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《mSystems》揭示:口腔菌群如何成为龋齿预警和治疗的新工具?

图源:摄图网

在生活中有这样一类疾病,虽然不会威胁到生命,但会对人们的正常生活质量造成影响,这其中就包括“龋齿”。

龋齿俗称虫牙、蛀牙,是由细菌感染等因素导致的牙体组织破坏。它可以继发为牙髓炎和根尖周炎,甚至能引起牙槽骨和颌骨炎症。如不及时治疗,龋齿的继发感染可以形成病灶(focal infection),引发或加重关节炎、心骨膜炎、慢性肾炎等全身其他疾病。

龋齿是一种常见的口腔疾病,发病率极高,尤其儿童发病率更高,世界卫生组织已将其列为继冠心病、癌症之后的第三大重点防治的疾病。2018年中国口腔健康流行病学调查结果显示,我国3岁儿童龋病患病率为50.5%,5岁儿童龋病患病率为70.9%,呈现随年龄增长而增高的趋势。此外,儿童龋病整体患病率较10年前明显上升了5.8%,远远超过欧美等发达和发展中国家。

因此,研究龋病的发病机制,对儿童龋病的预防、筛查和早期干预具有重要意义。

龋病与口腔微生物间存在着“复杂而微妙”的关系

龋病被广泛认为是一种复杂的、多因素的慢性疾病,主要是细菌、宿主和饮食三大因素相互作用致病。其中,口腔微生物被认为是龋齿发生和发展过程中最重要的因素之一。因此,通过研究试验,探索口腔微生物群如何影响龋齿的发生和进展就变得尤为重要。

2019年11月,浙江大学医学院附属口腔医院邓淑丽和同济大学附属上海第十人民医院秦楠及团队,发表在《mSystems》上的一项研究,对龋齿儿童和健康儿童的口腔菌群进行了宏基因组分析[1]。这项研究纳入了44名(45-73月龄)学龄前儿童,其中,25名ECC(幼儿龋齿)儿童、19名健康儿童,根据国际龋病检测与评估系统II对他们进行了口腔健康评估。此外,分别采集了两组儿童的唾液样本,以进行宏基因组测序分析。

图:健康儿童和龋齿儿童口腔微生物的相对丰度

通过分析发现,两组儿童口腔菌群差异显著,ECC组口腔菌群结构明显改变。ECC组口腔中Prevotella amnii、Shuttleworthia satelles、Olsenella uli和Anaeroglobus geminatus显著富集,说明这类微生物在口腔中可能有助于龋齿的发生。而在ECC组和健康组中,Actinomyces odontolyticus 和Actinomyces graevenitzii细菌在种水平上无差异,但在菌株水平有差异;此外,健康组和ECC组中口腔微生物的功能组成也有差异,ECC组与碳水化合物代谢相关的功能显著富集,表明碳水化合物活性增高也是促进龋齿的一个因素。

综上所述,宏基因组结果显示健康学龄前儿童和龋齿儿童口腔微生物在不同的物种分类和功能水平存在差异。也就是说,龋病与口腔微生物群落的改变有关,包括微生物组成和代谢功能的改变。与此同时,这项研究不仅证实了先前口腔微生物群与龋病之间的关系,还揭示了龋病发生的可能机制。

即便是同卵双生,口腔菌群不同,龋齿状况也会因此改变

2018年5月,发表在Nature子刊《Scientific Report》上的题为“Research on oral microbiota of monozygotic twins with discordant caries experience – in vitro and in vivo study”的研究性文章,对龋齿状况不同的双胞胎口腔微生物组进行了16S rDNA多样性检测,并且构建了小鼠模型,旨在比较具有不同龋齿状况的同卵双胞胎口腔菌群的差异情况。[2]

在这项研究中,招募了一对23岁的女性同卵双胞胎,姐姐的DMFT(龋失补指数,指口腔中发生龋病的牙数或者牙面数)指数为0,妹妹的DMFT指数为4,分别对她们的唾液和牙菌斑的细菌进行了16S rDNA多样性检测。此外,还分别将姐妹二人的唾液菌群移植到14只(2组)无菌小鼠体内,检测小鼠口腔菌群的移植效率以及移植后菌群的差异。

图:双胞胎唾液和牙菌斑中细菌群落的组成及多样性

研究发现,妹妹的唾液微生物的吸光值是姐姐的3倍,同时妹妹口腔微生物产生的乳酸更多,而口腔菌群代谢活性的升高以及乳酸的产生都是形成宿主龋齿的关键因素。此外,通过16S rDNA多样性检测后,发现双胞胎姐妹牙菌斑和唾液微生物,尤其是与龋齿相关的关键菌属存在显著差异。

为了进一步分析,研究人员将双胞胎姐妹的唾液菌群移植到无菌小鼠体内发现,链球菌、明串珠菌、土芽孢杆菌和肠球菌是小鼠口腔中是非常常见的菌属,尽管如此,两组小鼠口腔菌群仍存在着差异。

这项研究表明,尽管双胞胎在基因组成、生活环境和生活方式上有相似之处,但他们的口腔微生物群落仍然存在差异,而这些微生物群落的差异可能有助于龋齿核心微生物群落的研究。

龋齿是一种慢性口腔疾病,威胁着近半数儿童的口腔健康。而随着研究的不断深入,口腔微生物与龋齿之间的关系也在不断被证实。因此,口腔微生物可能成为预防和治疗龋齿的新靶点,在促进口腔健康方面发挥重要作用。

参考文献:
[1]:Yuan Wang, Sa Wang, Chunyan Wu,  et al. Oral Microbiome Alterations Associated with Early Childhood  Caries Highlight the Importance of Carbohydrate Metabolic  Activities
[2]:Wu H, Zeng B, Li B, et al. Research on oral microbiota of monozygotic twins with discordant caries experience-in vitro and in vivo study[J]. Scientific Reports volume 8, Article number: 7267 (2018)

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