。另外，中草藥及其提取物因其來源廣泛、作用溫和，可用于調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)，進(jìn)而防治齲病，值得進(jìn)一步研究。