楊志雷 劉寶盈

鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院口腔科 鄭州 450052

齲病是在以細(xì)菌為主的多種因素影響下，牙體硬組織發(fā)生慢性進(jìn)行性破壞的一種疾病，人類長期的齲病防控努力依然沒有減輕該疾病的全球負(fù)擔(dān)[1]。在全球范圍內(nèi)，約有24.3億人受到齲病不同程度的影響[2]。在中國，2015年第四次全國口腔流行病學(xué)調(diào)查[3]結(jié)果顯示：5歲兒童乳牙患齲率為70.9%，12歲兒童恒牙患齲率為34.5%，35～44歲中年人患齲率為89.0%，65～74歲老年人患齲率為98.0%，且患齲情況呈現(xiàn)上升態(tài)勢。

長期以來，基于傳統(tǒng)致齲菌理論的防治手段并不能有效降低齲病的發(fā)病率，這不禁引發(fā)人們對(duì)齲病病因的再思考。近年來，口腔微生態(tài)失衡理論在齲病致病理論中受到越來越多的關(guān)注。生態(tài)菌斑學(xué)說的提出，為齲病的病因提供了新見解，進(jìn)而對(duì)探索建立高效的齲病的防治策略指明了方向[4-5]。本文將對(duì)齲病牙菌斑微生態(tài)相關(guān)方面的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 齲病病因探索歷程

一直以來，對(duì)齲病病因的探索從未停止。早在1890年，Miller便提出齲病是由細(xì)菌引起的感染性疾?。欢蟆八穆?lián)因素學(xué)說”進(jìn)一步強(qiáng)調(diào)細(xì)菌是齲病發(fā)生的先決條件[6]。針對(duì)齲病的微生物因素，“特異性菌斑學(xué)說”和“非特異性菌斑學(xué)說”分別強(qiáng)調(diào)了單個(gè)致齲菌及整體微生物在齲病發(fā)生、發(fā)展中的作用[7-11]，然而長期以來基于這兩種學(xué)說的齲病防治策略并不能有效降低齲病的發(fā)病率，齲病病因有待進(jìn)一步考證。

20世紀(jì)90年代初期，生態(tài)菌斑學(xué)說首次提出，將齲病病因的探索引向一個(gè)全新的方向[12]。與此同時(shí)，伴隨著以16S核糖體RNA（ribosomal RNA，rRNA）基因?yàn)榛A(chǔ)的高通量測序技術(shù)的迅速發(fā)展與成熟，為從菌群微生態(tài)方面探究齲病病因提供了可能，齲病微生態(tài)研究得以快速發(fā)展。2000年以來，新興的“生態(tài)菌斑學(xué)說”越來越廣泛獲得認(rèn)同[13]，即將菌斑當(dāng)作一個(gè)整體來看待其所表現(xiàn)出來的生物學(xué)行為。由此對(duì)細(xì)菌微生物在齲病發(fā)生、發(fā)展中的作用升華到從整體菌群微生態(tài)平衡方面考量[14-15]，支持齲病是一種多菌種感染性疾病，齲病的發(fā)生是由多種因素導(dǎo)致的牙面菌斑生物膜的菌群微生態(tài)失衡，向產(chǎn)酸、耐酸的菌群傾斜所介導(dǎo)的?！吧鷳B(tài)菌斑學(xué)說”為齲病病因的研究及高效齲病防治策略的探索提供了新的切入點(diǎn)。

2 齲病牙菌斑微生態(tài)

2.1 齲病牙菌斑微生態(tài)的組成

齲病牙菌斑微生態(tài)是由菌斑微生物群體、其所處環(huán)境及微生物在所處環(huán)境的功能活動(dòng)組成。

研究[16-17]表明，在口腔中發(fā)現(xiàn)的微生物達(dá)700多種，這些微生物包括細(xì)菌、真菌、病毒、古生菌以及原生動(dòng)物。由于個(gè)體生活的環(huán)境、年齡、遺傳、生活方式具有差異，每個(gè)個(gè)體口腔所含微生物種類有所不同，平均每個(gè)個(gè)體含有100～200種微生物[18]。

齲病牙菌斑所處環(huán)境即菌斑所附著區(qū)的固有口腔環(huán)境，其環(huán)境特征包括溫度、濕度、氧氣條件、pH值、氧化還原電位、營養(yǎng)和代謝產(chǎn)物、局部解剖形態(tài)及組織結(jié)構(gòu)等。除局部解剖形態(tài)及組織結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定外，其他環(huán)境特征隨著個(gè)體及微生物的活動(dòng)不斷變化。

微生物群的功能活動(dòng)即在菌斑環(huán)境下，微生物體進(jìn)行的一系列轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)合成、代謝與物種間交流等活動(dòng)。菌群微生物的功能活動(dòng)依賴于菌斑環(huán)境，又反作用于菌斑環(huán)境，影響其結(jié)構(gòu)特征。

2.2 齲病牙菌斑微生物的組成

菌斑微生物的組成具有個(gè)體、時(shí)間及空間特異性，不同地區(qū)、不同生活環(huán)境、不同生活方式的不同個(gè)體之間菌斑微生物具有顯著差異；同一個(gè)體在不同年齡、不同口腔部位及不同患病狀態(tài)之間菌斑微生物同樣存在顯著差異[19-20]。因此，對(duì)齲病牙菌斑微生物組成的闡述應(yīng)建立在不同的年齡、患病狀態(tài)等之上。

微生物多樣性等是描述菌斑微生物組成常用的參數(shù)。所謂微生物多樣性，即指在一個(gè)微生物集合群落中，眾多不同類型微生物的變化以及它們之間相對(duì)的豐度，包含物種豐度和物種均勻度2個(gè)構(gòu)件。物種豐度即群落中物種的數(shù)量，反映群落中所含物種種類的多少；物種均勻度則是指群落中物種種群量的大小，反映群落中各物種含量的相對(duì)比例及均勻程度。

為探尋齲病牙菌斑微生物組成的規(guī)律，近年來“核心微生物”、“核心菌群”、“核心微生物組”等概念在眾多研究[21-23]中被提及，其叫法不一，但均指在特定人群菌斑中共存的一些微生物，可能與健康或齲病存在一定的關(guān)系。而“齲病相關(guān)微生物”則是指定植在口腔中的微生物中與齲病的發(fā)生、發(fā)展有關(guān)的一些微生物，它們能夠有規(guī)律地組合，并可能具備產(chǎn)酸、耐酸等特性[24]。

2.2.1 乳牙列期齲病牙菌斑微生物組成 早期兒童齲（early childhood caries）是兒童最為常見的疾病，是該階段乳牙齲病的主要表現(xiàn)形式，其發(fā)病率高、破壞性大、治療難度高[25]，受到廣泛關(guān)注，對(duì)于兒童齲病的研究大部分均圍繞其展開。

Ling等[26]通過焦磷酸測序技術(shù)，對(duì)60名3～6歲健康及患有早期兒童齲的兒童進(jìn)行研究，在牙菌斑中共檢測出屬于10個(gè)菌門的200多個(gè)菌屬，齲病與健康個(gè)體具有相同的8個(gè)主要菌門，即擬桿菌門、厚壁菌門、變形菌門、放線菌門、梭桿菌門、螺旋體門和候選菌門TM7及SR1，但不同個(gè)體具有的各菌門及各菌屬間的相對(duì)豐度不同；在齲病個(gè)體菌斑中，鏈球菌屬、韋榮球菌屬、放線菌屬、顆粒鏈菌屬、硫單胞菌屬的相對(duì)豐度較高，與齲病的發(fā)生有關(guān)；與健康個(gè)體相比，齲病個(gè)體的物種豐度相對(duì)較低。而Teng等[27]則發(fā)現(xiàn)，來自共生菌的鏈球菌屬、普雷沃氏菌屬和細(xì)孔菌屬在早期兒童齲患者中過度豐富，導(dǎo)致了齲病的發(fā)生，并且普雷沃氏菌屬可以作為檢測早期兒童齲的標(biāo)志物，不受年齡的影響。

嚴(yán)重早期兒童齲（severe early childhood caries）病損更嚴(yán)重，相關(guān)研究[28-29]表明，相對(duì)于早期兒童齲，其菌斑微生物多樣性進(jìn)一步降低。在屬水平上，除與早期兒童齲共有的鏈球菌屬和放線菌屬外，卟啉單胞菌屬也被發(fā)現(xiàn)與嚴(yán)重早期兒童齲個(gè)體之間存在很強(qiáng)的相關(guān)性；而從種水平上觀察，變異鏈球菌、內(nèi)氏放線菌、馬氏棒狀桿菌、口腔卟啉單胞菌、毛螺旋菌（G-3）、丙酸桿菌、月形單胞菌、福氏新月形單胞菌、消化鏈球菌、TM7、韋榮球菌（G-1）等在齲病個(gè)體中豐度增加，與齲病發(fā)生存在相關(guān)性。

為進(jìn)一步明確在早期兒童齲發(fā)生、發(fā)展過程中菌斑微生物組成及結(jié)構(gòu)的變化，研究者開始采用縱向研究進(jìn)行探索。Xu等[30]對(duì)144名基線時(shí)健康的3歲兒童進(jìn)行為期1年的縱向研究，結(jié)果表明健康個(gè)體的菌斑微生物物種組成未隨著時(shí)間推移發(fā)生顯著變化，而齲病的發(fā)生卻伴隨著菌斑微生物群落的多樣性降低、均勻度增加，物種間相互關(guān)系增強(qiáng)，聯(lián)系更加緊密；與橫斷面研究結(jié)果一致，齲病菌斑與健康菌斑中“核心菌群”相似，即具有共同的主要菌門，但在齲病個(gè)體中鏈球菌屬、普雷沃氏菌屬等的相對(duì)豐度較高，被認(rèn)為是齲相關(guān)菌種。然而有部分縱向研究[31-32]表明，隨著兒童齲病的發(fā)生，雖然菌群的均勻度增加，但物種的豐度卻保持相對(duì)穩(wěn)定，健康與齲病個(gè)體之間物種多樣性無顯著差異。導(dǎo)致這種不一致結(jié)論出現(xiàn)可能的原因包括：不同研究所處地域不同、樣本納入標(biāo)準(zhǔn)不同、選擇的微生物分析方法不同等。

2.2.2 替牙列期齲病牙菌斑微生物組成 該時(shí)期兒童口腔具有特殊的局部環(huán)境，即混合牙列，決定了其不一樣的微生物特征。Xu等[22]在40名6～8歲健康和患齲兒童的菌斑中檢測到的物種屬于18個(gè)菌門，較乳牙期的研究具有更豐富的物種組成；另外，發(fā)現(xiàn)放線菌屬和鏈球菌屬的豐度在齲病組明顯高于健康組，被認(rèn)為是齲病發(fā)生的相關(guān)“核心菌群”。然而另有研究[33]表明，對(duì)于替牙期兒童，二氧化碳噬纖維菌屬、彎曲菌屬、月形單胞菌屬、類桿菌屬、Parvimonas在齲活躍組具有更高的檢出率。對(duì)該階段的相關(guān)研究較少，僅存在少量散在報(bào)道，有關(guān)研究有待進(jìn)一步開展。

2.2.3 年輕恒牙列期齲病牙菌斑微生物組成 1項(xiàng)針對(duì)15～17歲青少年牙菌斑的研究[23]結(jié)果顯示，在88名有齲及無齲青少年牙菌斑中共檢測到401個(gè)物種，較之乳牙期和替牙期研究檢測出的菌斑物種豐度進(jìn)一步提高；相對(duì)于無齲組，齲病組具有更低的物種豐度。另外，該研究還發(fā)現(xiàn)，在未接受日?？谇恢委熀皖A(yù)防措施的人群中，變異鏈球菌和表兄鏈球菌普遍存在，與齲病發(fā)生具有相關(guān)性，“核心微生物”的概念并不適用，因?yàn)辇x病相關(guān)微生物并非是占據(jù)絕大多數(shù)的主要物種，除變異鏈球菌和表兄鏈球菌外，乳酸桿菌、放線菌、雙歧桿菌等產(chǎn)酸菌均能參與齲病的發(fā)生，不同個(gè)體可具有不同產(chǎn)酸、耐酸菌的組合。

為探究不同齲壞程度菌斑微生物間組成的差異，Aas等[11]對(duì)年輕恒牙列期的完整釉質(zhì)表面、齲白斑、淺牙本質(zhì)齲及深牙本質(zhì)齲的菌斑進(jìn)行微生物測序，共發(fā)現(xiàn)屬于8個(gè)菌門的197個(gè)菌屬，其中變異鏈球菌、韋榮球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌、丙酸桿菌、放線菌屬及奇異菌屬在齲病的發(fā)生中發(fā)揮重要作用，這與其他一些研究[34-35]結(jié)論相似；在不同齲損程度中，早期齲損的組成更為復(fù)雜，并擁有較高的放線菌水平，晚期齲損中乳酸桿菌水平更高；此外，在10%的齲病個(gè)體中并未發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌，這說明變異鏈球菌并非導(dǎo)致齲病的唯一菌種，具有產(chǎn)酸、耐酸功能的微生物均有可能參與齲病的發(fā)生，不同齲病個(gè)體可具有不同齲相關(guān)微生物組成。

2.2.4 成年人齲病牙菌斑微生物組成 He等[36]采集了37名有齲及無齲成年人牙菌斑，應(yīng)用16S rRNA測序技術(shù)進(jìn)行分析，齲病患者的微生物群落具有更高的均勻性和個(gè)體間變異，但其生態(tài)網(wǎng)絡(luò)卻相對(duì)簡單，韋榮球菌屬、放線菌屬、顆粒鏈菌屬、纖毛菌屬、硫單胞菌屬以及普雷沃氏菌屬在齲病組具有更高的豐度，與齲病的發(fā)生密切相關(guān)。

Xiao等[37]對(duì)健康和患有較低程度齲?。x失補(bǔ)牙數(shù)DMFT≤4）、中等程度齲?。?＜DMFT＜8）及嚴(yán)重齲?。―MFT≥8）的成年人牙菌斑進(jìn)行研究，共453個(gè)菌種被檢測到，反映出物種豐度較年輕恒牙列期進(jìn)一步提高；發(fā)現(xiàn)齲病個(gè)體微生物多樣性較健康者低，且隨著齲病嚴(yán)重程度的增加微生物多樣性逐漸降低，這與其他研究[38-39]結(jié)果相一致，一些菌屬（如奇異菌屬、短小桿菌屬、乳酸桿菌、優(yōu)桿菌屬、蒼白桿菌屬、假單胞菌屬、根瘤菌屬、擬桿菌屬、石胡荽屬、擬普雷沃氏菌屬、彎曲菌屬、巨型球菌屬、支原體）在齲病個(gè)體中明顯增多，被認(rèn)為是齲病相關(guān)菌；還發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌在深層牙本質(zhì)齲中含量較釉質(zhì)齲和齲白斑高，與其他相似研究[11]結(jié)果共同說明，同一個(gè)體在不同齲壞程度下可具有不同的微生物組成。另有研究[40-42]表明，對(duì)于不同程度的齲齒，含微生物種類最多的是開放性牙本質(zhì)齲，其次是隱匿性牙本質(zhì)齲，最少的是釉質(zhì)齲。這些結(jié)果共同說明不同個(gè)體、不同程度齲齒含有不同微生物組成，不同菌群的組成能造成共同的結(jié)果，即齲病的發(fā)生。

2.2.5 老年人齲病牙菌斑微生物組成 Jiang等[43]對(duì)老年人健康及齲病牙菌斑進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)在46位個(gè)體菌斑中共檢測到305種微生物，其中疣微菌屬、叢毛單胞菌屬和巨型球菌屬在齲病個(gè)體中豐度較高，被認(rèn)為與老年人齲病的發(fā)生有關(guān)。

根面齲是老年人齲病主要的表現(xiàn)形式，因齲病發(fā)生部位特殊，其菌斑微生物的組成也具有特殊性。Preza等[44]在21例老年人根面齲中發(fā)現(xiàn)了8個(gè)菌門的245個(gè)菌種，其中變異鏈球菌、乳酸桿菌、放線菌、奇異菌、奧爾森菌、假細(xì)菌、丙酸桿菌和月形單胞菌均與老年人根面齲的發(fā)生有關(guān)；測序分析表明，不同個(gè)體之間微生物的組成具有顯著差異，不同個(gè)體可以具有不同的齲病相關(guān)微生物組成，且齲病組的微生物多樣性明顯低于健康組。然而Chen等[45]利用454焦磷酸測序?qū)?2個(gè)健康及根面齲牙菌斑進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)老年根面齲患者與健康對(duì)照組在生物量、物種豐富度和物種多樣性方面沒有顯著差異，但是基于菌群組成結(jié)構(gòu)的β-多樣性在兩組之間具有顯著差異，且根面齲組具有更高的變異性。

總體而言，齲病牙菌斑具有豐富的微生物組成，菌斑微生物多樣性隨著年齡增加而增多[38]；齲病的發(fā)生伴隨著微生物多樣性的降低、物種均勻度增加[23,28-29,36,38-39,44,46-49]；齲壞程度越高，微生物多樣性就越低[11,37-39]。不同個(gè)體及同一個(gè)體不同程度的齲壞可具有不同的齲病相關(guān)微生物組成和微生物多樣性，除變異鏈球菌外，許多新發(fā)現(xiàn)菌種均被證明與齲病發(fā)生存在相關(guān)性，而變異鏈球菌并不是齲病發(fā)生必不可少的菌種，有些齲病個(gè)體并不含有變異鏈球菌，部分個(gè)體即使含有相對(duì)豐度也較低，僅達(dá)菌群總量的0.7%～1.6%[40-41]。健康與齲病菌群的主要區(qū)別在于：齲病發(fā)生過程中選擇產(chǎn)酸與耐酸菌，而不是包括核心微生物組在內(nèi)的主要微生物群[50]。齲病發(fā)生過程選擇的產(chǎn)酸與耐酸菌是正常共生菌的一部分，即使在健康狀況下其相對(duì)豐度非常低，但齲病的發(fā)生伴隨著其相對(duì)豐度增高及酸敏感菌相對(duì)豐度的降低甚至消失[51]。微生物領(lǐng)域中很多物種均具有產(chǎn)酸、耐酸的能力，然而到目前為止，在口腔中檢測到的可能的產(chǎn)酸、耐酸菌包括變異鏈球菌、表兄鏈球菌、乳酸桿菌、放線菌、雙歧桿菌、奇異菌、丙酸桿菌和月形單胞菌等，其中只有變異鏈球菌、乳酸桿菌、雙歧桿菌的產(chǎn)酸與耐酸能力得到明確驗(yàn)證，被認(rèn)為是齲病最相關(guān)的產(chǎn)酸、耐酸菌[52]，大量齲病相關(guān)的產(chǎn)酸、耐酸菌有待進(jìn)一步開發(fā)。

以上這些對(duì)齲病相關(guān)微生物的研究證明了齲齒菌斑生物膜具有復(fù)雜的微生物組成，新的齲病相關(guān)微生物不斷被發(fā)現(xiàn)，說明齲病相關(guān)微生物不僅限于變異鏈球菌、放線菌及乳酸桿菌等傳統(tǒng)致齲菌，進(jìn)一步深化了對(duì)生態(tài)菌斑學(xué)說的認(rèn)識(shí)。然而截至目前，相關(guān)研究的人群主要集中在學(xué)齡期兒童、青少年以及成年人，部分年齡段存在欠缺，如替牙期兒童，相關(guān)研究有待進(jìn)一步開展。另外，各研究結(jié)果之間具有較高的異質(zhì)性，一方面這可能取決于口腔微生態(tài)本身的復(fù)雜性，另一方面可能是因?yàn)椴煌难芯吭诘赜颉⑷巳?、樣本量、取樣部位、取樣方法、微生物分析方法、統(tǒng)計(jì)學(xué)分析等方面各有不同。

2.3 齲病牙菌斑微生物的功能活動(dòng)

微生物群落是一種功能單位，不同的微生物群落可以發(fā)揮相同的功能，同一種微生物在不同的環(huán)境或微生物群落中可以發(fā)揮不同的功能[17,53]，因此對(duì)菌斑微生態(tài)的研究只討論微生物的組成結(jié)構(gòu)是不夠的，必須同時(shí)探討其功能活動(dòng)特點(diǎn)，才能對(duì)菌斑微生態(tài)有一個(gè)全面的了解。

如前所述，不同齲病個(gè)體可以具有不同的齲病牙菌斑微生物組成，但均導(dǎo)致了共同的結(jié)果（即齲?。┑陌l(fā)生，說明在齲病牙菌斑中進(jìn)行著相似的功能活動(dòng)。隨著宏基因組學(xué)、宏轉(zhuǎn)錄組學(xué)、宏蛋白質(zhì)組學(xué)及宏代謝組學(xué)的研究與應(yīng)用，對(duì)齲病牙菌斑微生態(tài)中微生物的功能活動(dòng)有了一定的了解。

在正常情況下，菌斑微生態(tài)內(nèi)各微生物間相互協(xié)調(diào)，保持動(dòng)態(tài)平衡。菌斑內(nèi)含有相關(guān)微生物如變異鏈球菌等，能夠代謝碳水化合物，產(chǎn)生有機(jī)酸和細(xì)胞外多糖。乳酸是這些有機(jī)酸中酸性最強(qiáng)者，同時(shí)細(xì)胞外多糖能將有機(jī)酸限制在菌斑生物膜內(nèi)，使菌斑內(nèi)維持較低的pH水平[36,54]。與此同時(shí)，pH下降引起唾液鏈球菌等代謝菌斑內(nèi)的精氨酸和尿素產(chǎn)生氨和二氧化碳；血鏈球菌等通過代謝產(chǎn)生過氧化氫；韋榮球菌等將乳酸代謝成較弱的酸；相關(guān)微生物將硝酸鹽還原為亞硝酸鹽，當(dāng)pH低于5時(shí)，亞硝酸鹽能夠分解為一氧化氮，這些負(fù)反饋調(diào)節(jié)機(jī)制均能緩沖碳水化合物代謝產(chǎn)生的酸，維持菌斑內(nèi)pH的穩(wěn)定[17,19,55-57]。當(dāng)大量頻繁攝入碳水化合物或唾液的流速減低時(shí)，大量有機(jī)酸生成，超過了菌斑的緩沖能力，則導(dǎo)致pH持續(xù)降低，當(dāng)pH低于5.5時(shí)，牙齒脫礦超過再礦化，齲齒形成[58-59]。

生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析顯示，齲病牙菌斑的生態(tài)網(wǎng)較健康菌斑簡單，但其物種均勻度較健康組高；微生物間的聯(lián)系更加緊密，但負(fù)性鏈接減少，表明物種間拮抗作用減低[30,36]，這與Murray等[60]發(fā)現(xiàn)的齲病相關(guān)微生物間協(xié)同作用增強(qiáng)的結(jié)論相一致。

宏基因組研究[36]發(fā)現(xiàn)，有機(jī)酸合成相關(guān)基因（如編碼1-磷酸果糖激酶和乳酸脫氫酶的基因）在齲齒菌斑中具有更高的豐度；而鳥氨酸氨基甲酰轉(zhuǎn)移酶基因在齲齒菌斑中的豐度較健康者低，該基因表達(dá)產(chǎn)物有利于氨基酸代謝產(chǎn)氨（如精氨酸代謝等）。研究[61]顯示，齲病個(gè)體中編碼單糖及雙糖的基因組轉(zhuǎn)錄本是菌斑生物膜轉(zhuǎn)錄本的主要組成部分。另外，在齲病牙菌斑中抗菌活性相關(guān)基因（編碼細(xì)菌素等）、degS、degQ、胞質(zhì)周應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)基因（編碼莢膜和細(xì)胞外多糖等）以及應(yīng)激反應(yīng)相關(guān)基因（編碼桿菌肽等）的表達(dá)較健康組明顯增加[62]。這些基因相對(duì)豐度的改變，表明齲病牙菌斑具有更強(qiáng)的代謝碳水化合物產(chǎn)酸能力及較弱的酸緩沖能力。

宏蛋白質(zhì)組研究顯示，當(dāng)碳水化合物攝入后，糖酵解途徑中的葡萄糖6-磷酸、果糖6-磷酸、果糖1,6-二磷酸、二羥基丙酮磷酸、丙酮酸鹽以及戊糖磷酸通路中的葡萄糖6-磷酸脫氫酶、核酮糖5-磷酸、七磷酸脂糖7-磷酸、乙酰輔酶a均增加[63]，表明糖代謝能力增加。然而特異性脲酶和精氨酸脫亞氨酶在齲齒菌斑中表達(dá)量較健康組低[55]，說明齲病牙菌斑中堿性物質(zhì)產(chǎn)生能力下降，酸緩沖能力降低。另外，在牙本質(zhì)齲菌斑中檢測到高表達(dá)的膠原酶和其他蛋白酶（如絲氨酸蛋白酶、糖蛋白蛋白酶、羧基末端蛋白酶和金屬蛋白酶），可能在牙本質(zhì)蛋白的降解中發(fā)揮重要作用[40]。

在宏代謝組方面，相對(duì)于健康組，齲病牙菌斑中存在較多的磷酸轉(zhuǎn)移酶糖攝取系統(tǒng)，包括葡萄糖、半乳糖、乳糖、麥芽糖、葡萄糖苷、纖維二糖和N-乙酰半乳糖胺的攝取系統(tǒng)，另外與齲病發(fā)生呈正相關(guān)的還有大量雙組分組氨酸激酶-反應(yīng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的增加[64]，這些代謝途徑的增強(qiáng)均說明微生物代謝碳水化合物產(chǎn)酸能力增強(qiáng)。另外，與齲病伴發(fā)的還有抗生素耐藥性系統(tǒng)和鋅、錳、鎳、鈷等金屬轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的增強(qiáng)[65-66]，前者說明齲病牙菌斑具有更高的抗生素耐藥性，而后者可能與菌斑破壞牙體組織有關(guān)。

綜上可以看出，齲病牙菌斑生物膜不僅具有復(fù)雜的微生物組成，同時(shí)更進(jìn)行著多樣的功能活動(dòng)。相關(guān)宏組學(xué)的研究展現(xiàn)了一個(gè)動(dòng)態(tài)的菌斑世界，不僅說明了齲病牙菌斑內(nèi)“都有誰”，還知道它們“在干什么”。整體上隨著齲病的發(fā)生，菌斑微生物間協(xié)同作用增強(qiáng)，微生物代謝碳水化合物產(chǎn)酸的活動(dòng)增加、產(chǎn)酸能力提高，同時(shí)微生物的抗生素耐藥性也進(jìn)一步上升；然而其代謝氨基酸等產(chǎn)堿的活動(dòng)卻在減弱，酸緩沖能力下降。但目前對(duì)齲病牙菌斑微生物功能活動(dòng)的研究多數(shù)局限在糖及氨基酸的代謝上，更多齲病相關(guān)功能活動(dòng)及研究有待進(jìn)一步開發(fā)。

2.4 齲病牙菌斑的環(huán)境條件及其對(duì)菌斑微生物的影響

菌斑環(huán)境是菌斑微生態(tài)的重要組成部分之一，微生物的功能活動(dòng)均是在對(duì)應(yīng)的環(huán)境條件下進(jìn)行的?？谇坏臏囟燃s為37 ℃，pH值平均約為6.7，加之口腔潮濕的環(huán)境及唾液中豐富的營養(yǎng)物質(zhì)來源，為菌斑微生物提供了適宜的生存條件，然而這些環(huán)境特征可受各種因素影響而發(fā)生改變，從而對(duì)菌斑微生物產(chǎn)生影響[67-68]。

研究[58-59]表明，大量及頻繁攝入碳水化合物引起酸產(chǎn)生增多，菌斑酸性環(huán)境持續(xù)時(shí)間增長，從而引起正常微生物群失調(diào)。Bradshaw等[69]通過體外研究表明，當(dāng)菌斑pH值下降到5.5～4.5時(shí)，可能會(huì)使?jié)撛诘淖儺愭溓蚓?、乳酸桿菌等致齲物種富集，但此時(shí)奈瑟菌、核梭菌等與健康相關(guān)的物種相對(duì)不受影響；當(dāng)pH進(jìn)一步降低（pH＜4.5）時(shí)，不僅可以增強(qiáng)齲病相關(guān)物種的競爭力，而且可以抑制非齲病相關(guān)物種的生長和代謝。Kianoush等[42]在研究牙本質(zhì)齲不同齲壞深度菌斑pH與微生物的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著菌斑pH降低，菌斑微生物的多樣性也在逐漸降低，其中擬桿菌門、梭桿菌門、變形菌門的優(yōu)勢逐漸減弱，放線菌門保持相對(duì)穩(wěn)定，而厚壁菌門的優(yōu)勢卻在不斷上升，當(dāng)pH將降至4.5時(shí)，厚壁菌門所占比例可達(dá)78%。程興群等（第十三次全國老年口腔醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)，武漢，2018）研究發(fā)現(xiàn)，在pH=6的酸性環(huán)境中，血鏈球菌、副血鏈球菌的H2O2合成不受影響，而戈登鏈球菌、齒鏈球菌等口腔鏈球菌能夠利用丙酮酸節(jié)點(diǎn)的可塑性，調(diào)節(jié)H2O2合成，提高乳酸的產(chǎn)生，增強(qiáng)耐酸能力。

牙齒、舌、黏膜等不同口腔部位的菌斑生物膜具有不同的微生物組成[20,43,70]，說明局部解剖形態(tài)及組織結(jié)構(gòu)等均能對(duì)微生物產(chǎn)生影響。口腔內(nèi)可因牙體缺損、充填修復(fù)等改變局部解剖形態(tài)，研究[71]顯示修復(fù)材料表面的粗糙度與牙菌斑微生物的組成存在一定的相關(guān)性，其中血液鏈球菌黏附量與修復(fù)體表面粗糙度呈正相關(guān)，一方面修復(fù)體表面越粗糙，可供微生物黏附的面積就越大；另一方面，修復(fù)體表面的溝紋成為微生物的避難所，使其免被清除。其次，修復(fù)體表面粗糙度增加，其表面的組成和極性發(fā)生改變，更有利于蛋白質(zhì)的結(jié)合和細(xì)菌的黏附。

氧化還原電位是表征微生物生長狀態(tài)的物理化學(xué)參數(shù)之一，在口腔中有很大的變化，這種波動(dòng)有利于不同細(xì)菌群的生長[68]，其中氧化還原活性氣體（O2、H2和H2S）的pH值和濃度的變化被認(rèn)為是控制微生物生長的主要因素[72]。

齲病牙菌斑環(huán)境的研究有利于對(duì)菌斑微生態(tài)更加全面的認(rèn)識(shí)，以上研究結(jié)果共同說明菌斑環(huán)境對(duì)菌斑微生物的組成、結(jié)構(gòu)及功能活動(dòng)均有一定的影響，其中菌斑環(huán)境的酸性條件對(duì)菌斑微生物的影響尤為顯著。然而目前齲病牙菌斑相關(guān)的研究主要集中在其微生物組成和功能上，很少涉及菌斑環(huán)境或僅為簡單的概述，因此菌斑環(huán)境與微生物之間的相互作用有待進(jìn)行系統(tǒng)的研究。

3 小結(jié)與展望

復(fù)雜的微生物組成、多樣的微生物功能活動(dòng)及多變的菌斑環(huán)境共同構(gòu)成了齲病牙菌斑微生態(tài)，宏基因相關(guān)組學(xué)的研究開啟了對(duì)這個(gè)微生態(tài)系統(tǒng)的初步了解。目前相關(guān)研究尚存在部分研究人群（特別是替牙期兒童）欠缺、菌群功能活動(dòng)探索局限、菌斑環(huán)境研究缺乏等問題，這既是現(xiàn)有研究的不足，同時(shí)也為未來的研究指明了方向。菌斑微生物、環(huán)境及微生物的功能活動(dòng)是一個(gè)有機(jī)的整體，缺一不可，未來對(duì)齲病牙菌斑微生態(tài)的研究應(yīng)建立在三者之上。相信隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)研究的開展，對(duì)齲病牙菌斑微生態(tài)將有更深入、全面的了解，高效的齲病防治措施也將應(yīng)運(yùn)而生。