李姍姍 楊芳

1.青島大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院 青島 266003；2.青島市市立醫(yī)院口腔醫(yī)學(xué)中心 青島 266071

齲病是一種常見的生物膜性疾病[1]，如不及時治療，會影響患者的咀嚼功能、社會心理環(huán)境及生活質(zhì)量。變異鏈球菌（Streptococcus mutans，S.mutans）具有極強的產(chǎn)酸性及胞外合成葡聚糖能力，被認定為致齲菌[2]。有大量口腔微生物參與齲發(fā)生[3-4]，這些微生物之間存在著復(fù)雜的相互作用[5]。Raja等[6]發(fā)現(xiàn)：96%的患齲兒童口腔中可以檢測出白色念珠菌（Candida albicans，C.albicans），而在健康個體中只有24%，因此齲齒的發(fā)生可能與C.albicans有關(guān)。研究[7]發(fā)現(xiàn)S.mutans和C.albicans之間存在復(fù)雜的相互作用。本文就這兩種細菌致齲機制、相互關(guān)系及抗混合生物膜治療作一綜述。

1 S.mutans和C.albicans的致齲作用

S.mutans是革蘭陽性兼性厭氧菌，是幼兒齲?。╡arly childhood caries，ECC）的關(guān)鍵病原體，具有產(chǎn)酸、耐酸以及形成生物膜等多種毒力特征，可有效催化葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶（glucosyltransferase，GTF）將膳食蔗糖轉(zhuǎn)化為胞外葡聚糖（exopolysaccharides，EPS），成為口腔中胞外多糖主要生產(chǎn)者。當(dāng)牙齒表面暴露在蔗糖中時，S.mutans可通過多種方式產(chǎn)生致齲作用。1）S.mutans浮游細胞產(chǎn)生GTF，利用蔗糖合成細胞外基質(zhì)，將其包裹于其中形成物理化學(xué)性能穩(wěn)定的生物膜[2]，生物膜結(jié)構(gòu)促進了S.mutans與其他微生物（如牙齦卟啉單胞菌、鏈球菌、梭桿菌）在牙齒表面的定植，進一步形成生物膜的支架核心或基質(zhì)，同時為自身代謝提供碳源，有利于繁殖以及混合生物膜的形成[7-8]。2）S.mutans代謝糖類產(chǎn)酸，使環(huán)境酸度降低，并降低唾液的緩沖能力，成為低pH環(huán)境下的優(yōu)勢菌[9-10]。此外，EPS基質(zhì)作為一種限制擴散的屏障，可加速生物膜牙齒界面酸性微環(huán)境的形成，這種通過調(diào)節(jié)糖代謝途徑以及在酸性環(huán)境中生存的能力是S.mutans致病的關(guān)鍵機制。3）與其他微生物共聚時，S.mutans依靠分泌化學(xué)信號分子來監(jiān)測菌群密度并調(diào)控生理功能[11]，在基因和信號分子的協(xié)同作用下增殖、擴散到其他部位。

C.albicans是人類陰道、呼吸道、口腔等器官黏膜的常駐菌之一，是口腔內(nèi)最主要的念珠菌種[12-13]。C.albicans是革蘭陽性兼性厭氧菌，可在酵母、假菌絲和菌絲3種細胞形態(tài)相互轉(zhuǎn)換[14]。酵母與菌絲生長形態(tài)的轉(zhuǎn)換與其致病性密切相關(guān)。菌絲有助于C.albicans高效攝取營養(yǎng)，而其優(yōu)異的黏附能力也是C.albicans定植和致病[15]的關(guān)鍵因素之一。C.albicans能分泌甘露糖蛋白，與黏膜表面的糖蛋白受體結(jié)合，使酵母相細胞黏附于黏膜表面。當(dāng)人體免疫能力下降時，C.albicans成為機會性病原體，由酵母相變?yōu)榫z相，大量攝取營養(yǎng)并繁殖、黏附于機體黏膜表面，引起相應(yīng)疾病[16]。C.albicans與齲病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，在兒童中尤為明顯[17-18]。Raja等[6]的研究顯示：兒童齲病的發(fā)生與C.albicans攜帶率呈正相關(guān)。Xiao等[19]發(fā)現(xiàn)：患有嚴重ECC的兒童很可能是由他們的母親傳染的，因為這些兒童的母親具有非常高的C.albicans檢出率。Klinke等[17]在一項體外實驗中證明：C.albicans能以較高的速率引起大鼠晚期齲。Falsetta等[20]發(fā)現(xiàn)：C.albicans可通過促進齲病生物膜的形成引起猛性齲的發(fā)生。

2 S.mutans與C.albicans協(xié)同致齲作用

在ECC中，S.mutans和C.albicans常共存于菌斑生物膜中[21-22]。Sztajer等[18]發(fā)現(xiàn)：S.mutans和C.albicans可形成混合生物膜，且其生物膜量、活菌量明顯高于單菌種。Klinke等[17]在一項于嚙齒類動物模型上進行的研究表明：相對于單一感染C.albicans或S.mutans的大鼠，同時感染C.albicans與S.mutans大鼠的齲病發(fā)病速度明顯增加。C.albicans與S.mutans的共生作用以生物膜為媒介，其作用機制與以下因素有關(guān)。

2.1 GTF

S.mutans在代謝過程中可產(chǎn)生細胞外GTF，而GTF衍生的EPS是跨界生物膜發(fā)育的關(guān)鍵中介，它們與C.albicans的共存可誘導(dǎo)S.mutans毒力基因的表達。Falsetta等[20]在一項體外和體內(nèi)共同培養(yǎng)研究中發(fā)現(xiàn)：C.albicans可顯著提高S.mutans的EPS產(chǎn)量，并誘導(dǎo)gtfB、fabM等毒力基因的表達，使生物膜量顯著增加。Hwang等[23]使用原子力顯微鏡探索GtfB與C.albicans相互黏附作用的強度和結(jié)合力，發(fā)現(xiàn)二者之間存在較大的作用力。C.albicans分泌產(chǎn)生甘露糖集聚于自身細胞外壁為S.mutans分泌產(chǎn)生的外生酶GtfB提供結(jié)合位點，形成穩(wěn)定的化學(xué)鍵，調(diào)節(jié)跨界生物膜的發(fā)育。這種共生作用，可促使EPS大量產(chǎn)生，形成致密混合生物膜，同時也為這兩種微生物提供大量碳源，加速微生物繁殖，使混合生物膜中生物量明顯多于單菌種生物量。由此推測，S.mutans與C.albicans的共存可能加速齲病的進展或引起復(fù)發(fā)。

2.2 蔗糖

蔗糖的存在有助于C.albicans與S.mutans混合生物膜的形成。缺乏蔗糖時，C.albicans與S.mutans幾乎沒有物理黏附[24]；而蔗糖存在時，兩者之間的黏附作用顯著增強[16,25]。Marsh等[24]發(fā)現(xiàn)：細菌可以代謝蔗糖產(chǎn)酸，有利于致齲性微生物的生長以及EPS的產(chǎn)生。蔗糖是混合生物膜形成的重要營養(yǎng)物質(zhì)，當(dāng)蔗糖濃度增加時，pH值顯著減小，有利于致齲菌產(chǎn)生生物膜并增強脫礦作用。與相等濃度的葡萄糖和果糖相比，蔗糖顯著加劇了釉質(zhì)礦物質(zhì)的流失[26-27]。

2.3 SigX因子

SigX是S.mutans群體感應(yīng)的主要調(diào)控因子。Sztajer等[18]將S.mutans與C.albicans共同培養(yǎng)以探索二者間的跨界信號交流，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：SigX在混合生物膜中有較強的誘導(dǎo)作用，而在單菌種生物膜中較弱或無作用。此外，雙菌種生物膜培養(yǎng)基能夠激活SigX，而且這兩種微生物均能從混合生物膜的生長中獲益。該結(jié)果提示：未來齲病的治療可從考慮阻斷二者之間的SigX信號交流入手。

2.4 非生物膜因素

非生物膜因素也參與S.mutans和C.albicans之間的相互作用。麥角甾醇是C.albicans細胞膜的組成成分，可發(fā)揮毒力功能。王崢等[25]發(fā)現(xiàn)：將C.albicans的麥角甾醇合成通路突變株與S.mutans共培養(yǎng)，S.mutans生長能力及毒力顯著增強；繼而使用抗真菌藥物氟康唑抑制麥角甾醇通路后，可見其促進生長作用受阻。該研究提示：氟康唑有成為齲病防治新型藥物的潛能，可以進一步研究。

3 S.mutans與C.albicans的相互抑制作用

C.albicans分泌的群體感應(yīng)分子法尼醇[28]可影響細胞黏附、生物膜構(gòu)建及生物膜細胞的離散。Fernandes等[29]發(fā)現(xiàn)：該信號分子對S.mutans的生長有一定的抑制作用。該研究采用定量方法評價法尼醇對2種菌形成的單一和混合物種生物膜的影響，觀察到2類生物膜的總生物量和代謝活性顯著降低。但Kim等[21]學(xué)者發(fā)現(xiàn)：法尼醇可雙向影響S.mutans生長，低水平的法尼醇能促進S.mutans菌落擴大，而高濃度時會限制其生長。目前法尼醇在2種菌的跨界信號交流中的作用依然存在爭議。Willems等[22]發(fā)現(xiàn)：C.albicans可通過抑制S.mutans產(chǎn)酸以延緩牙體硬組織的脫礦。Barbosa等[30]發(fā)現(xiàn)：S.mutans的培養(yǎng)濾液可明顯抑制C.albicans的數(shù)量及菌絲態(tài)的形成，提示S.mutans可以分泌某些物質(zhì)來調(diào)控C.albicans的形態(tài)并降低其致齲性。

4 具有抗S.mutans和C.albicans生物膜活性的化合物

近年來，許多學(xué)者報道了與抑制口腔S.mutans和C.albicans生長有關(guān)的化合物，這些抑菌方法在不同的作用模式下展現(xiàn)出良好的抑制效果。

4.1 抑制生物膜形成

一些化合物和技術(shù)具有抑制生物膜的功效。在抗生物膜的研究中，氯己定（一種廣泛應(yīng)用于控制菌斑和念珠菌感染的活性劑）受到越來越多的關(guān)注[31]。低濃度的氯己定與順式-2-癸烯酸聯(lián)合使用后，能夠有效分散S.mutans與C.albicans形成的單菌種及雙菌種生物膜[32]；氯己定葡萄糖酸鈉聯(lián)合酪醇在抗二者單一和混合生物膜方面也表現(xiàn)出良好的效果[33]。除了抗菌劑外，一些化合物，如一種可釋放氟的義齒樹脂對S.mutans與C.albicans也顯示出很好的生物活性反應(yīng)。以甲基丙烯酸甲酯、2-甲基丙烯酸羥乙酯和聚甲基丙烯酸甲酯為單體的共聚物通過限制生物膜的生長顯示出控制疾病的潛力[34]。除了化合物外，光動力療法作為新型抗菌療法可以利用光和光敏劑產(chǎn)生的光動力效應(yīng)進行疾病診斷和治療，在抗生物膜中也有積極的作用。Fumes等[35]發(fā)現(xiàn)：光動力療法對C.albicans生物膜無明顯影響，但對S.mutans微生物膜具有抑制作用。Trigo-Gutierrez等[36]以C.albicans、光滑念珠菌和S.mutans多物種生物膜為研究對象，評價光敏劑氯鋁酞菁在陽離子納米乳液中的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)可致生物膜光失活，降低菌落計數(shù)。從目前的研究來看，光動力抗菌技術(shù)在S.mutans和C.albicans生物膜感染管理中具有廣闊的應(yīng)用前景。

還有一些抑制劑通過增強抗菌劑的活性實現(xiàn)對生物膜的抑制。細胞外多糖抑制劑聚維酮碘與抗真菌藥物氟康唑聯(lián)合使用可有效抑制α-葡聚糖的合成，從而抑制C.albicans與S.mutans混合生物膜的形成，提示碘衍生物的加入可提高氟康唑的療效[37]。此外，噻唑烷二酮-8能夠破壞各種微生物的生物膜形成，包括S.mutans與C.albicans兩者的混合生物膜[38]。

4.2 抑制細菌/真菌病原體活性

一些藥物可通過抑制S.mutans與C.albicans活性從而控制生物膜形成。Elshinawy等[39]發(fā)現(xiàn)：殼聚糖、納米銀和臭氧化橄欖油對S.mutans和C.albicans具有抗菌活性，這3種藥物聯(lián)合應(yīng)用具有抑制混合生物膜的潛力，且安全性良好。另外，幾種合成化合物，如氯化十六烷基吡啶、溴化十六烷基三甲基銨和植物松油素-4-醇也顯示出對S.mutans與C.albicans顯著的抑菌活性。

另有一些化合物同時具有抗菌和抗生物膜的特點，如六氮化硼納米顆粒對S.mutans同時具有抗菌和抗生物膜的活性[40]。

5 小結(jié)

盡管醫(yī)學(xué)界和科學(xué)界作出了巨大努力，齲病仍是嚴重的口腔問題之一。微生物之間的相互作用是齲病發(fā)病機制中的重要因素。S.mutans和C.albicans相互作用的致齲機制及混合生物膜治療已得到廣泛研究，治療方法如光動力療法，以及具有抗生物膜活性的化合物等揭示了不同的抗菌潛能和應(yīng)用前景。未來仍需更多深入的體內(nèi)和臨床研究，以便有針對性地預(yù)防并治療齲病及其他口腔感染性疾病。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。