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益生菌對(duì)治療口腔疾病的研究

2013-09-04 10:22:52孟昭旭霍貴成
食品工業(yè)科技 2013年17期
關(guān)鍵詞:牙齦炎口腔疾病齲齒

肖 蒙,孟昭旭,彭 悅,杜 鵬,霍貴成

(東北農(nóng)業(yè)大學(xué),乳品科學(xué)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,黑龍江哈爾濱150000)

益生菌(probiotics)是達(dá)到一定的數(shù)量并對(duì)人體有益的微生物的總稱。乳酸菌是益生菌中的重要組成部分,其中主要包括乳桿菌、雙歧桿菌、嗜熱鏈球菌、不具有致病性的大腸桿菌、腸球菌、芽孢桿菌、酵母等。關(guān)于乳酸菌的發(fā)現(xiàn)最早可以追溯到20世紀(jì)初,俄國(guó)生物學(xué)家,諾貝爾獎(jiǎng)的獲得者M(jìn)echnikoff在他的“長(zhǎng)壽學(xué)說(shuō)”中指出保加利亞地區(qū)的人之所以長(zhǎng)壽,原因是他們食用的酸奶中富含一種對(duì)人體腸道有益的乳酸菌[1]。隨著科學(xué)研究的深入,人們對(duì)乳酸菌的研究已經(jīng)不僅局限在食品領(lǐng)域,而是逐漸把研究熱點(diǎn)轉(zhuǎn)向利用乳酸菌治療一些人體常見(jiàn)疾病,如胃腸道疾病、陰道炎、胰腺炎、乳房炎、腹瀉、口腔疾病、濕疹、便秘、皮膚炎等。通過(guò)文獻(xiàn)報(bào)道,乳酸菌治療疾病的機(jī)理主要如圖1[2]所示。由于考慮到不同疾病的發(fā)病機(jī)理、乳酸菌對(duì)不同疾病治療機(jī)理、治愈狀況等存在差異性,所以本文主要針對(duì)口腔疾病進(jìn)行探討??谇恢写蠹s含有700種微生物,由30~100個(gè)種組成,它們寄生在口腔黏膜、牙齒、舌頭上以及唾液中,這些微生物共同保衛(wèi)人體的口腔健康。當(dāng)內(nèi)在或外在因素變化造成口腔中的微生態(tài)系統(tǒng)失去平衡時(shí),就易引起常見(jiàn)的口腔疾病,如齲齒、牙周炎、牙齦炎和口臭等。Kragen H[3]是最早對(duì)乳酸菌治療口腔疾病進(jìn)行研究的學(xué)者,他開(kāi)啟了此領(lǐng)域的先河。

圖1 乳酸菌治療疾病的機(jī)理Fig.1 The mechanism of lactic acid bacteria cure diseases

1 齲齒

1.1 造成齲齒的微生物種類

齲齒是一種發(fā)病率極高的口腔疾病,主要由產(chǎn)酸,以及耐酸能力強(qiáng)的變形鏈球菌(Streptococcus mutans)和乳桿菌引起[4]。大量研究表明,變形鏈球菌是造成齲齒的主要原因[5]。同時(shí),也有學(xué)者指出少部分唾液鏈球菌(Streptococcus salivarius)同樣能增加患齲齒的風(fēng)險(xiǎn)[6-7]。Becker[8]通過(guò)分子生物學(xué)方法對(duì)齲齒患者口腔菌群進(jìn)行檢測(cè),結(jié)果發(fā)現(xiàn)患者口腔中戈氏放線菌(Actinomyces gerencseriae),雙歧桿菌(Bifidobacterium),韋永氏球菌(Veilonclla),唾液鏈球菌(Streptococcus salivarius),變形鏈球菌(Streptococcus mutans),星座鏈球菌(Streptococcus constellatus),血鏈球菌 (Streptococcussanguis),發(fā)酵乳桿菌(Lactobacillus fermentum)含量明顯比健康人高。由于大多數(shù)益生菌能通過(guò)發(fā)酵乳糖產(chǎn)生乳酸,而乳酸又能促進(jìn)齲齒的發(fā)生,所以也有少量文獻(xiàn)提出,用益生菌來(lái)治療齲齒有一定的弊端,如 Fitzgerald RJ[9]明確指出,在初期致齲過(guò)程中乳酸桿菌并不致齲,齲壞進(jìn)入深層時(shí),乳酸桿菌由于其較強(qiáng)的耐酸性而大量繁殖并產(chǎn)酸,協(xié)同變形鏈球菌致齲??梢?jiàn),造成人齲齒的口腔微生態(tài)系統(tǒng)和機(jī)理較復(fù)雜,菌種多樣性及各菌之間的相互聯(lián)系仍需要進(jìn)一步研究。

1.2 治療齲齒益生菌的篩選與改良

雖然益生菌的來(lái)源非常廣泛,但學(xué)者們還是經(jīng)常從人體自身篩選出益生菌,用于治療相應(yīng)的疾病,因?yàn)?,從其?yīng)用的器官中篩選的益生菌才能長(zhǎng)期定植在所需部位而達(dá)到良好的治療效果[10]。如Simark-Mattsson C從健康人的口腔中篩選出23株能抑制變形鏈球菌生長(zhǎng)的乳桿菌,并指出其中干酪乳桿菌(Lactobacilluscasei)、植物乳桿菌(Lactobacillus plantarum)、鼠李糖乳桿菌(Lactobacillus rhamnosus)的抑菌效果最好[11]。這表明了從人的口腔中篩選出的益生菌的確具有治療齲齒的潛在價(jià)值。

同時(shí),經(jīng)過(guò)基因工程改良的菌株在工程上應(yīng)用成功的案例很多,但將工程菌用于人體疾病治療領(lǐng)域的成功案例很少。經(jīng)過(guò)基因手段改良的變形鏈球菌A2JM雖然在營(yíng)養(yǎng)成分要素需求上要求較高,但它不僅不具備了致齲性,而且還能顯著降低齲齒發(fā)病率[12]。這為之后通過(guò)基因工程改良益生菌的生物性狀,為其將來(lái)應(yīng)用于各種疾病治療上指明了方向。

1.3 不同的食用方式和益生菌對(duì)治療齲齒的影響

眾所周知,酸奶、干酪是人體攝入乳酸菌的重要途徑,所以很多研究者讓實(shí)驗(yàn)對(duì)象食用含有特定乳酸菌的酸奶、干酪,從而研究不同的乳酸菌對(duì)治療齲齒的影響。Nase L等[13]對(duì)594個(gè)1~6歲的孩子進(jìn)行人體實(shí)驗(yàn),讓實(shí)驗(yàn)對(duì)象食用了含有鼠李糖乳桿菌(LGG)發(fā)酵的酸奶,7個(gè)月后齲齒發(fā)病率明顯比不食用的孩子低,而且變形鏈球菌的數(shù)量也更少。Ahola AJ[14]也對(duì)LGG進(jìn)行了相關(guān)人體實(shí)驗(yàn)研究,與前者的不同之處是把酸奶換成了干酪,結(jié)果發(fā)現(xiàn)食用了含LGG的干酪后不僅能降低口腔中的變形鏈球菌數(shù)目,還能降低口腔中的酵母數(shù)目。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)不足之處在于沒(méi)有對(duì)小孩做喂養(yǎng)普通酸奶(或普通干酪)的對(duì)照實(shí)驗(yàn),所以不能完全確定是酸奶(或干酪)還是LGG造成的治療效果。但其它很多研究也已經(jīng)表明,LGG的確具有明顯的抗齲齒和其它保健功能,而且它已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)際市場(chǎng),表現(xiàn)出了益生菌行業(yè)廣闊的市場(chǎng)前景。

另外,Caglar E[15]讓 24 個(gè)人食用含乳雙歧桿菌(Bifidobacterium lactis)Bb-12的冰淇淋40天之后,檢測(cè)其口腔菌群的變化。雖然唾液中的乳桿菌數(shù)量變化很小,但變形鏈球菌數(shù)目明顯減少。Nikawa H,Petti S和Comelli EM通過(guò)各自的抑菌實(shí)驗(yàn)也都表明羅伊氏乳桿菌(Lactobacillus reuteri),普通酸奶等都能抑制諸多致齲病菌的生長(zhǎng)[16-18]。由此可見(jiàn),乳雙歧桿菌Bb-12和羅伊氏乳桿菌等乳酸菌都具有應(yīng)用于市場(chǎng)抗齲產(chǎn)品的潛在價(jià)值,但它們?cè)谌梭w實(shí)驗(yàn)以及定植能力上還要進(jìn)行深入研究。

1.4 益生菌治療齲齒機(jī)理

1.4.1 益生菌的粘附作用 粘附能力的大小是益生菌益生功能強(qiáng)弱的重要指標(biāo)之一,因?yàn)橹挥休^強(qiáng)粘附能力的乳酸菌才能長(zhǎng)時(shí)間定植在口腔中發(fā)揮益生功能,才能降低齲齒復(fù)發(fā)率。計(jì)算乳酸菌對(duì)細(xì)胞的粘附數(shù)量是測(cè)定乳酸菌的粘附能力的常用手段,但由于考慮到口腔環(huán)境的特殊性,所以研究者發(fā)明了一種專門篩選治療齲齒的益生菌的實(shí)驗(yàn)方法,即向液體培養(yǎng)基中插入一條玻璃管,用此玻璃棒模擬牙齒,將乳酸菌培養(yǎng)一段時(shí)間后測(cè)定玻璃管上粘附的細(xì)菌數(shù),從而檢測(cè)各乳酸菌的粘附能力[19]。這為之后測(cè)定治療齲齒的益生菌的粘附能力奠定了基礎(chǔ)。

更深層次對(duì)粘附機(jī)制的研究也是目前學(xué)者們研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。關(guān)于乳酸菌粘附機(jī)制的爭(zhēng)論主要集中在菌體產(chǎn)生的胞外多糖和菌體的疏水性質(zhì)這兩個(gè)方面。Kralj S[20]指出細(xì)菌胞外多糖是細(xì)菌對(duì)口腔進(jìn)行粘附的關(guān)鍵因素,其中的葡聚糖就是胞外多糖中增加菌體粘附能力的典型代表。但也有研究者對(duì)此持反對(duì)意見(jiàn),并指出乳桿菌胞外多糖在口腔粘附作用中的作用很?。?1-23],如 Rosenberg M 等[24]研究者則通過(guò)對(duì)牙菌斑篩選的微生物進(jìn)行有機(jī)溶劑濁度分析之后,指出細(xì)菌表面的疏水性才是口腔粘附的重要機(jī)制,牙菌斑是牙齒表面逐漸沉積的生物薄膜,由食物殘?jiān)⒚撀涞目谇簧掀そM織細(xì)胞、唾液和細(xì)菌組成,它是造成口腔疾病的重要原因之一。其實(shí)對(duì)乳酸菌粘附機(jī)制的研究不僅僅局限在以上兩個(gè)方面,更加復(fù)雜的機(jī)制也逐漸被人們所揭示,如研究者發(fā)現(xiàn)有一株乳酸菌能改變唾膜蛋白的組成,它能通過(guò)除去重要的吸附蛋白和唾液中的細(xì)胞凝集素gp340(它與變形鏈球菌的吸附作用有重要關(guān)系),從而影響了變形鏈球菌在口腔的定植能力[25],而達(dá)到治療口腔疾病的目的??梢?jiàn),關(guān)于乳酸菌粘附機(jī)制以及乳酸菌間接影響相關(guān)致病菌的定植能力的研究還需要進(jìn)一步深入。

1.4.2 益生菌產(chǎn)生的H2O2和細(xì)菌素 眾所周知,乳酸菌通過(guò)產(chǎn)生H2O2和細(xì)菌素抑制致病菌的生長(zhǎng),是乳酸菌發(fā)揮益生功能的重要基礎(chǔ),所以H2O2和細(xì)菌素對(duì)致齲病菌的抑制作用是學(xué)者們必須研究的內(nèi)容。血鏈球菌(Streptococcus sanguinis)是口腔中的正常菌群,它能通過(guò)產(chǎn)生H2O2和血鏈素抑制口腔有害菌的生長(zhǎng),如能與變形鏈球菌發(fā)生競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象[8]。Kreth J[26]在2005年指出血鏈球菌對(duì)變形鏈球菌產(chǎn)生的乳酸和細(xì)菌素很敏感,但同時(shí)血紅鏈球菌能夠通過(guò)產(chǎn)生H2O2抑制變形鏈球菌的生長(zhǎng),他之后又在2008年通過(guò)進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在氧氣的存在下,血鏈球菌的量增多,這同時(shí)又刺激了變形鏈球菌對(duì)抑制鏈球菌的變鏈素IV的產(chǎn)量增多[27]。不僅口腔中的血鏈球菌能進(jìn)行齲齒預(yù)防,取自于健康人體牙菌斑的寡發(fā)酵鏈球菌(Streptococcus oligofermentans)同樣也能抑制口腔有害微生物生長(zhǎng),其中一個(gè)重要機(jī)理就是它能利用變形鏈球菌產(chǎn)生的乳酸而增加H2O2的產(chǎn)量[28]。

KrügerC[29]將 一 株 重 組 的 玉 米 乳 桿 菌(Lactobacillus zeae)接種在患有齲齒的小鼠口腔中之后,發(fā)現(xiàn)它能刺激機(jī)體對(duì)變形鏈球菌分泌scFv抗體,從而降低變形鏈球菌數(shù)目。scFv抗體是醫(yī)學(xué)工作者研究的比較熱門的一種免疫物質(zhì),它對(duì)靶細(xì)胞具有較強(qiáng)的殺滅作用,但同時(shí)對(duì)機(jī)體的免疫系統(tǒng)影響很小,可見(jiàn),乳酸菌能間接刺激機(jī)體產(chǎn)生的一些免疫物質(zhì),從而阻止致齲菌的生長(zhǎng)[30]。

2 牙齦炎和牙周炎

2.1 造成牙齦炎和牙周炎的微生物

牙齦炎主要是由細(xì)菌的入侵造成的,其中變形鏈球菌是主要因素[48],造成牙周炎的微生物則主要為牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis),放線桿菌(Actinobacillus actinomycetemcomitans),福賽斯坦納菌(Tannerellaforsythensis)和齒垢密螺旋體(Treponema denticola)[31-32]。同時(shí)由于牙齦與牙齒的結(jié)構(gòu)存在差異性,所以二者在癥狀上有較大區(qū)別,牙齦炎主要表現(xiàn)為牙齦出血,紅腫,脹痛,繼續(xù)發(fā)展侵犯硬組織,產(chǎn)生牙周炎癥??梢?jiàn)牙齦炎是牙周炎的初級(jí)階段,所以可以把牙齦炎和牙周炎結(jié)合在一起闡述。

2.2 不同的食用方式對(duì)治療牙齦炎和牙周炎的影響

關(guān)于乳酸菌對(duì)牙齦炎和牙周炎疾病的研究較少,2006 年,Krasse P[33]讓牙齦炎患者食用含羅伊氏乳桿菌的口香糖14d后,口腔中的羅伊氏乳桿菌的數(shù)量顯著增高,牙菌斑中有害微生物明顯減少,牙齦炎病癥明顯降低,而且指出不同的羅伊氏乳桿菌對(duì)唾液的粘附能力有一定的差異性。Twetman S[34]在2009年進(jìn)行了和Krasse P同樣的實(shí)驗(yàn),得到了同樣的結(jié)論,但他則更加深入的從細(xì)胞因子水平進(jìn)行了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn):實(shí)驗(yàn)對(duì)象口腔上皮細(xì)胞的腫瘤壞死因子(TNF-α)和白細(xì)胞介素-8(IL-8)也明顯減少,但是當(dāng)康復(fù)的患者不食用此口香糖2周后,牙齦炎便復(fù)發(fā)了。這與Horz HP[35]對(duì)患者喂養(yǎng)唾液鏈球菌藥片的實(shí)驗(yàn)結(jié)果類似,都是取消治療一段時(shí)間后,患者不同程度地出現(xiàn)了復(fù)發(fā)現(xiàn)象。在益生菌對(duì)很多疾病的治療中,復(fù)發(fā)現(xiàn)象的確是一個(gè)比較常見(jiàn)的問(wèn)題,這可能主要是因?yàn)橐嫔ㄖ材芰ι喜粡?qiáng),以及殺菌能力與抗生素相比還有一定的差距性有關(guān)。在治療牙周炎方面,研究發(fā)現(xiàn),患者食用含唾液乳桿菌WB21的片劑能顯著降低牙周袋深度,特別是對(duì)吸煙者效果更顯著,同時(shí)也能降低牙周炎菌斑的數(shù)目[36-37]。

在治療口腔疾病中,不僅乳酸菌菌種的選擇很重要,不同類型的治療方法也同樣重要,因?yàn)橹挥惺褂煤?jiǎn)單而實(shí)用的治療方法才能更好地預(yù)防和治療口腔疾病。如漱口水就是一種較好的選擇,讓患者食用含有三種不同口腔鏈球菌的漱口水和含Nisin的漱口水后,結(jié)果發(fā)現(xiàn),兩種漱口水分別能顯著降低引起牙周炎、牙齲齒的細(xì)菌數(shù)量和牙菌斑數(shù)[38-39],從而達(dá)到治療或緩解牙周炎的目的。

2.3 益生菌治療牙齦炎和牙周炎機(jī)理

關(guān)于乳酸菌在調(diào)節(jié)人體免疫方面,有學(xué)者進(jìn)行過(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),口腔中細(xì)胞炎癥因子(如金屬蛋白酶、一氧化氮合成酶、前列腺素E2、干擾素-γ)與牙齦炎癥狀(如齦溝液增多)呈正相關(guān)關(guān)系,但當(dāng)患者食用含乳酸菌的食物后,體內(nèi)細(xì)胞炎癥因子水平顯著降低[40],因此我們可以利用乳酸菌能降低促炎癥因子的產(chǎn)生的原理[41],利用乳酸菌治療牙齦炎和牙周炎。

在益生菌的代謝產(chǎn)物抑制牙齦炎方面,Pangsomboon K[42]發(fā)現(xiàn)一株干酪乳桿菌產(chǎn)生的一種細(xì)菌素能夠顯著抑制牙齦卟啉單胞菌引起的牙齦炎。也有學(xué)者同樣發(fā)現(xiàn)兩株不同的緩癥鏈球菌(Streptococcus mitis)都能通過(guò)分泌一種表面活性劑,從而減少造成牙周炎的變形鏈球菌等致病菌粘附能力[43],達(dá)到最終治療目的。

3 益生菌對(duì)其他口腔疾病的治療

有學(xué)者指出某些類型的口臭可能是由一些唾液鏈球菌通過(guò)刺激牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonas gingivalis)產(chǎn)生粘蛋白類物質(zhì)而引起的[44]。但是并不是所有唾液鏈球菌都是導(dǎo)致口臭的罪魁禍?zhǔn)祝承┩僖烘溓蚓瑯幽芤种圃斐煽诔舻奈⑸锏纳L(zhǎng)[45]。如 Tagg JR[30]和 Kroes I[46]就發(fā)現(xiàn)一株唾液鏈球菌K12能有效地防止喉嚨感染和口臭。Cosseau C[47]則將唾液鏈球菌K12對(duì)人體免疫系統(tǒng)的影響進(jìn)行了更加深入的研究,結(jié)果表明:唾液鏈球菌K12能降低IL-8的分泌水平,調(diào)控抗菌肽LL-37的表達(dá)和細(xì)胞內(nèi)的代謝平衡,從而達(dá)到抑制口臭的功效。也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)食竇魏斯氏菌(Weissella cibaria)能減少由具核梭桿菌(Fusobacterium nucleatum)產(chǎn)生的硫化氫氣體造成的口臭癥狀,且效果顯著,原因可能是由于食竇魏斯氏菌產(chǎn)生了H2O2以及與具核梭桿菌競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)[48],可見(jiàn)不同的益生菌對(duì)不同類型的口臭治療機(jī)制可能不同,不同的學(xué)者從不同的角度研究,得到不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)論

目前,關(guān)于乳酸菌對(duì)口腔疾病的研究尚處于初級(jí)階段,篩選或改良出對(duì)口腔疾病治療效果較好的菌株是所面臨的重大問(wèn)題,因?yàn)檫@樣的菌株必須滿足以下條件才能達(dá)到更好的治療效果:能長(zhǎng)時(shí)間定植在比較難吸附的口腔上皮細(xì)胞、唾液和牙齒上,有利于防止口腔疾病復(fù)發(fā);菌株產(chǎn)酸能力較差,產(chǎn)細(xì)菌素、H2O2能力較強(qiáng),因?yàn)楫a(chǎn)酸能力強(qiáng)的菌易造成齲齒,所以要求益生菌菌株主要通過(guò)產(chǎn)細(xì)菌素和H2O2達(dá)到最終的抑菌目的;最好從口腔直接篩選出所需的乳酸菌,因?yàn)檫@樣的乳酸菌更能適應(yīng)口腔環(huán)境,能減緩或防止疾病復(fù)發(fā);能相當(dāng)于疫苗一樣,引起口腔組織產(chǎn)生免疫物質(zhì),從而殺滅致病菌的益生菌菌株以及調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)的益生菌都是研究的新興熱點(diǎn)領(lǐng)域,這些機(jī)理必將為科研工作者篩選出性狀較好的益生菌,預(yù)防或治療口腔疾病提供了一個(gè)新的方向。

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