李 菲 范 紅 延澤寧

作者單位：030012 太原，山西醫(yī)科大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院口腔醫(yī)院

口腔細菌微生態(tài)的改變可以誘發(fā)牙齒脫礦、齲壞、牙齦炎及牙周炎。正畸治療過程中，致齲菌和牙周致病菌增多且導(dǎo)致微生態(tài)改變；在保持期間，細菌微生態(tài)恢復(fù)至矯治開始水平。盡管相關(guān)抗菌材料已被研發(fā)出來用于臨床治療且有一定療效，但在整個治療過程中我們?nèi)砸P(guān)注患者的口腔衛(wèi)生，強調(diào)其重要性。本文就正畸治療過程中口腔細菌微生態(tài)的變化及抗菌材料的應(yīng)用作一綜述。

一、常態(tài)下口腔微生態(tài)失調(diào)及其影響

微生態(tài)系統(tǒng)是指在一定結(jié)構(gòu)的空間內(nèi)，正常微生物群以宿主組織和細胞及其代謝產(chǎn)物為環(huán)境，在長期進化過程中形成的能獨立進行物質(zhì)、能量及基因相互交流的統(tǒng)一生態(tài)系統(tǒng)?？谇皇且粋€獨特的生態(tài)系統(tǒng)，包括牙齒、齦溝、舌頭、臉頰、軟硬腭、扁桃體等口腔組織器官和各種微生物群。牙菌斑是一種由多種細菌復(fù)合物組成的生物膜，是口腔細菌生存、代謝和致病的基礎(chǔ)，并且通過共聚集、黏附和代謝相互作用共同受益[1]?？谇晃⑸鷳B(tài)的平衡和失調(diào)與口腔的健康和疾病密切相關(guān)。

1.齦上菌群失調(diào)

齦上生物膜以革蘭氏陽性兼性球菌占優(yōu)勢，包括鏈球菌、放線菌、絲狀菌和乳桿菌等。齲齒是一種由細菌介導(dǎo)的、可發(fā)酵的碳水化合物驅(qū)動的動態(tài)疾病。其中變異鏈球菌、乳桿菌屬和放線菌屬被認為是牙釉質(zhì)和牙本質(zhì)脫礦和齲病的主要菌屬。但它也與牙周病密切相關(guān)的革蘭氏陰性厭氧菌在晚期發(fā)生共聚集，在牙周疾病的發(fā)病機理中同樣起作用[2]。目前齲病已由對變形鏈球菌等單一菌屬的研究轉(zhuǎn)向生態(tài)平衡和菌斑相關(guān)微生物組實體的復(fù)雜性研究[3]。Liu G[4]等采用宏基因組測序技術(shù)分析青少年第一恒磨牙深牙本質(zhì)齲微生物群落組成，發(fā)現(xiàn)放線菌和厚壁菌最為普遍，其次是擬桿菌、變異鏈球菌和梭桿菌，同時乳酸菌屬的存在或缺失可能不是齲病進展的必要因素。

2.齦下菌群失調(diào)

Socransky SS[5]等使用棋盤式DNA-DNA 雜交法（checkerboard DNA–DNA hybridization，CDDH）分析了一系列患有牙周炎和健康成年人的齦下微生物群，將40 種常見的齦下細菌根據(jù)它們與牙周狀況的關(guān)系和聚集特性分為6 個主要微生物復(fù)合體，并用紅、橙、黃、綠、紫、藍進行標記，紅（牙齦卟啉單胞菌、福賽坦氏菌、齒垢密螺旋）、橙（中間普氏菌、具核梭桿菌、變黑普氏菌、直腸彎曲菌、微小微單胞菌）復(fù)合體與牙周炎緊密相關(guān)。目前該分類仍用于評估每種特定細菌的牙周致病潛力。

伴放線聚集桿菌、侵蝕艾肯菌、具核梭桿菌、中間普氏菌、牙齦卟啉單胞菌和福賽坦氏菌是從牙周袋中分離出的最重要的細菌，常常與牙周病的發(fā)生關(guān)系緊密。牙周病的發(fā)生由細菌、宿主和環(huán)境三方面條件共同決定。牙齦炎僅涉及牙齦組織，通常在牙菌斑控制后恢復(fù)正常。

二、正畸治療對口腔微生物的影響

正畸患者牙周病的發(fā)病可歸因于：口腔衛(wèi)生更難維持；菌斑在正畸裝置上的滯留；正畸力作用下骨/牙周的移動和重塑，它們利于齦下菌斑的積累，提高牙周致病潛能[6，7]。在牙齒的表面，托槽粘結(jié)和正畸鋼絲插入的地方比較復(fù)雜，牙面清潔受到阻礙。因此致齲和牙周致病菌的豐富度較高，發(fā)生齲病和軟組織炎癥的風(fēng)險更高。有研究指出戴用固定矯治器后，口腔中的牙齦卟啉單胞菌、變異鏈球菌等牙周致病菌和致齲菌的構(gòu)成比均明顯增加[8，9]。

1.固定裝置對致齲菌的影響

Lim BS[10]等通過將齲活躍（caries-active，CA）和齲不活躍（caries-free，CF）唾液與托槽材料（陶瓷、金屬和塑料）共同培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)CA 唾液生物膜比CF 唾液生物膜含有更多的變異鏈球菌。結(jié)果還表明，在CA 和CF 唾液生物膜中，變異鏈球菌對陶瓷的黏附高于對金屬和塑料的黏附。Topaloglu-Ak A[11]等研究發(fā)現(xiàn)配戴固定矯治器6 個月后變異鏈球菌和乳酸桿菌顯著增加。

2.固定裝置對牙周致病菌的影響

Pan S[12]等研究了牙齦卟啉單胞菌特異性fimA基因型的表達率與牙周健康狀況之間的關(guān)聯(lián)，發(fā)現(xiàn)戴用固定矯治器3 個月后牙齦卟啉單胞菌出現(xiàn)最高的增長且強致病性牙齦卟啉單胞菌特異性fimA 基因型顯著增加，證明此亞型與正畸性牙周炎密切相關(guān)。Guo R[13]等對配戴金屬固定矯治器患者正畸治療前中后齦下菌斑微生物的變化進行了一項meta分析，重點研究牙齦卟啉單胞菌，中間普氏菌，福賽坦氏菌和放線共生菌。在這些細菌中，開始治療后3個月只有福賽坦氏菌出現(xiàn)了統(tǒng)計學(xué)意義的增長，而在開始治療后6 個月，所有菌種都出現(xiàn)了短暫的增長。Lemos MM[14]等利用CDDH 對戴用固定矯治器1年后的患者齦下生物膜樣本進行研究發(fā)現(xiàn)，在治療期間，中間普氏菌和其他橙色復(fù)合體增加而紅色復(fù)合體的比例保持不變。同樣的，Naranjo AA[15]等對患者放置托槽前后的齦下微生物樣本研究發(fā)現(xiàn)，與對照組和基線相比，托槽放置3 個月后，牙齦卟啉單胞菌，中間普氏菌，變黑普氏菌，福賽坦氏菌和梭桿菌屬水平升高。Choi DS[16]等基于PCR 的研究表明，與健康受試者相比戴用固定矯治器3 個月后的患者齦下菌群中福賽坦氏菌，直腸彎曲菌，侵蝕艾肯菌等牙周病原菌顯著增加。

3.隱形裝置對致齲菌的影響

Mummolo S[17]等通過CRT 細菌計數(shù)評估配戴隱形矯治器患者在正畸治療開始前（t0）、治療3 個月（t1）和6 個月（t2）唾液中變異鏈球菌和乳酸桿菌的水平，發(fā)現(xiàn)兩種細菌在t2 增加至其致病的臨界值，但三個時間的細菌變化沒有統(tǒng)計學(xué)意義。此外，對于配戴隱形矯治器（clear aligners，CA）和正位器（removable positioner，RP）的患者來說，接受CA 和RP 治療前6 個月內(nèi)，CA 和RP 組變異鏈球菌和乳酸桿菌濃度都低于導(dǎo)致齲病發(fā)生的臨界值。在治療6 個月后，約10%的CA 和13.3%的RP 患者變異鏈球菌和乳酸桿菌計數(shù)達到細菌致病的臨界值，細菌計數(shù)增加，但無統(tǒng)計學(xué)意義[18]。

4.隱形裝置對牙周致病菌的影響

Guo R[19]等使用16S rRNA 基因測序研究接受隱形矯治的患者在正畸治療前（T0）、開始正畸治療1 個月（T1）和3 個月（T2）的齦下微生物群落變化，發(fā)現(xiàn)隱形矯治器可以通過降低整體微生物多樣性和改變微生物結(jié)構(gòu)來影響齦下微生物群落，但牙周病原菌（伴放線聚集桿菌、中間普氏菌、直腸彎曲菌、具核梭桿菌和齒垢密螺旋）和核心微生物群的相對豐富度沒有顯著差異，所以在隱形矯治早期不易患牙周病。

Lombardo L[20]等對使用隱形矯治器（clear aligners，CA）的患者在治療前（T0）、治療1 個月（T1）、3 個月（T3）和6 個月（T6）齦下微生物群的縱向變化進行研究，并采用實時熒光定量PCR 法檢測細菌總負荷量（total bacterial load，TBL）和伴放線聚集桿菌、牙齦卟啉單胞菌、具核梭桿菌、直腸彎曲菌、齒垢密螺旋和福賽坦氏菌的數(shù)量。發(fā)現(xiàn)CA 組在各個時間點的TBL 沒有顯著變化。此外，在CA 組常檢測到直腸彎曲菌和具核梭桿菌且細菌水平保持穩(wěn)定，然而其他的牙周致病菌在該實驗中沒有檢測到。同樣的，Zhao R[21]等研究發(fā)現(xiàn)隱形矯治器治療不會導(dǎo)致口腔細菌群落的生物多樣性發(fā)生顯著變化。

由此可見，隱形矯治器對致齲菌和牙周致病菌的影響小，利于口腔環(huán)境的維持。

5.其他正畸活動裝置對微生態(tài)的影響

Ortu E[22]等在快速腭擴張期間評估變異鏈球菌和乳桿菌屬的微生物水平。將30 名6～9 歲兒童分為10 名使用快速腭擴張器（rapid palatal expander，RPE）治療的患者，10 名使用Mc Namara 擴張器治療的患者，以及10 名未治療者作為對照組。研究發(fā)現(xiàn)每組中鏈球菌和乳酸桿菌的數(shù)量顯著增加，但組間沒有顯著差異，然而Mc Namara 組在治療6 個月后顯示出明顯高于對照組和RPE 的乳酸桿菌數(shù)量。Rodríguez-Rentería M[23]等研究6～12 歲的兒童使用可移動正畸矯治器（removable orthodontic appliances，ROA）裝置對微生態(tài)的影響，該實驗中ROA 是由聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylates，PMMA）材質(zhì)制作而成的不同類型（包 括Hawley，Schwartz，Bimler，Thurrow，SN3，SN7）矯治器。實驗觀察到，無論ROA 的類型和設(shè)計如何，金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和白色念珠菌均會在口腔黏膜中定植，病原體在ROA 中出現(xiàn)的頻率增加。

三、保持器對口腔微生物的影響

Al-Lehaibi WK[24]等研究了配戴壓膜式保持器患者3 個月內(nèi)的口腔微生物群、生理和免疫的變化，發(fā)現(xiàn)變異鏈球菌和乳酸菌菌落數(shù)量有所增加且變異鏈球菌菌落數(shù)高于乳桿菌菌落數(shù)，變異鏈球菌對壓膜式保持器的黏附量也最高。雖然細菌發(fā)生改變但壓膜式保持器通過提高唾液中的IgA 水平和pH值，幫助平衡口腔微環(huán)境。Eroglu AK[25]等比較配戴舌側(cè)固定保持器、壓膜式保持器和Hawley 保持器的唾液微生物水平，通過使用實時聚合酶鏈反應(yīng)對變異鏈球菌和干酪乳桿菌進行分析，發(fā)現(xiàn)三者唾液中變異鏈球菌和干酪乳桿菌水平?jīng)]有差異。使用固定矯治器進行正畸治療后無論配戴何種保持器，口腔衛(wèi)生都會得到改善。Alrawas BM[26]等研究CAD/CAM鎳鈦舌側(cè)保持器，多股麻花絲不銹鋼舌側(cè)保持器，單股無鎳鈦舌側(cè)保持器和壓膜式保持器對下頜前牙牙周健康的影響，在CAD/CAM 鎳鈦舌側(cè)保持器組中觀察到較少的菌斑積聚和牙齦炎癥。也有研究發(fā)現(xiàn)由不同材質(zhì)制作的不銹鋼舌側(cè)保持器導(dǎo)致牙菌斑和牙石的增加與保持器放置的時間有關(guān)，而不是與鋼絲的類型有關(guān)[27]。

四、正畸裝置損傷黏膜后對微生物的影響

微型種植體支抗（micro-implant anchorage，MIA）作為暫時的一種支抗裝置，在正畸臨床上的應(yīng)用越來越廣泛。微種植體的穩(wěn)定性受多種因素影響，主要包括微種植體的自身因素、微種植體周圍炎、微種植體的植入方式、角度、位置等。當(dāng)發(fā)生微種植體周圍炎時不僅會造成口腔微生物的改變還會導(dǎo)致微種植體松動脫落。閆婭霏[28]等研究發(fā)現(xiàn)與未植入MIA相比，MIA 治療2 周未發(fā)生脫落組的口腔菌群沒有顯著變化。與MIA 未脫落組相比，MIA 脫落組口腔鏈球菌沒有顯著變化，韋榮球菌和奈瑟菌顯著減少，放線菌和牙齦卟啉單胞菌增多。這說明當(dāng)發(fā)生微種植體周圍炎時，口腔內(nèi)細菌會發(fā)生改變?？谇恢兄饕南忍烀庖呒毎嵌嘈魏酥行粤＜毎╬olymorphonuclear neutrophil，PMN），它是數(shù)量最多的白細胞，具有抗感染、調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)、吞噬和抵抗外來病原體的作用。中性粒細胞的多種抗菌機制形成強大的抗菌屏障可有效消除或滅活入侵微生物，作為宿主抵抗口腔微生物組的第一道防線在維持口腔健康中發(fā)揮重要作用。除了PMN，巨噬細胞在正常情況下，會通過模式識別受體感知細菌，并迅速吞噬殺死細菌。所以，白細胞參與免疫監(jiān)測和維護口腔黏膜屏障完整性，會使失調(diào)的微生態(tài)環(huán)境調(diào)整為正常微生態(tài)環(huán)境。當(dāng)宿主-微生物穩(wěn)態(tài)被破壞，宿主防御功能低下時就會導(dǎo)致過度的炎癥反應(yīng)繼而破壞軟硬組織，嚴重者導(dǎo)致相關(guān)的不良全身并發(fā)癥。

五、抗菌正畸材料對口腔微生態(tài)的影響

牙菌斑的增加會引起牙釉質(zhì)脫礦和齲壞及牙周疾病的發(fā)生?？咕牧系难邪l(fā)為解決這一難題提供了新思路，減小了正畸裝置在治療過程中對口腔微生態(tài)的影響。

1.無機抗菌材料

無機金屬納米顆粒，如銀、鈦、鋅或銅。納米銀顆粒具有穿透細菌細胞壁，改變細胞膜結(jié)構(gòu)甚至導(dǎo)致細胞死亡的能力。納米銀添加到正畸彈性材料中對變異鏈球菌、干酪乳桿菌、金黃色葡萄球菌和大腸桿菌有殺菌作用[29]。Meyer-Kobbe V[30]等在正畸托槽與弓絲表面合成納米銀涂層，賦予托槽與弓絲良好的抗菌活性，具有減少正畸治療過程中產(chǎn)生釉質(zhì)脫礦、齲壞和牙周病的發(fā)生。TiO2納米顆粒摻入復(fù)合樹脂中可賦予粘接劑抗菌性能[31]。Ghasemi T[32]等采用物理氣相沉積法制得的二氧化鈦涂層不銹鋼托槽能抑制變異鏈球菌的生長。

2.有機抗菌材料

一類新型有機抗菌劑是可聚合的有機季銨鹽化合物[33]。其分子結(jié)構(gòu)中包括可聚合基團和抗菌功能基團，可聚合基團與樹脂單體發(fā)生聚合反應(yīng)后，抗菌功能基團隨之被固定于樹脂基質(zhì)上，從而發(fā)揮接觸性抗菌功能[34]。季銨鹽的抗菌機制基于帶正電荷的季銨離子對帶負電荷的細菌細胞電荷平衡的干擾，打破細菌胞膜的電荷平衡后可以導(dǎo)致細菌在其自身滲透壓的作用下破裂。Wang X[35]等將甲基丙烯酸十六烷基二甲銨添加到正畸粘接劑中，檢測其粘接強度和抗菌性能，結(jié)果顯示這種新型正畸粘接劑在不影響粘結(jié)強度的情況下能顯著降低粘接劑表面附著菌斑的代謝活性和乳酸產(chǎn)量，表現(xiàn)出了良好的抗菌性能。謝兵伍[36]等以聚多巴胺涂層為介質(zhì)接枝羧化殼聚糖修飾正畸不銹鋼弓絲，比較修飾的不銹鋼弓絲與未修飾的不銹鋼弓絲的機械性能、抗腐蝕及抗菌性，掃描電鏡圖顯示，與未經(jīng)修飾的不銹鋼弓絲相比，修飾后的不銹鋼弓絲表面較少黏附金黃色葡萄球菌，證實羧化殼聚糖提高了正畸不銹鋼絲的抗菌性能。

3.復(fù)合抗菌材料

復(fù)合抗菌材料是將不同的抗菌劑復(fù)合在一起形成的材料，能夠使不同抗菌劑優(yōu)勢互補。馬雁崧[37]等在體外模擬生物脫礦環(huán)境下，將抗蛋白制劑、抗菌性季銨鹽單體和再礦化納米顆粒添加到正畸粘接劑中形成多功能正畸粘接劑（multifunctional orthodontic cement，MOC），證明了MOC 可以減少托槽周圍釉質(zhì)脫礦，能夠有效預(yù)防固定正畸釉質(zhì)白斑。

阻止牙菌斑生物膜形成大致通過兩種途徑：一方面，通過在生物材料里加入天然抗菌物質(zhì)或無機抗菌劑等，使細菌與材料表面接觸時殺死細菌。另一方面，可以通過產(chǎn)生抑制細菌附著的特定表面化學(xué)物質(zhì)來防止細菌黏附和生物膜形成。因此，除了在生物材料里添加抗菌劑外，應(yīng)繼續(xù)研究正畸裝置的物理化學(xué)性質(zhì)對抗菌的影響。可以通過調(diào)整材料表面化學(xué)，如親水性、表面電荷和表面形態(tài)，如納米和微觀特征的粗糙度和分層排列來防止細菌黏附[38]。

六、小結(jié)

綜上，正畸裝置的存在會造成口腔微生物群的改變。在治療過程中，致齲菌如變異鏈球菌、乳酸桿菌數(shù)量增多，牙齦卟啉單胞菌、福賽坦氏菌、具核梭桿菌、伴放線聚集桿菌等牙周致病菌數(shù)量增多。但這一改變是暫時的，當(dāng)矯治結(jié)束，大多可以恢復(fù)到原有水平。隱形矯治器對口腔微生態(tài)的影響較固定矯治器低，這是因為固定矯治器患者不可以自行取戴，托槽及結(jié)扎絲周圍容易黏附食物殘渣，妨礙口腔衛(wèi)生清潔，引起牙面脫礦、齲壞，刺激牙齦紅腫、出血，出現(xiàn)牙齦炎、牙周炎。因此對于牙周健康狀況不好的患者建議使用隱形矯治器。正畸裝置可能會造成口腔黏膜損傷產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，導(dǎo)致微生物數(shù)量改變。一般情況下，白細胞可以調(diào)節(jié)失衡的微生態(tài)。中性粒細胞是主要吞噬細胞，與口腔微生物群相互作用的結(jié)果是口腔健康的重要決定因素。當(dāng)白細胞能力不足或伴有宿主免疫力低下，中性粒細胞過度激活可誘導(dǎo)組織損傷引發(fā)口腔乃至全身疾病。

在保持階段，壓膜式保持器、舌側(cè)固定保持器、Hawley 保持器造成的細菌改變不同，但之間的差異沒有統(tǒng)計學(xué)意義?？筛鶕?jù)患者的矯治情況綜合考量?？谇晃⑸锸д{(diào)的嚴重程度首要取決于口腔衛(wèi)生控制情況，盡管抗菌材料的應(yīng)用可以提高抗菌效能，降低矯治器帶來的微生物改變。但是，在正畸治療過程中仍要時刻關(guān)注患者的口腔衛(wèi)生。

口腔微生物群是生活在口腔特定生態(tài)群中的700 多種微生物的集合，構(gòu)成了人體中最多樣化的微生物群落之一。本文著重分析了正畸患者口腔細菌的變化情況，然而對微生物群中病毒和原生動物的研究較少以及尚不清楚念珠菌對正畸治療的影響，這些都需要今后進一步調(diào)查研究。