牙科知识：人体口腔微生物群的相互作用2

牙科知识：人体口腔微生物群的相互作用2

4 影响口腔微生物群相互作用的主要代谢产物　　一种生物的代谢产物很可能对同一生物膜中种群间产生影响。具有较高比例的变异链球菌菌斑往往血链球菌的水平会被抑制。前者可将蔗糖代谢为乳酸，这是细菌代谢酸中酸性最强的一种。相对于血链球菌，变异链球菌具有更强的耐酸性，乳酸更有利于变异链球菌的生存[12]。血链球菌则可以代谢产生过氧化氢，这是一种非特异性抗菌剂，对包括变异链球菌在内的其他共生菌具有拮抗作用，因为它们没有能有效代谢这种有毒物质的系统。许多厌氧菌，包括与人体牙周病相关的细菌也对氧化物敏感。因此，血链球菌水平相对较高的菌斑，变异链球菌水平及牙周炎相关菌如牙龈卟啉单胞菌水平则较低。而且牙菌斑中血链球菌的存在与牙周致病菌低水平相关，有助于口腔健康。一种生物的代谢产物也可以促进种群间的生长。变异链球菌产生的乳酸可以被韦荣球菌稳定代谢。韦荣球菌存在于菌斑形成的早期。最近有研究发现，寡发酵链球菌亦可代谢变异链球菌产生的乳酸。寡发酵链球菌最初从无龋人体口腔中分离，其在菌斑中的数量增加与变异链球菌数量呈负相关。这种非致龋链球菌还能抑制变异链球菌的生长。这种抑制作用的机制非常独特。寡发酵链球菌通过乳酸酶的作用将变异链球菌产生的乳酸(这种在通常情况下是生长抑制剂的物质)转化为过氧化氢，过氧化氢则对变异链球菌具有高度毒性。口腔微生物群之间存在合作代谢现象。一些种属的细菌可以改变局部微环境，使其有利于其他种属细菌的生长。具核梭杆菌和中间普雷沃菌可以在pH5.0~7.0的较宽范围内生存，牙龈卟啉单胞菌则不能在pH低于6.5的环境中生存。Takahashi[13]近期研究表明，使用谷氨酸和天门冬氨酸者两种唾液中的主要氨基酸作为饲养底物，具核梭杆菌和中间普雷沃菌可以产生有机酸和氨，使菌斑环境接近中性，使pH值即使在产乳酸细菌和可发酵糖类存在的情况下也不至于剧烈下降，可保护酸敏感细菌如牙龈卟啉单胞菌免予酸攻击。微生物代谢中产生的氧气、二氧化碳等气体可以影响生物膜细菌相互作用。一些牙周病细菌在内的高度厌氧菌需要在高厌氧环境下方能增殖。因此，可以代谢氧气的细菌有利于周围厌氧菌的生存。除了使环境保持中性有利于牙龈卟啉单胞菌生存外，具核梭杆菌还可以形成其生存所必需的嗜二氧化碳微环境。虽然具核梭杆菌与牙龈卟啉单胞菌都是厌氧菌，但其对氧气的耐受能力差别很大。牙龈卟啉单胞菌对氧气非常敏感，但具核梭杆菌可以耐受20%的氧气含量[14]。有趣的是，当在恒化培养基中与具核梭杆菌一起培养时，牙龈卟啉单胞菌甚至能在含20%氧气的气体环境中进行生长。这很可能是由于具核梭杆菌活跃的还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinucleotide-reduced，NADH)氧化酶/过氧化物酶的作用，使其能够代谢氧分子和过氧化氢，为牙龈卟啉单胞菌形成了理想的厌氧环境。同时，具核酸杆菌还能为牙龈卟啉单胞菌提供生长所需的二氧化碳。
　　5 细菌素对口腔微生物群的作用
　　细菌可以产生对其他细菌具有特异性或非特异性作用的产物，如细菌素。细菌素是所有主要种系的细菌都可产生的蛋白质毒素。与抗生素不同，细菌素的杀菌谱较窄，只对相关细菌起作用。口腔链球菌产生细菌素的能力最强。许多口腔链球菌都可以产生肽类细菌素。变异链球菌至少可以产生5种细菌素[15]：变链素Ⅰ至Ⅴ。变链素Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ属于含羊毛硫氨酸的乳链菌肽，抗菌谱相对较宽，变链素Ⅳ、Ⅴ则是未修饰的非乳链菌肽，变链素Ⅳ对缓症链球菌家族成员作用特别活跃。一项最近的变异链球菌UA159菌株基因组研究表明, 其含有至少9个变链素编码推定基因，提示了变异链球菌可作用于其竞争者的全部手段或“武器储备”[16]。许多研究提示，变链素的作用与变异链球菌在口腔生物膜中的普遍存在及成功定植是相关的。一些细菌素也可抑制血链球菌的生长，这可能是变异链球菌水平较高的菌斑中血链球菌水平较低的原因之一。因此，一些生物膜成员的细菌素表达可能决定了其共生菌的种类。细菌素也可通过作为信号分子相似物发挥作用来影响种群间的相互作用[17]。酿脓链球菌和唾液链球菌产生的羊毛硫细菌素在结构上彼此相似，并可与彼此的双组分信号系统相互作用。这两种细菌均可在黏膜表面定植，并通过拮抗生长依赖性信号传导抑制对方的生长。因此，共生的唾液链球菌和以阻止具有毒力的酿脓链球菌形成生物膜。其他的抗微生物成分也可对一些细菌的信号转导系统产生作用。这类物质包括生长抑制因子。在亚致死浓度下，没有观察到它们对信号传导的作用。这种相互作用就可以影响有毒力的生物膜依赖基因的表达。许多口腔微生物都能使用细菌素样成分与其他种属的细菌竞争[18]。Teanpaisan等[18]使用琼脂覆盖及扩散的方法证实，44种从牙周部位分离的产黑色素厌氧菌，包括牙龈卟啉单胞菌、中间普雷沃菌，变黑普雷沃菌能够产生细菌素样物质并对其敏感。分离并鉴定了变黑素的遗传决定因素——一种由变黑普雷沃菌产生的4.1×104经典细菌素，对牙龈卟啉单胞菌、中间普雷沃菌，福赛斯坦纳菌及放线菌属均具有杀菌作用[19]。其他口腔细菌的细菌素及细菌素样作用已被广泛报告和证实[20]，包括中间普雷沃菌、二氧化碳噬纤维菌、伴放线放线杆菌、流感嗜血杆菌、具核梭杆菌，啮蚀艾肯菌。然而，它们的生化特性和遗传决定因素尚未充分研究。齿垢密螺旋体基因组测序显示其至少有3个潜在细菌素分泌系统，提示这个菌属的细菌也可能具有细菌素分泌功能。分子学和遗传学最新研究[21]显示，细菌素的产生受到严格的调控，受细胞密度、营养供给、pH等环境因素以及遗传因素的共同影响。这些调节系统使得细菌素在恰当的时间和部位产生，以有效地在口腔微生物群落生态平衡中发挥作用。人体口腔微生物群的稳定只有在同一生物环境中的不同种群间达到生态平衡才能获得，往往是生物群落中生态活动的结果[22]。口腔细菌产生并对细菌素和细菌素样物质敏感，使得细菌能够选择自己的“邻居”，促进了特定种属细菌群落的建立，并在口腔生态系中微生物群落之间的生态平衡中发挥重要的作用。