何金枝，徐欣，周學(xué)東

四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，成都 610041

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·特約專稿·

口腔微生物與全身健康研究進(jìn)展

何金枝，徐欣，周學(xué)東

四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，成都 610041

口腔微生物是定植于人體口腔的微生物集合。眾多研究證實(shí)，口腔微生物與多種口腔感染性疾病及系統(tǒng)性疾病緊密相關(guān)。隨著“人類微生物組計(jì)劃”及其他微生物宏基因組學(xué)相關(guān)項(xiàng)目的開展，人們對(duì)口腔微生物群落的認(rèn)識(shí)不斷深入。本文基于最新研究進(jìn)展，就口腔微生物的組成、演替特點(diǎn)、與口腔和全身系統(tǒng)性疾病的關(guān)系及與腸道微生物的交互作用進(jìn)行綜述。

口腔微生物；口腔疾?。幌到y(tǒng)性疾??；腸道微生物

人體定植了超過10 000種、總量達(dá)數(shù)十億的微生物，這些微生物包含的功能基因約為人體真核細(xì)胞的200倍。微生物通過相互合作及拮抗形成功能性群落，經(jīng)過個(gè)體適應(yīng)及自然選擇，微生物之間、微生物-宿主-環(huán)境之間處于動(dòng)態(tài)平衡，形成相對(duì)穩(wěn)定的互惠互利的利益共同體。從一定程度上講，微生物可視作人體的附加器官。近年來，人體微生物研究成為重大國際研究熱點(diǎn)?！叭祟愇⑸锝M計(jì)劃”(Human Microbiome Project，HMP)、“全民個(gè)體微生物組檢測(cè)項(xiàng)目”等系列項(xiàng)目的實(shí)施標(biāo)志著人類對(duì)“微生物器官”重要性的認(rèn)識(shí)達(dá)到了全新高度。越來越多的學(xué)者認(rèn)為，將人體看作一個(gè)由許多相互合作、相互競(jìng)爭(zhēng)的微生物群組成的生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)改變醫(yī)藥實(shí)踐；人體微生物研究領(lǐng)域的突破性成果將可能為疾病發(fā)病機(jī)制的研究及診療技術(shù)帶來重大創(chuàng)新，對(duì)人類醫(yī)學(xué)的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。按定植部位，人體微生物可分為口腔、皮膚、呼吸道、泌尿生殖道及胃腸道5個(gè)亞組。人類口腔是一個(gè)非均質(zhì)環(huán)境，口腔微生物不僅直接參與口腔局部及遠(yuǎn)隔器官疾病的發(fā)展，還可通過與其他人體微生物的交互作用間接影響人類健康。本文就口腔微生物的組成、演替特點(diǎn)、與口腔和全身系統(tǒng)性疾病的關(guān)系及與腸道微生物的交互作用進(jìn)行綜述。

1 口腔微生物的組成

口腔微生物由細(xì)菌、真菌、病毒、古細(xì)菌等共同組成。口腔細(xì)菌的種類保守估計(jì)有19 000種。2010年，研究人員對(duì)口腔真菌進(jìn)行高通量測(cè)序，發(fā)現(xiàn)有85個(gè)真菌屬，約90%為可培養(yǎng)菌屬[1]。人體病毒種類較環(huán)境病毒少，大概有1 500種基因型；在分類明確的病毒(約占總數(shù)的10%)中，8%為噬菌體；潛伏于口腔中的病毒因多具有溶源作用而可能與口腔微生物的多樣性相關(guān)。雖然在齦溝、牙周袋和牙髓根尖周炎性組織中可檢出古細(xì)菌，但尚未發(fā)現(xiàn)古細(xì)菌具有致病性[2]?？谇恢羞€定植著一定數(shù)目的原蟲、支原體及立克次體。迄今為止，口腔微生物研究主要集中于細(xì)菌，而真菌、古細(xì)菌、病毒在維持機(jī)體健康和參與疾病發(fā)展中的作用亟待深入。

口腔微生物組成復(fù)雜，種類繁多，信息量巨大。為方便研究者查詢，美國國立口腔與頜面研究所(National Institute of Dental and Craniofacial Research，NIDCR)2008年啟動(dòng)了全球第1個(gè)口腔微生物綜合數(shù)據(jù)庫——人體口腔微生物組數(shù)據(jù)庫(Human Oral Microbiome Database，HOMD)。HOMD收錄了13個(gè)細(xì)菌門約700種人類口腔原核微生物的基因組信息，對(duì)口腔細(xì)菌的類型、新陳代謝、致病能力等進(jìn)行了詳細(xì)記錄，并將口腔細(xì)菌的DNA、蛋白質(zhì)信息與相關(guān)論文關(guān)聯(lián)。四川大學(xué)華西口腔醫(yī)學(xué)院口腔疾病研究國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在多年口腔微生物研究基礎(chǔ)上，初步建立了中國人口腔微生物組數(shù)據(jù)庫(Oral Microbiome Database-West China School of Stomatology；http://www.computationalbioenergy.org./jinggctest/index.php)，旨在提供中國人口腔微生物物種、群落的全面信息，并為查看和檢索中國人口腔微生物信息提供重要的搜索引擎。

2 口腔微生物的演替及其特點(diǎn)

微生物在口腔的定植始于分娩過程中與母體產(chǎn)道、皮膚及醫(yī)療器械的接觸。宿主發(fā)育過程中出現(xiàn)的各種生理性改變?nèi)缪例X的萌出與替換、飲食習(xí)慣的改變、激素水平的調(diào)整、免疫能力的增強(qiáng)及衰減均可對(duì)微生物群落產(chǎn)生壓力，從而改變微生物的組成及結(jié)構(gòu)。順產(chǎn)胎兒的口腔微生物與母體產(chǎn)道中的微生物相似，而剖宮產(chǎn)胎兒的口腔微生物則與母體的皮膚微生物組成相似。在嬰兒出生后的數(shù)月內(nèi)，影響口腔微生物演替的最重要因素是人與人之間的水平傳播、唾液成分、喂養(yǎng)方式及微生物之間的相互“串話”(crosstalk)。

根據(jù)牙齒的萌出狀況，可將人分為無牙列期、乳牙列期、混合牙列期、恒牙列期及老年人的無牙列期。在牙齒萌出以前，嬰兒口腔中已定植了豐富的細(xì)菌，與其母親或主要照顧者相比，嬰兒口腔中的微生物多樣性較低。在乳牙列至恒牙列的各發(fā)育階段，厚壁菌、擬桿菌、變形菌及放線菌均為優(yōu)勢(shì)菌。部分細(xì)菌如螺旋體、韋榮菌隨著年齡的增加比例不斷增加，而顆粒鏈球菌則表現(xiàn)出相反趨勢(shì)，反映了口腔微生物不斷成熟的過程。Zaura等[3]研究發(fā)現(xiàn)，擬桿菌門(主要是普雷沃菌屬)、韋榮球菌科、螺旋體門及TM7的相對(duì)豐度在兒童自乳牙列向恒牙列過渡過程中呈現(xiàn)隨年齡增長(zhǎng)而增加的趨勢(shì)。此外，Percival等早在1991年便采用培養(yǎng)法揭示了成年人與老年人部分口腔微生物的改變規(guī)律。然而，上述研究往往取樣于特定年齡人群，忽略了宿主發(fā)育過程對(duì)口腔微生物的塑形；此外，由于上述研究納入人群、采樣部位、微生物定性及定量技術(shù)的差異，無法簡(jiǎn)單通過信息比較獲得口腔微生物隨年齡發(fā)生的真實(shí)演替特點(diǎn)。本課題組通過收集不同年齡(3 d～76歲)、不同牙列階段(乳牙列、混合牙列、恒牙列)、不同口腔位點(diǎn)(唾液、齦上菌斑、頰黏膜菌群)臨床樣本進(jìn)行16S rRNA焦磷酸測(cè)序，結(jié)合生物信息學(xué)分析，解析了健康人群口腔微生物組多樣性及結(jié)構(gòu)的時(shí)空變化特點(diǎn)，探究了中國人口腔微生物組成的相關(guān)信息及部位、年齡等因素對(duì)口腔微生物組成和結(jié)構(gòu)的影響[4]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，口腔典型微生態(tài)細(xì)菌的分布模式存在顯著差異：隨著人的年齡及牙列狀態(tài)改變，口腔細(xì)菌在“門”組成水平呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)演替；頰黏膜菌群中螺旋體的比例隨年齡增長(zhǎng)而遞增。在此基礎(chǔ)上，本課題組首次繪制了口腔微生物“核心微生物組”結(jié)構(gòu)圖，并提出更為科學(xué)的“口腔核心微生物組”概念，即應(yīng)針對(duì)人群不同年齡、牙列階段口腔內(nèi)環(huán)境的生態(tài)學(xué)特點(diǎn)，對(duì)“口腔核心微生物組”進(jìn)行個(gè)性化劃分。

3 口腔微生物與人體健康

口腔微生物與宿主之間生態(tài)關(guān)系失衡時(shí)，可誘發(fā)多種口腔感染性疾病，包括齲病、牙髓根尖周病、牙齦病和牙周炎、智齒冠周炎、頜骨骨髓炎等，嚴(yán)重危害口腔局部健康。更為重要的是，大量研究證明口腔微生物與腫瘤、糖尿病、類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎、心血管疾病、早產(chǎn)等系統(tǒng)性疾病緊密相關(guān)，口腔生態(tài)系統(tǒng)的平衡對(duì)人類健康的維護(hù)意義重大。

3.1 齲病

齲病是口腔內(nèi)最常見的感染性疾病之一，其進(jìn)展不僅會(huì)導(dǎo)致牙體組織破壞，還會(huì)引起牙髓根尖周及牙周感染。對(duì)齲病微生物多樣性進(jìn)行研究，微生物標(biāo)本多取自齦上菌斑、唾液及感染的牙本質(zhì)。齲病發(fā)生過程中，口腔菌群組成和結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著改變，多種細(xì)菌屬在齲病與無齲人群之間的分布有顯著差異[5-8]。在齲病的不同階段，健康釉質(zhì)表面、白堊斑表面、齲損表面的菌斑菌群組成明顯不同，群落多樣性逐漸降低，且優(yōu)勢(shì)菌也存在差異[9]。本課題組對(duì)齲病及無齲人群健康牙面菌斑進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，齲病與無齲人群健康牙面定植的微生物群落結(jié)構(gòu)無顯著差異，但前者表現(xiàn)出更高的均勻度及個(gè)體間差異性；齲病人群健康牙面定植菌群“共現(xiàn)關(guān)系”(co-occurrence)與無齲人群明顯不同，但齲病人群齦上菌斑的微生態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與健康人群相比復(fù)雜度降低；齲病與無齲人群之間微生物群落整體功能基因結(jié)構(gòu)及多樣性無顯著性差異，而參與有機(jī)酸合成、多糖合成、復(fù)合碳水化合物降解、氨基酸合成與代謝、嘌呤和嘧啶代謝、異戊二烯生物合成和輔因子合成的多個(gè)功能基因呈現(xiàn)差異性分布(未發(fā)表數(shù)據(jù))。徐健等[10]通過縱向追蹤低齡兒童口腔患齲病情況，發(fā)現(xiàn)兒童口腔不同位點(diǎn)菌群均可反映齲病情況，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行建模，首次提出“齲病菌群指數(shù)”(microbial index of caries，MiC)，該指數(shù)可在臨床癥狀出現(xiàn)之前預(yù)測(cè)齲病發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 根尖周炎

牙齒根尖周組織的急性或慢性炎癥統(tǒng)稱為根尖周炎，多繼發(fā)于齲病。根管系統(tǒng)內(nèi)定植的微生物是根尖周炎的主要致病因素。該疾病的發(fā)生并非由某一種或某幾種細(xì)菌引起，而是根管內(nèi)細(xì)菌以群體的方式與宿主相互作用的結(jié)果[11-12]。感染根管內(nèi)的微生物具有個(gè)體差異性，也具有部位差異性。根管治療術(shù)是根尖周炎的有效治療方法，即使經(jīng)過完善的根管治療，仍存在4%～15%的失敗率。經(jīng)反復(fù)多次常規(guī)根管治療，根尖周病變?nèi)赃w延不愈的病例稱為難治性根尖周炎，表現(xiàn)為復(fù)發(fā)性根尖周膿腫和進(jìn)行性骨質(zhì)破壞，并導(dǎo)致牙槽骨缺損和牙齒喪失，嚴(yán)重影響患者的生存質(zhì)量，是牙髓病臨床治療的難點(diǎn)，也是口腔醫(yī)師面臨的棘手問題。研究發(fā)現(xiàn)，根尖區(qū)微生物的個(gè)體差異及牙根間變異度在難治性根尖周炎中較原發(fā)性根尖周炎更大。此外，根尖區(qū)微生物可在根尖孔外的牙根表面定植，器械及藥物均難以到達(dá)，成為難治性根尖周炎遷延復(fù)發(fā)、持續(xù)存在的主要原因[13-14]。在難治性根尖周炎患者的根尖區(qū)，多種細(xì)菌已被檢出。真菌在難治性根尖周炎中的作用也日益受到關(guān)注，其在難治性根尖周炎中的檢測(cè)率為7%～40%。 白假絲酵母(又稱白念珠菌)是持續(xù)性感染的根管內(nèi)最常分離到的真菌，其可在惡劣環(huán)境中生存，對(duì)高pH值及常規(guī)根管用藥等具有較強(qiáng)的耐受力和抵抗性，且具有較強(qiáng)的耐饑餓能力。

3.3 牙周病

牙周病也是典型的微生物群落結(jié)構(gòu)與功能改變所導(dǎo)致的口腔感染性疾病，包括牙齦病和牙周炎。牙齦炎是最常見的一種口腔疾病，幾乎每個(gè)人在一生中的某個(gè)時(shí)期均會(huì)發(fā)生程度和范圍不等的牙齦炎。徐健等在縱向比較研究50名志愿者從健康牙齦到牙齦炎發(fā)生過程中菌斑微生物的動(dòng)態(tài)演替后，構(gòu)建了一種用于預(yù)測(cè)牙齦炎發(fā)生的“牙齦炎菌群指數(shù)”(microbial index of gingivitis，MiG)，該指數(shù)在41名志愿者的驗(yàn)證群體中準(zhǔn)確率高達(dá)95%。此外，他們還發(fā)現(xiàn)因菌斑微生物組成不同而牙齦炎易感程度不同的兩類人群，并用8個(gè)細(xì)菌屬構(gòu)建了區(qū)分牙齦炎易感性的微生物模型[15-17]。牙周炎是由局部因素引起的牙周支持組織(包括牙周膜、牙槽骨等)的慢性炎癥，破壞性較牙齦炎更重。齦下菌斑是誘發(fā)牙周炎的始動(dòng)因子。與齲病微生物的研究歷史類似，對(duì)牙周微生物致病機(jī)制的認(rèn)識(shí)主要通過從患病部位分離、培養(yǎng)純細(xì)菌獲得。一些革蘭陰性菌，特別是牙齦卟啉單胞菌、福賽斯坦納菌、齒垢密螺旋體等被認(rèn)為是牙周炎的主要致病菌而受到廣泛關(guān)注。然而大量研究提示，牙周炎是多細(xì)菌感染性疾病，并非由一種或幾種微生物引起，而是齦下菌斑中所有細(xì)菌的群落行為。因此，從微生物群落整體出發(fā)，采用宏基因組學(xué)手段如高通量測(cè)序技術(shù)及芯片技術(shù)，是當(dāng)前研究這一疾病涉及的復(fù)雜調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的趨勢(shì)。本課題組采用Illumina MiSeq 高通量測(cè)序技術(shù)，比較牙周炎患者與健康人群之間齦下菌斑微生物群落的微生物組成多樣性。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在相對(duì)豐度高于0.4%的菌屬中，梭桿菌、卟啉單胞菌、螺旋體屬、產(chǎn)線菌屬、優(yōu)桿菌屬、坦納菌屬、霍氏菌屬、微單胞菌屬、消化鏈球菌及卡氏菌屬在牙周炎樣本中的相對(duì)豐度顯著高于健康人群；而奈瑟菌屬、棒狀桿菌屬、二氧化碳噬纖維菌屬及放線菌屬在健康人群中的相對(duì)豐度高于疾病組。此外，應(yīng)用人類基因組功能性基因芯片篩選牙周炎進(jìn)程中的優(yōu)勢(shì)功能基因，描繪了基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)并垂釣了毒力基因，結(jié)果提示齦下菌斑微生物組成的改變引起群落功能基因結(jié)構(gòu)的明顯改變；差異性富集的功能基因(毒力因子、糖胺聚糖代謝及嘌呤代謝相關(guān)的編碼基因在牙周炎患者齦下菌斑中大量富集，而氨基酸合成相關(guān)基因相對(duì)缺如)可能是誘發(fā)、促進(jìn)疾病的重要因素；牙周炎齦下菌群中與碳水化合物代謝相關(guān)的功能基因在健康與疾病組之間的豐度及分布無顯著性差異，提示碳水化合物的直接代謝并非牙周齦下菌群獲得定植優(yōu)勢(shì)的主要原因[18]。

3.4 口腔癌

腫瘤是機(jī)體局部組織的某個(gè)細(xì)胞在基因水平上失去對(duì)其生長(zhǎng)的正常調(diào)控，導(dǎo)致其克隆性異常增生而形成的新生物。微生物誘發(fā)的炎癥參與了15%～20%人體腫瘤的發(fā)生。鱗癌是口腔內(nèi)最常見的惡性腫瘤?？诘作[癌患者唾液微生物中機(jī)會(huì)性致病菌的比例較健康人群明顯增加。口腔鱗癌表面和深部活菌的成功分離，表明腫瘤微生態(tài)環(huán)境有利于細(xì)菌的定植和存活[19]。目前認(rèn)為，與腫瘤高度相關(guān)的菌種有鏈球菌屬及孿生球菌屬等[20]。雖然鱗癌組織中定植的細(xì)菌種類和數(shù)量與健康組織相比表現(xiàn)出一定的差異，但對(duì)其機(jī)制和臨床應(yīng)用層面的研究仍有欠缺。此外，口腔微生物也可能參與了遠(yuǎn)隔器官腫瘤的發(fā)生或被遠(yuǎn)隔器官發(fā)生的腫瘤所影響。以胰腺癌為例，患者唾液中緩癥鏈球菌及奈瑟菌的比例較健康人群明顯低[21]。因此，深入探討微生物在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用對(duì)腫瘤的預(yù)防和治療均有積極意義。

3.5 糖尿病

牙周炎與多種系統(tǒng)性疾病密切相關(guān)，其與糖尿病的雙向關(guān)系一直是牙周醫(yī)學(xué)關(guān)注的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。目前認(rèn)為，糖尿病伴發(fā)的牙周炎可在一定程度上影響全身炎癥因子水平、機(jī)體代謝水平及胰島素敏感性，從而加重患者血糖、血脂代謝紊亂。此外，糖尿病患者牙周炎的控制較血糖正常者形勢(shì)更為嚴(yán)峻。業(yè)已證實(shí)，糖尿病患者罹患牙周炎的風(fēng)險(xiǎn)是血糖正常者的3 倍，且血糖未得到良好控制者會(huì)表現(xiàn)出更加嚴(yán)重的牙周炎癥。內(nèi)外因作用下的牙周齦下菌群失調(diào)是誘發(fā)牙周炎的始動(dòng)因素。糖尿病患者牙周炎易感性顯著升高，除與疾病對(duì)牙周修復(fù)機(jī)制的破壞等相關(guān)外，還與該病對(duì)牙周齦下菌群的影響關(guān)系密切。與非糖尿病牙周炎患者相比，糖尿病伴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，多種細(xì)菌出現(xiàn)差異性富集：兼性雙球菌、艾肯菌、月形單胞菌、放線菌、梭桿菌在群落中的比例顯著升高，且部分細(xì)菌如二氧化碳噬纖維菌屬的絕對(duì)計(jì)數(shù)在齦下菌群中有顯著改變[22-23]。這種微生物群落的差異性富集可能與糖尿病患者高血糖導(dǎo)致的齦下菌斑微環(huán)境改變及宿主免疫系統(tǒng)被破壞有關(guān)，提示口腔微生物群落特征可作為反映該疾病狀態(tài)的潛在標(biāo)志。然而，糖尿病通過何種機(jī)制影響牙周菌群、增加牙周炎患病風(fēng)險(xiǎn)尚不明了。

3.6 類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎

類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎是自身免疫性疾病，微生物在其發(fā)生過程中的作用近年來日益受到關(guān)注。最近一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，除腸道微生物外，類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎患者的口腔微生物群落也發(fā)生了顯著性生態(tài)失調(diào)，這種失調(diào)可通過類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎的治療得到糾正，且恢復(fù)程度與患者對(duì)治療的反應(yīng)密切相關(guān)，提示口腔微生物群落為預(yù)測(cè)該疾病的發(fā)生及治療效果提供了重要信息[24]。該研究進(jìn)一步采用口腔及腸道微生物菌群元基因組關(guān)聯(lián)分析，構(gòu)建了準(zhǔn)確率接近100%的分類診斷模型，提示口腔微生物群落對(duì)全身疾病的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后具有極高的敏感性，在全身性疾病的診斷及預(yù)后預(yù)測(cè)中應(yīng)用前景較大[24]。

3.7 動(dòng)脈粥樣硬化斑塊

動(dòng)脈粥樣硬化多由脂肪代謝紊亂、神經(jīng)及血管功能失調(diào)引起大中動(dòng)脈內(nèi)膜出現(xiàn)含膽固醇、類脂肪等黃色物質(zhì)，常有血栓形成、供血障礙等。幾乎所有動(dòng)脈粥樣硬化斑塊中均可檢出口腔共生菌；而牙周袋內(nèi)梭桿菌、鏈球菌、奈瑟菌的水平更是與血漿膽固醇水平密切相關(guān)。目前認(rèn)為，口腔菌群可促進(jìn)血栓形成。此外，口腔細(xì)菌可造成牙周上皮屏障缺損，進(jìn)入血液循環(huán)并影響血管內(nèi)皮細(xì)胞功能，導(dǎo)致內(nèi)皮功能紊亂。因此，口腔細(xì)菌可能參與了動(dòng)脈粥樣硬化斑塊的發(fā)生發(fā)展，具有作為了解該疾病窗口的重要潛能。

3.8 早產(chǎn)

對(duì)胎盤微生物樣本測(cè)序并與人體其他部位微生物組進(jìn)行比對(duì)發(fā)現(xiàn)，胎盤微生物的組成與口腔微生物最為類似[25]，推測(cè)口腔細(xì)菌更容易定植于胎盤，在胎盤局部引起病理效應(yīng)而誘發(fā)早產(chǎn)。為驗(yàn)證這一推測(cè)，有學(xué)者將人唾液和齦下菌斑樣本分別注入鼠的尾靜脈，發(fā)現(xiàn)胎盤中定植的細(xì)菌多為口腔共生菌[26]。

4 口腔微生物與腸道微生物的交互作用

4.1 口腔微生物腸道移位參與系統(tǒng)性疾病發(fā)展

口腔和腸道分別為人體消化道的起始端和末端，成人平均每天產(chǎn)生約1 000 mL唾液，幾乎全部進(jìn)入胃腸道。因此，口腔微生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的微生物有很大機(jī)會(huì)進(jìn)入并定植于腸道，提示唾液微生物群落的移位可在一定程度上影響腸道微生物群落結(jié)構(gòu)的發(fā)展。有研究發(fā)現(xiàn)，肝硬化患者腸道微生物改變主要?dú)w因于大量口腔細(xì)菌的侵入。唾液鏈球菌是口腔早期定植菌，可定植于腸道中，下調(diào)小腸上皮細(xì)胞的核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)，在腸道炎癥反應(yīng)和內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用。Zhang等[27]通過對(duì)肝硬化和肝硬化并發(fā)肝性腦病患者的糞便微生物群落進(jìn)行16S rRNA序列分析，發(fā)現(xiàn)唾液鏈球菌可移位至肝硬化患者腸道并過度增殖，是肝硬化和肝硬化并發(fā)肝性腦病的重要誘因。白念珠菌在義齒性口炎的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，Sugita等[28]將其接種至無菌鼠口腔中，在小鼠糞便中檢測(cè)到該菌，發(fā)現(xiàn)其在腸道中的定植與易感人群的食物過敏密切相關(guān)。有學(xué)者通過問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)，不良口腔衛(wèi)生保健行為可改變口腔菌叢，引起腸道微生物失衡，導(dǎo)致炎癥性腸病(inflammatory bowel disease，IBD)的發(fā)生。

4.2 腸道微生物通過間接作用影響口腔微生態(tài)群落組成

腸道微生物幾乎不能在口腔定植。He等[29]在小鼠口腔內(nèi)成功建立了一個(gè)包含10種以上細(xì)菌的穩(wěn)定微生物群落，該群落可識(shí)別大腸埃希菌表面脂多糖，產(chǎn)生H2O2，從而抵御小鼠腸道來源大腸埃希菌或外源接種的大腸埃希菌標(biāo)準(zhǔn)株在口腔的定植。盡管如此，腸道微生物可間接影響口腔微生物群落結(jié)構(gòu)。IBD被公認(rèn)為是腸道菌群紊亂導(dǎo)致宿主免疫反應(yīng)改變，進(jìn)而引起的炎癥反應(yīng)。IBD患者常伴有唾液微生物組成變化和相應(yīng)口腔癥狀，提示病理狀態(tài)下腸道微生物可能通過影響宿主免疫而間接影響口腔微生物群落組成[30]。

4.3 口腔與腸道微生物共同參與疾病進(jìn)展

Armingohar等[31]發(fā)現(xiàn)，伴有牙周炎的血管疾病患者中細(xì)菌數(shù)量和多樣性比不伴有牙周炎的血管疾病患者多，樣本中不僅存在大量口腔共生菌，還頻繁檢測(cè)出腸桿菌，提示腸道微生物和口腔微生物均可能參與血管疾病的發(fā)生。目前已有大量研究證實(shí)，牙周微生物與動(dòng)脈粥樣硬化發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。近期有學(xué)者發(fā)現(xiàn)腸道微生物也參與其中：應(yīng)用細(xì)菌16S rRNA測(cè)序深入分析斑塊中的細(xì)菌組成，發(fā)現(xiàn)所有斑塊中常見細(xì)菌種類可在同一個(gè)體口腔及腸道樣本中檢出，表明斑塊中細(xì)菌來源除口腔外，還有腸道?？谇缓湍c道中某些細(xì)菌門類與患者血漿膽固醇水平相關(guān)，提示口腔和腸道微生物群落與動(dòng)脈粥樣硬化的生物標(biāo)記有一定關(guān)聯(lián)。目前認(rèn)為，口腔致病菌，尤其是牙周“紅色復(fù)合”導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、生態(tài)失衡和膽固醇水平變化與心血管疾病的發(fā)生密切相關(guān)。此外，腸道微生物可通過調(diào)控肥胖、胰島素抗性、血脂濃度等心血管疾病的高危因素，參與此類疾病的發(fā)生發(fā)展。

5 結(jié)語

微生物與人類共生共息。口腔微生物組成結(jié)構(gòu)、功能的平衡狀態(tài)與人類健康和疾病的關(guān)系日益明朗。高通量測(cè)序技術(shù)及生物信息學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展使得全面而深度研究口腔微生物組成為可能。由于人體是由人自身細(xì)胞及定植于人體內(nèi)部及表面的微生物共同組成的一個(gè)“超級(jí)復(fù)合體”，對(duì)影響人體功能及健康狀態(tài)的第二基因組的重要組成部分——口腔微生物組進(jìn)行系統(tǒng)性、群落性和差異性研究，必將為“精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)”在口腔醫(yī)學(xué)中的發(fā)展帶入更多的思路。然而，必須清楚認(rèn)識(shí)到，與腸道微生物組研究相比，口腔微生物組的研究尚處于初級(jí)階段，大量研究集中于對(duì)微生物多樣性的發(fā)掘，較少涉及群落功能及宿主遺傳背景、生活方式及生平功能性事件對(duì)口腔微生物組的影響，這些資料的缺乏極大影響了人們對(duì)口腔微生物組的全面認(rèn)識(shí)。此外，在HMP等微生物宏基因組學(xué)研究項(xiàng)目推動(dòng)下，利用高通量測(cè)序技術(shù)對(duì)口腔微生物群落的認(rèn)識(shí)得以不斷深入，并獲得了海量大數(shù)據(jù)信息。如何有效地將生物學(xué)大數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的臨床診療手段，進(jìn)而為患者提供有效的個(gè)體化醫(yī)療服務(wù)，尚有大量問題亟待解決，成為制約后續(xù)轉(zhuǎn)化研究的關(guān)鍵。

[1] Ghannoum MA, Jurevic RJ, Mukherjee PK, Cui F, Sikaroodi M, Naqvi A, Gillevet PM. Characterization of the oral fungal microbiome (mycobiome) in healthy individuals [J]. PLoS Pathog, 2010, 6(1): e1000713.

[2] 張慧翼, 萬呼春. 古菌與牙周病的關(guān)系 [J]. 國際口腔醫(yī)學(xué)雜志, 2008, 35(Suppl): 134-136.

[3] Zaura E, Keijser BJ, Huse SM, Crielaard W. Defining the healthy “core microbiome” of oral microbial communities [J]. BMC Microbiol, 2009, 9: 259. doi: 10.1186/1471-2180-9-259.

[4] Xu X, He J, Xue J, Wang Y, Li K, Zhang K, Guo Q, Liu X, Zhou Y, Cheng L, Li M, Li Y, Li Y, Shi W, Zhou X. Oral cavity contains distinct niches with dynamic microbial communities [J]. Environ Microbiol, 2015, 17(3): 699-710.

[5] Kanasi E, Dewhirst FE, Chalmers NI, Kent R Jr, Moore A, Hughes CV, Pradhan N, Loo CY, Tanner AC. Clonal analysis of the microbiota of severe early childhood caries [J]. Caries Res, 2010, 44(5): 485-497.

[6] Tanner AC, Kent RL Jr, Holgerson PL, Hughes CV, Loo CY, Kanasi E, Chalmers NI, Johansson I. Microbiota of severe early childhood caries before and after therapy [J]. J Dent Res, 2011, 90(11): 1298-1305.

[7] Ling Z, Kong J, Jia P, Wei C, Wang Y, Pan Z, Huang W, Li L, Chen H, Xiang C. Analysis of oral microbiota in children with dental caries by PCR-DGGE and barcoded pyrosequencing [J]. Microb Ecol, 2010, 60(3): 677-690.

[8] Becker MR, Paster BJ, Leys EJ, Moeschberger ML, Kenyon SG, Galvin JL, Boches SK, Dewhirst FE, Griffen AL. Molecular analysis of bacterial species associated with childhood caries [J]. J Clin Microbiol, 2002, 40(3): 1001-1009.

[9] Gross EL, Leys EJ, Gasparovich SR, Firestone ND, Schwartzbaum JA, Janies DA, Asnani K, Griffen AL. Bacterial 16S sequence analysis of severe caries in young permanent teeth [J]. J Clin Microbiol, 2010, 48(11): 4121-4128.

[10] Teng F, Yang F, Huang S, Bo C, Xu ZZ, Amir A, Knight R, Ling J, Xu J. Prediction of early childhood caries via spatial-temporal variations of oral microbiota [J]. Cell Host Microbe, 2015, 18(3): 296-306.

[11] Siqueira JF Jr. Endodontic infections: concepts, paradigms, and perspectives [J]. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod, 2002, 94(3): 281-293.

[12] Siqueira JF Jr, R?as IN. Community as the unit of pathogenicity: an emerging concept as to the microbial pathogenesis of apical periodontitis [J]. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod, 2009, 107(6): 870-878.

[13] Siqueira JF Jr, R?as IN. Diversity of endodontic microbiota revisited [J]. J Dent Res, 2009, 88(11): 969-981.

[14] Griffen AL, Beall CJ, Campbell JH, Firestone ND, Kumar PS, Yang ZK, Podar M, Leys EJ. Distinct and complex bacterial profiles in human periodontitis and health revealed by 16S pyrosequencing [J]. ISME J, 2012, 6(6): 1176-1185.

[15] Huang S, Li R, Zeng X, He T, Zhao H, Chang A, Bo C, Chen J, Yang F, Knight R, Liu J, Davis C, Xu J. Predictive modeling of gingivitis severity and susceptibility via oral microbiota [J]. ISME J, 2014, 8(9): 1768-1780.

[16] Huang S, Li Z, He T, Bo C, Chang J, Li L, He Y, Liu J, Charbonneau D, Li R, Xu J. Microbiota-based signature of gingivitis treatments: a randomized study [J]. Sci Rep, 2016, 6: 24705. doi: 10.1038/srep24705.

[17] Huang S, Yang F, Zeng X, Chen J, Li R, Wen T, Li C, Wei W, Liu J, Chen L, Davis C, Xu J. Preliminary characterization of the oral microbiota of Chinese adults with and without gingivitis [J]. BMC Oral Health, 2011, 11: 33. doi: 10.1186/1472-6831-11-33.

[18] Li Y, He J, He Z, Zhou Y, Yuan M, Xu X, Sun F, Liu C, Li J, Xie W, Deng Y, Qin Y, Van Nostrand JD, Xiao L, Wu L, Zhou J, Shi W, Zhou X. Phylogenetic and functional gene structure shifts of the oral microbiomes in periodontitis patients [J]. ISME J, 2014, 8(9): 1879-1891.

[19] Hooper SJ, Crean SJ, Lewis MA, Spratt DA, Wade WG, Wilson MJ. Viable bacteria present within oral squamous cell carcinoma tissue [J]. J Clin Microbiol, 2006, 44(5): 1719-1725.

[20] Pushalkar S, Ji X, Li Y, Estilo C, Yegnanarayana R, Singh B, Li X, Saxena D. Comparison of oral microbiota in tumor and non-tumor tissues of patients with oral squamous cell carcinoma [J]. BMC Microbiol, 2012, 12: 144. doi: 10.1186/1471-2180-12-144.

[21] Krogh P, Hald B, Holmstrup P. Possible mycological etiology of oral mucosal cancer: catalytic potential of infecting Candida aibicans and other yeasts in production of N-nitrosobenzylmethylamine [J]. Carcinogenesis, 1987, 8(10): 1543-1548.

[22] Casarin RC, Barbagallo A, Meulman T, Santos VR, Sallum EA, Nociti FH, Duarte PM, Casati MZ, Gon?alves RB. Subgingival biodiversity in subjects with uncontrolled type-2 diabetes and chronic periodontitis [J]. J Periodontal Res, 2013, 48(1): 30-36.

[23] Zhou M, Rong R, Munro D, Zhu C, Gao X, Zhang Q, Dong Q. Investigation of the effect of type 2 diabetes mellitus on subgingival plaque microbiota by high-throughput 16S rDNA pyrosequencing [J]. PLoS One, 2013, 8(4): e61516.

[24] Zhang X, Zhang D, Jia H, Feng Q, Wang D, Liang D, Wu X, Li J, Tang L, Li Y, Lan Z, Chen B, Li Y, Zhong H, Xie H, Jie Z, Chen W, Tang S, Xu X, Wang X, Cai X, Liu S, Xia Y, Li J, Qiao X, Al-Aama JY, Chen H, Wang L, Wu QJ, Zhang F, Zheng W, Li Y, Zhang M, Luo G, Xue W, Xiao L, Li J, Chen W, Xu X, Yin Y, Yang H, Wang J, Kristiansen K, Liu L, Li T, Huang Q, Li Y, Wang J. The oral and gut microbiomes are perturbed in rheumatoid arthritis and partly normalized after treatment [J]. Nat Med, 2015, 21(8): 895-905.

[25] Aagaard K, Ma J, Antony KM, Ganu R, Petrosino J, Versalovic J. The placenta harbors a unique microbiome [J]. Sci Transl Med, 2014, 6(237): 237ra65. doi: 10.1126/scitranslmed.3008599.

[26] Fardini Y, Chung P, Dumm R, Joshi N, Han YW. Transmission of diverse oral bacteria to murine placenta: evidence for the oral microbiome as a potential source of intrauterine infection [J]. Infect Immun, 2010, 78(4): 1789-1796.

[27] Zhang Z, Zhai H, Geng J, Yu R, Ren H, Fan H, Shi P. Large-scale survey of gut microbiota associated with MHE via 16S rRNA-based pyrosequencing [J]. Am J Gastroenterol, 2013, 108(10): 1601-1611.

[28] Sugita R, Hata E, Miki A, Andoh R, Umeda C, Takemura N, Sonoyama K. Gut colonization by Candida albicans inhibits the induction of humoral immune tolerance to dietary antigen in BALB/c mice [J]. Biosci Microbiota Food Health, 2012, 31(4): 77-84.

[29] He X, McLean JS, Guo L, Lux R，Shi W. The social structure of microbial community involved in colonization resistance [J]. ISME J, 2014, 8(3): 564-574.

[30] Said HS, Suda W, Nakagome S, Chinen H, Oshima K, Kim S, Kimura R, Iraha A, Ishida H, Fujita J, Mano S, Morita H, Dohi T, Oota H, Hattori M. Dysbiosis of salivary microbiota in inflammatory bowel disease and its association with oral immunological biomarkers [J]. DNA Res, 2014, 21(1): 15-25.

[31] Armingohar Z, J?rgensen JJ, Kristoffersen AK, Abesha-Belay E, Olsen I. Bacteria and bacterial DNA in atherosclerotic plaque and aneurysmal wall biopsies from patients with and without periodontitis [J]. J Oral Microbiol, 2014, 6: 23408. doi: 10.3402/jom.v6.23408.

. ZHOU Xuedong, E-mail: zhouxd@scu.edu.cn

The oral microbiota and human health

HE Jinzhi, XU Xin, ZHOU Xuedong

State Key Laboratory of Oral Diseases, Department of Operative Dentistry and Endodontics, West China College/Hospital of Stomatology, Sichuan University, Chengdu 610041, China

The collective of microflora inhabiting human mouth is called oral microbiota. Increasing evidence has proven that oral microbiota is highly associated with not only oral but also systematic diseases. Comprehensive knowledge of oral microbiota has been obtained after the launch of Human Microbiome Project, as well as some other microbial metagenomic projects. This paper reviewed the latest research on composition, succession, and potential impacts of oral microbiota on systemic diseases and health.

Oral microbiota; Oral disease; Systematic disease; Gut microbiota

國家自然科學(xué)基金(81600874、81430011、81670978)

周學(xué)東

2016-07-27)