阻断酵母菌的相互作用可预防引发儿童龋齿的生物薄膜的形成

阻断酵母菌的相互作用可预防引发儿童龋齿的生物薄膜的形成

    虽然大多数引起龋齿的原因可以归咎于细菌，然而链球菌和真菌白色念珠菌，以惊人的影响力严重影响幼儿牙齿，被称为早期儿童龋齿的罪魁祸首。

    来自宾夕法尼亚大学医学院口腔医学研究的一个小组发现，白色念珠菌，属于酵母菌的一种类型，利用变形链球菌产生一种酶，从而形成一个特别棘手的生物薄膜。 在一项新的研究中，研究人员已经确定了真菌的表面分子与细菌源性蛋白进行交互、阻断，从而影响酵母与变形链球菌作用在牙齿表面形成生物薄膜的能力，这一发现为龋病治疗指引了一种新的治疗策略。

    “对于早期儿童龋病的治疗，除了针对细菌，我们可能还需要将目标锁定在真菌上” 正畸科、儿童口腔以及社区口腔保健资深研究者和教授，Hyun (Michel) Koo说，"我们的提供的研究数据可以定位真菌产生的酶或真菌细胞壁，以破坏生物薄膜的形成。

    Koo与在宾夕法尼亚州立大学牙科研究院第一发起人和研究助理教授Geelsu Hwang合作，以及Yuan Liu，Dongyeop Kim和Yong Li，罗彻斯特大学的Damian J. Krysan也是共同研究者。这项研究发表在《公共科学图书馆病原学》杂志上。

    白色念珠菌其实自己并不能形成有效地牙菌斑生物膜，即使有变形链球菌的存在辅助也不能，除非有糖的存在。过量摄入含糖饮料和食品的儿童正处于早期儿童龋病的风险之中。Koo的团队曾发现，一种GftB酶，由链球菌分泌，这种酶将饮食中的糖转化成一种叫葡萄聚糖胶状聚合物的物质。白色念珠菌则可以促进这一进程，从而产生一种具有粘性的生物膜，使酵母菌能紧紧的粘附在牙齿表面并和变形链球菌结合。

    研究人员怀疑白色念珠菌的细胞壁外层部分，一种叫甘露聚醣的分子组成可能参与构建了GftB酶。为了获得更详细的酵母菌和GftB酶之间的相互作用的信息，研究人员用物理方法检测了各种突变株的白色念珠菌和GtfB酶之间的结合强度。这种测量是由有工程学背景的Hwang完成，Hwang运用他独特的专长，推动口腔医学科学的进步。

    Koo, Hwang和他们的同事发现缺少甘露聚糖层的组件的突变株白色念珠菌与野生型白色念珠菌相比和GtfB酶的结合力更弱，研究团队接下来着手于检测突变株的白色念珠菌和变形链球菌相互作用形成的生物膜。变异株削弱了GtfB酶与大多数变形链球菌的结合力，阻止生物膜的形成，导致念珠菌细胞明显减少，降低了生产粘葡萄聚糖分子的量。

    研究人员使用其他生物物理研究技术测试了生物膜是如何在牙齿表面稳定附着的。在大致相当于一杯水所产生的低剪切应力影响下，野生型白色念珠菌产生的生物膜只有四分之一在牙齿表面脱落，相同的作用条件下突变株的念珠菌产生的生物膜的有70%已经脱落。当作用力增加到相当于大力漱口的情况下，突变株的生物膜几乎完全脱落。

    为了确保他们的研究发现也能在体内实验完成，他们检测了啮齿动物模型中生物膜的形成。使动物感染变形链球菌以及野生型和突变株的酵母菌株用来模仿幼儿早期龋的发展。研究人员观察到明显的差异。在野生型酵母菌实验组里形成了丰富的生物膜，然而在动物感染突变株的实验组中生物膜则极大地减少。更精确的研究分析显示，这些有缺陷的生物膜缺乏完整有效的的念珠菌细胞并且变形链球菌数量减少了五倍以上。

    这项研究结果为幼儿龋的治疗指明了一个新方向。在当前龋病护理的标准下，除了使用氟化物作为预防措施，还有仅仅是针对细菌的抗菌药物。或者如果龋齿十分严重的情况下，进行手术干预。 “这种疾病影响美国和全世界23%的儿童”Koo说。"除了氟化物之外，我们迫切需要一种以引起龋病的生物膜为目标的治疗方式来取代传统的治疗方式，在这种情况下不仅涉及细菌成分，也包括念珠菌。”