張鴻瑞

(北京大學(xué)第三附屬醫(yī)院北方院區(qū) 北京 100089 )

1 前言

齲病和牙周病一直伴隨著人類。齲病最早可追溯到距今440～150萬年[1]非洲南部的“南方古猿”,其牙齒上發(fā)現(xiàn)有明顯的齲病痕跡。在中國9000多年前人類牙槽骨上也發(fā)現(xiàn)了齲[1]。另外,在距今 80 萬年前的藍田猿人、 60 萬年前的北京猿人以及1.8萬年前的山頂洞人的頜骨上,都能觀察到牙周病的痕跡[1]。隨著人類社會發(fā)展以及食性的變化,齲病和牙周病的發(fā)病率也在發(fā)生改變?？傮w上,齲病和牙周病的患病率一直在隨著物質(zhì)文明程度升高而在高水平上呈緩慢增加的特征。

隨著現(xiàn)代醫(yī)療措施的實施和人們良好口腔衛(wèi)生習(xí)慣的干預(yù),齲病和牙周病得到了有效治療和控制,這些疾病的發(fā)病機制和人類生活習(xí)慣密切相關(guān)。因此,它們始終困擾著人們、無法徹底被根除。在中國,2015年第四次全國口腔流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示[4]:5歲兒童乳牙患齲率為70.9%,12歲兒童恒牙患齲率為34.5%,35～44歲中年人患齲率為89.0%,65～74歲老年人患齲率為98.0%,且患病率仍呈現(xiàn)上升態(tài)勢。另一方面,牙石和探針出血的比例也高達96.7%和87.4%。因此,人們依然在探索控制齲病和牙周病的路上。

益生菌[5]是指活的微生物,原則上是細菌,在達到合適的數(shù)量時對宿主具有有益的作用。其對宿主機體產(chǎn)生有益的機制主要有以下幾個方面:提供營養(yǎng)和輔助因子、與病原菌競爭、與病原菌毒力因子發(fā)生反應(yīng),以及調(diào)節(jié)宿主免疫應(yīng)答。人類發(fā)現(xiàn)并利用益生菌的時間可謂非常悠久。早在4500多年前[5],南歐游牧民族偶然發(fā)現(xiàn)在羊皮袋里的奶受到依附在袋的細菌自然發(fā)酵變酸,保存時間延長且風(fēng)味更佳。世界最古老奶酪[6],距今已有3600多年歷史。1857年,Louis Pasteur通過顯微鏡在變酸的牛奶中發(fā)現(xiàn)乳酸菌。1905年,Stamen Grigorov首次從酸奶中分離出保加利亞乳桿菌。 1965年, Lilly D. M.和 Stillwell R. H.在 Science 期刊中首次用“益生菌”來描述由一種微生物產(chǎn)生的對其他微生物具促生作用的物質(zhì)[7～9]。

口腔內(nèi)環(huán)境是一個有多種細菌共同生長、相互影響的復(fù)雜環(huán)境。齲病和牙周病,從古至今在整個生命周期中,影響著人們的口腔健康和生活質(zhì)量。已經(jīng)有許多研究表明[10,11], 齲病和牙周病的發(fā)生和菌群失調(diào)有關(guān)。目前益生菌對齲病和牙周病的影響作用,是近年人們關(guān)注的熱點。本研究針對不同種類和劑型益生菌對口腔內(nèi)微環(huán)境的影響,進而控制齲病和牙周病的效果做一綜述。

2 論述

2.1 益生菌對齲病防控研究進展

自有文明以來,人類從沒有停下探索齲病成因的腳步。關(guān)于齲病的病因[13],在十九世紀(jì)末,W·D·Miller基于細菌學(xué)研究提出了化學(xué)細菌學(xué)說;在上世紀(jì)七十年代,Newbrun提出四聯(lián)因素學(xué)說。該學(xué)說認(rèn)為:齲病是由細菌、宿主、食物、時間共同作用的結(jié)果。Michalek等[14]還明確指出齲病的發(fā)生是口腔菌群與宿主之間失去平衡所致。在2010年,Marsh[15]提出“生態(tài)菌斑假說”。人們對齲病的認(rèn)識在不斷精進。

1924年Clarke[16]首先從人體齲損中分離出變形鏈球菌,人們逐漸認(rèn)識到這種產(chǎn)酸細菌可能是導(dǎo)致人齲病的主要細菌之一。在馬婧嫻等[16]的文章中,支持乳桿菌對變形鏈球菌有抑制現(xiàn)象,但并沒有更深的探討和說明。Arghavan Etebarian等[17]發(fā)現(xiàn):卷曲乳桿菌、格氏乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌和唾液乳桿菌,對口腔唾液環(huán)境中的羥基磷灰石有很好的粘附性和拮抗其他病原菌增殖的能力,因此它們可以被認(rèn)為是益生菌。Magorzata Staszczyk等[18]選擇了唾液乳桿菌作為研究對象,發(fā)現(xiàn)益生菌干預(yù)組中齲發(fā)生率和傾向性與對照組比有統(tǒng)計學(xué)意義的顯著降低。在付琢惠等[19]的綜述中,觀察到以往研究鏈球菌對齲病預(yù)防作用有效得更多,雙歧桿菌對牙周炎的作用比對齲病更強,乳酸桿菌對齲病也有預(yù)防作用。

如果要明確益生菌對齲病預(yù)防及治療是否有積極作用,不可僅限于現(xiàn)象的觀察,還需要假設(shè)并實驗,明確一些因素的影響。比如益生菌的引入時機、劑型、劑量、拮抗原理等,還有關(guān)于安全性方面,益生菌自身代謝過程也有必要理順。Hasslf P等[20]從側(cè)面探究了益生菌引入時機對齲發(fā)展的影響。他們發(fā)現(xiàn)用含有益生菌的滴劑干擾12個月后,跟空白對照相比,學(xué)齡前兒童齲齒復(fù)發(fā)的齲病嚴(yán)重程度和廣泛性依舊很高,且沒有統(tǒng)計學(xué)差異。對牙菌斑指數(shù)或牙齦炎癥也沒有改善作用。這個研究從側(cè)面說明益生菌群的早期定植并形成優(yōu)勢菌群很重要。Stensson M等[22]在母親妊娠最后1個月及新生兒1歲前,以椰子花生復(fù)合油為載體,給予羅伊氏乳桿菌 ATCC55730(約 108 CFU/d)作為干預(yù)。等兒童9歲時再次復(fù)查,發(fā)現(xiàn)干預(yù)組 82%的兒童沒有出現(xiàn)齲齒,而安慰劑組只有 58%。而兩組間唾液中變異鏈球菌、乳酸桿菌和SIgA的數(shù)目沒有差別。這項實驗更說明了早期定殖的重要性,并且說明益生菌并不是通過減少致齲菌數(shù)目來起到減少齲齒的作用的。

Zhu Y等[23]匯總了益生菌在口腔內(nèi)與致齲菌拮抗的原理:通過緩沖唾液pH 值、產(chǎn)生細菌素和酶(葡聚糖酶、變位酶和脲酶)以及與致齲細菌和共生微生物競爭,使致齲菌減少在牙面上的粘附和定殖。Haukioja A等[24]運用體外實驗尋找雙歧桿菌和乳酸桿菌中代謝糖和糖醇產(chǎn)酸的種類。作者希望明確它們具體的產(chǎn)酸能力,以明確使用它們的安全性。本研究中所有的菌都代謝葡萄糖,9種代謝乳糖,7種代謝蔗糖,6種代謝山梨醇和兩種代謝木糖醇的乳酸桿菌導(dǎo)致了pH值小幅下降。研究顯示沒有雙歧桿菌可以代謝糖醇,說明雙歧桿菌可能是相對安全的一種益生菌。

細菌的黏附和定殖[25]主要通過黏附因子[25]實現(xiàn),如果使益生菌失去代謝產(chǎn)酸能力但仍保留黏附因子,理論上仍可以發(fā)揮控制齲病的作用。Schwendicke F等[27]分析發(fā)現(xiàn)熱滅活的雙歧桿菌BB12在體外可降低變異鏈球菌在牙本質(zhì)腔內(nèi)的致齲性,說明滅活益生菌適用于齲齒控制。接著,Kavaloglu C. S.等[28]的臨床實驗發(fā)現(xiàn),短期每天給正畸的青少年服用含熱滅活動物雙歧桿菌lactis DN-173010的酸奶可能會減少變形鏈球菌水平。但因為實驗進行時間不夠長,實驗結(jié)果的可信度可能稍稍欠缺。在眾多益生菌中,繼雙歧桿菌后,鼠李糖乳桿菌依靠其獨特的益生性引起了部分學(xué)者的注意。Lee S.H.等[29]通過比較了多種益生菌效能,最后發(fā)現(xiàn)鼠李糖乳桿菌具有優(yōu)于其他菌的諸多優(yōu)點:如可能會通過降低變形鏈球菌的糖基轉(zhuǎn)移酶表達來減少菌斑的結(jié)構(gòu)化,增加抗菌性,最重要的是并不參與聚集形成菌斑生物膜。Rodríguez G.等[30]的實驗結(jié)果驗證了該種益生菌對預(yù)防齲病的有效性,飲用添加鼠李糖乳桿菌牛奶的孩子比單純飲用純牛奶的孩子新發(fā)齲齒率要低。NSe L.等[31]的臨床實驗發(fā)現(xiàn),在3～4歲的兒童中,鼠李糖乳桿菌組的兒童齲齒較其他年齡段均少,研究結(jié)束時變形鏈球菌計數(shù)更低。這可能是因為3～4歲兒童的社會心理因素和生理學(xué)因素共同作用的結(jié)果,說明鼠李糖乳桿菌可顯著降低患齲齒的風(fēng)險。Nan Meng等[32]進行了一項較全面的文獻分析,結(jié)果顯示鼠李糖乳桿菌是阻止學(xué)齡前兒童齲病最有效的。體現(xiàn)在延緩齲進展以及減少齲發(fā)病率。在計數(shù)方面,其可以降低唾液中變形鏈球菌的數(shù)量,但不能降低菌斑中的變形鏈球菌數(shù)量及唾液、菌斑中的乳酸桿菌數(shù)量。

還有研究探索益生菌輔助應(yīng)用其他成分,是否可以提高抑制病原菌的效率。Zohreh Khodaii Z.等[33]發(fā)現(xiàn)在唾液乳桿菌與5μg輔酶Q10共同存在的情況下,變形鏈球菌的黏附率最低。他們的研究首次表明,輔酶Q10可能通過抑制被測細菌對HEp-2細胞的粘附而體現(xiàn)抗菌活性。這個假設(shè)如果正確,輔酶Q10和益生菌的共同使用可能會有更好的臨床效果。Burton J. P.等[33]觀察到定期攝入經(jīng)過M18基因改造的唾液鏈球菌可以減少口腔內(nèi)致齲菌數(shù)目并有助于改善牙齦出血情況。細菌素是某些細菌在代謝過程中通過核糖體合成機制產(chǎn)生的一類具有抑菌活性的多肽或前體多肽。M18基因表達的細菌素就像脲酶和葡聚糖水解酶一樣幫助拮抗細菌聚集和菌斑酸化。唯一的缺點是經(jīng)過改造的唾液鏈球菌定植力不強。這就需要早期攝入或者加大劑量才能起效。Gruner S.F.等[34]分析了許多益生菌對兒童口腔衛(wèi)生影響的文獻。得到的結(jié)論是益生菌會降低變異鏈球菌數(shù)量、減少探診出血、緩解牙周袋深等,卻不會對乳酸桿菌及牙周致病菌的數(shù)量有影響。

綜上可知,盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)很多對齲病防治有積極作用的益生菌,但由于大部分菌種都代謝糖類且產(chǎn)酸,所以有研究者在此基礎(chǔ)上也提出了一些擔(dān)憂,如過度使用益生菌可能導(dǎo)致如念珠菌感染此類的機會性感染的增加,并會在如免疫缺陷人群中造成感染風(fēng)險。所以在推薦使用益生菌改善口腔環(huán)境前還應(yīng)該實施更多長期臨床試驗,并明確推薦的菌種、劑量和引入時機和方式。大部分研究者都并沒有發(fā)現(xiàn)對齲病有積極作用的益生菌對牙周病有明顯改善作用。目前比較樂觀的一點是益生菌對齲病的干預(yù)措施可以依靠自我管理,是提高學(xué)齡前兒童個性化家庭預(yù)防有效性的有力補充。

2.2 益生菌對牙周病的進展

有關(guān)牙周病的病因,1891年,Willoughby D.Miller[36]提出了著名的“口腔病灶感染理論”。1940年以后,這一理論逐漸受到冷落及否定。后來因為現(xiàn)代微生物學(xué)的進步,從口腔以外的多個受感染的病變部位檢測到了口腔寄居菌,口腔病灶感染理論重新受到人們重視。1996年Offenbacher[37]提出了牙周病學(xué)中的一個新分支學(xué)科,即牙周醫(yī)學(xué)。其主要研究牙周狀況與全身情況之間的關(guān)系。人們現(xiàn)在認(rèn)為[38,39]未經(jīng)治療的牙周袋及鄰近的炎性組織可能是一個重要的感染病灶源,不斷向牙周局部的小血管輸送細菌、細菌的毒性產(chǎn)物及由細菌感染激活的宿主細胞產(chǎn)生大量的炎性細胞因子(如 IL-1、TNF-α等)和各種炎性介質(zhì)(如 PGE2)進而影響遠隔器官、組織及血管內(nèi)皮細胞造成相應(yīng)的病理改變。

針對牙周與齲病的不同,張玉英等[11]比較齲病與牙周炎患者口腔內(nèi)環(huán)境得出結(jié)論:①齲病和牙周炎之間存在著一定的拮抗關(guān)系。②齲敏感患者和重度牙周炎患者齦溝液 pH 值存在差異。由此就可以解釋為什么同一種益生菌不可能既對齲病有預(yù)防改善作用又對牙周健康有益。Nicolás Yanine等[40]通過文獻分析認(rèn)為益生菌預(yù)防和治療牙周疾病的有效性值得懷疑。因為沒有足夠的證據(jù)證明系統(tǒng)預(yù)防性使用益生菌對牙周病患者有益。益生菌對牙周炎的影響似乎不如其對齲病的那么明顯,這有可能是因為牙周炎患者口內(nèi)微生態(tài)情況比齲病患者更復(fù)雜,是由多種細菌相互作用的結(jié)果。Morales Alicia等[42]在連翹單寧菌、牙齦卟啉單胞菌和共放線聚集菌存在情況下輔助使用鼠李糖乳桿菌SP1和阿奇霉素片,發(fā)現(xiàn)它們對牙周非手術(shù)治療有類似的改善效果。

與齲病一樣,益生菌干擾牙周致病菌的原理也在人們探索的計劃中。Riccia D.N.等[42]以健康人作對照,分析短乳桿菌含片對牙周炎患者的抗炎作用。治療后所有患者的臨床參數(shù)完全消失或改善,炎癥相關(guān)的標(biāo)志物含量同步降低。他們認(rèn)為短乳桿菌之所以能發(fā)揮抗炎作用可能與精氨酸脫氨酶能阻止一氧化氮形成有關(guān)。在骨代謝方面, Nackaerts O.等[44]觀察到接受益生菌干預(yù)的雄性比格犬牙周袋下骨水平有明顯提高。Amin N.等[45]發(fā)現(xiàn)益生菌能減少炎癥因子的生成并發(fā)揮骨保護因子的作用從而防止骨額外吸收。

與齲病不同的是,牙周炎是典型的慢性疾病,致病菌早在益生菌定殖前就已經(jīng)在口內(nèi)形成優(yōu)勢菌斑生物膜和有利于自身生長的環(huán)境。有學(xué)者想到了保護益生菌活性的方法,以幫助它們在口內(nèi)更好起效。Pourjafar H.等[46]發(fā)現(xiàn)海藻酸鈣-殼聚糖-丙烯酸樹脂 S100納米顆粒微膠囊化對提高嗜酸乳桿菌活力有顯著作用。緊接著,Yeganeh Mehrani等[47]發(fā)現(xiàn)在實驗誘發(fā)的兔牙周炎中,微膠囊化的植物乳桿菌組上皮再生率最低,骨再生水平最高。微囊化益生菌有助于在牙周炎環(huán)境中提高益生菌引入后的有效性。所以從結(jié)果來看,保護益生菌活性的方法對提高益生菌是明顯有效的。Holm W. V.等[48]發(fā)現(xiàn)了菌株間更復(fù)雜的相互作用。一些乳桿菌能夠減少放線菌群落數(shù)量。唾液鏈球菌菌株雖然不能和乳桿菌一樣控制放線菌群落數(shù)目,卻在抑制中間普氏菌、牙齦卟啉單胞菌和粘附性厭氧口腔共生菌上更有效。

由上可知,學(xué)者們對牙周疾病的研究也是循序漸進并逐步深入探索的過程。益生菌起效的本質(zhì)和影響因素還在進一步被發(fā)掘中,另外在目前的實驗中學(xué)者們還觀察到一些預(yù)期之外的現(xiàn)象,比如目標(biāo)菌群之外的細菌數(shù)量被抑制,說明菌斑生物膜中還有一些未知的相互作用。如果人們能進一步搞清楚細菌間的關(guān)系,將可能從更多方面[49]有利于改善人們生活質(zhì)量。

3 結(jié)論

雖然控制齲病和牙周病的益生菌種類及適應(yīng)條件不同,但已經(jīng)有很多備選益生菌可供選擇。比如鼠李糖乳桿菌對齲病有較明確的預(yù)防和改善作用,經(jīng)過處理的某些益生菌也可以對牙周炎起到抑制作用。未來,研究人員可以篩選目前未經(jīng)發(fā)現(xiàn)的益生菌或通過基因改造的方法創(chuàng)造出有效且安全的菌株,并通過動物實驗和臨床試驗確定相應(yīng)的劑量、劑型、治療時機和適宜人群。甚至可能像現(xiàn)在的復(fù)合維生素片一樣,推出商業(yè)化的預(yù)防齲病和牙周病的復(fù)合益生菌產(chǎn)品。