科学家发现了一种影响口腔细菌的惊人途径——并非通过杀灭，而是通过干扰它们彼此间的“对话”。研究人员发现，牙菌斑细菌利用化学信号协调生长；通过阻断这些信号，他们得以促进更健康的细菌生长，同时减少与牙龈疾病相关的致病微生物。更为引人注目的是，细菌间的“对话”会随牙龈上方和下方氧气水平的变化而改变，揭示了口腔内部一个全新的复杂性层面。
在人类口腔内部，细菌处于近乎持续的交流状态。大约有700种细菌生活在那里，许多细菌通过一种称为“群体感应”的过程交换化学信息。其中一些微生物利用被称为N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）的信号分子进行交流。
生物科学学院和牙科学院的研究人员着手调查这些细菌信号如何塑造口腔微生物组，以及阻断这些信号是否有助于在保留健康细菌的同时防止有害牙菌斑的形成。他们的研究结果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》上，最终可能会对远超牙科学领域的治疗方法产生影响。
科学家瞄准细菌交流
研究团队发现了口腔细菌相互作用方式的几个重要模式：
- 生活在牙菌斑中的细菌在有氧环境（如牙龈线上方）产生AHL信号，这些信号仍然可以影响厌氧环境（牙龈线下方）中的细菌。
- 使用称为内酯酶的特异性酶去除AHL信号，增加了与口腔健康相关的细菌种群数量。
- 研究结果表明，精心选择的酶可能能够重塑牙菌斑群落，并支持更健康的口腔微生物组。
“牙菌斑的形成遵循一定的序列，很像森林生态系统，”生物科学学院副教授、该研究的资深作者Mikael Elias说道。“像链球菌和放线菌这样的先锋物种是简单群落中的最初定居者——它们通常无害，且与良好的口腔健康相关。多样性日益增加的晚期定植者包括像牙龈卟啉单胞菌这样的‘红色复合体’细菌，它们与牙周病密切相关。通过破坏细菌用于交流的化学信号，人们可以操纵牙菌斑群落，使其保持或恢复到与健康相关的阶段。”
氧气水平改变细菌行为
研究人员还发现，氧气在决定这些细菌信息如何影响牙菌斑生长方面起着惊人的重要作用。
“特别引人注目的是氧气的可用性如何改变一切，”第一作者Rakesh Sikdar说。“当我们在有氧条件下阻断AHL信号传导时，我们看到了更多与健康相关的细菌。但当我们在厌氧条件下添加AHL时，我们促进了与疾病相关的晚期定植者的生长。群体感应可能在牙龈线上方和下方扮演着截然不同的角色，这对我们如何治疗牙周病具有重大意义。”
这一发现表明，细菌交流的方式取决于细菌在口腔内的居住位置。这一见解可能有助于研究人员设计更有针对性的方法来控制牙龈疾病并维持更健康的微生物平衡。
未来的治疗方法或能保护健康细菌
研究的下一阶段将考察细菌信号传导在口腔不同区域以及处于不同牙周病阶段的人群中有何差异。
“了解细菌群落如何交流和组织自身，最终可能会赋予我们预防牙周病的新工具——不是通过向所有口腔细菌全面开战，而是通过策略性地维持健康的微生物平衡，”Elias说。
研究人员认为，这种策略最终可能扩展到口腔健康之外。微生物组的失衡（称为菌群失调）与全身多种疾病有关，包括某些癌症。科学家希望这些发现能为未来的疗法奠定基础，这些疗法将引导微生物群落向更健康的状态发展，而不是彻底消灭细菌。
该研究由美国国立卫生研究院资助。