益生菌防治龋病的机制及应用

2018-9-29 11:09  来源:医学综述
作者:马婧娴 李艳红 阅读量:3451

    龋病为多种细菌共同作用下发生于牙体硬组织的慢性感染性疾病,是可预防的口腔常见疾病之一,可发生于所有年龄段。长期频繁摄入含糖食物及含糖饮品,会使口腔中产酸耐酸菌株选择性增加,导致龋病。龋病患病率在欧美等国家呈下降趋势,在发展中国家仍较高。

    目前,预防龋病的主要措施是控制含糖食物的摄入、增强抵抗力。根据龋病病因学说,变形链球菌与龋病发生、发展密切相关,在口腔内不能被完全清除。根据龋病相关的微生态病因学说,龋病的发生、发展本质上不是独立致龋微生物作用的结果,而是一种口腔微生态系统菌群失衡性疾病。大多数口腔微生物是条件致病菌,即当存在于口腔微生态系统中的正常微生物受到一定条件的刺激(如长期口腔酸性环境),导致变形链球菌数量增加,口腔微生态系统失衡,由此导致龋病的发生。

    近年来,有学者认为益生菌具有调控口腔微生物系统菌落生态平衡的作用,通过摄入益生菌可重新平衡已经失衡的口腔微生态系统,提出了用益生菌防治龋病的理念。现就乳杆菌益生性,益生菌在口腔中定植,以及国内外临床益生菌防龋的研究进展予以综述,旨在为益生菌防龋临床应用及研究提供相关依据和意义。

    1.益生菌疗法及口腔益生菌种类

    益生菌通常是指“有益的活微生物”,即当给予宿主足够数量的该微生物时,对宿主的健康有一定益处,能改善宿主的微生态平衡。益生菌疗法,是指用无致病性的细菌(即益生菌)代替致病微生物的调节手段,达到重新恢复微生态平衡的目的,目前已被广泛用于肠道微生态平衡的调节。20世纪以来,研究者对益生菌在人类健康中扮演的角色进行了大量探索。研究者认为,利用益生菌对身体功能的作用,可以促进机体免疫功能,预防胃肠道疾病,控制心血管疾病、泌尿生殖道感染及癌症,而益生菌对口腔微生态领域影响的研究仍处于早期探索阶段,是否能使用益生菌调节平衡口腔微生态系统,对龋病起到防治的作用仍在探索。

    口腔微生态系统中,乳杆菌和双歧杆菌是最常见的益生菌。乳杆菌是人们早期认识的菌种之一,属于厌氧或微需氧的革兰阳性、无芽孢杆菌。在口腔中常见的乳杆菌菌种有嗜酸乳杆菌、唾液乳杆菌、植物乳杆菌、发酵乳杆菌、鼠李糖乳杆菌、加氏乳杆菌、短乳杆菌、干酪乳杆菌,以及口腔乳杆菌、齿龈乳杆菌和龈沟乳杆菌等。由于乳杆菌具有产酸能力,曾一直被认为是致龋菌,但研究表明,乳杆菌不易发酵乳糖,且能抑制变形链球菌生长,已被广泛应用于口腔微生态系统的研究。

    相关研究表明,益生菌能与口腔致病微生物相互竞争,阻碍口腔致病微生物的黏附和定植,降解致病菌毒素,与口腔致病微生物(如变形链球菌)发生凝集反应,并通过调节机体免疫及调控口腔微生态系统的菌群平衡,在防治口腔相关疾病方面发挥一定作用。

    2.益生菌的益生性

    患龋人群口腔微生态种群的多样性变得单一,致龋微生物占据主要地位,而健康人群口腔的微生态种群多样复杂。有学者证实,从健康人群口腔中分离培养出的乳杆菌菌株具有良好的益生性,以干酪乳杆菌、植物乳杆菌及鼠李唐乳杆菌益生性最为显著。从健康成年人群牙菌斑中分离培养出的乳杆菌Y29能抑制变形链球菌的生长,阻止变形链球菌生物膜的形成,研究者预测该菌株在防治龋病方面具有潜在益生特性。从健康儿童口腔中分离出来的乳杆菌菌株(副干酪乳杆菌、发酵乳杆菌)也具有明显的益生作用。由此可见,从健康人群口腔中分离培养的乳杆菌具有潜在的防龋效能,主要通过抑制变形链球菌生长及其特殊的黏附性能和耐酸性能调控口腔微生态平衡。

    2.1乳杆菌抑制龋致病菌(变形链球菌)作用

    乳杆菌代谢过程中分泌的有机酸、过氧化氢、细菌素等能够抑制龋致病菌(变形链球菌)的生长。乳杆菌能成功将自身整合到菌斑生物膜中,从而形成类似牙菌斑的复合体,并抑制变形链球菌的生长。不同的乳杆菌种对变形链球菌生长的抑制效果不同,益生乳杆菌(鼠李唐乳杆菌、副干酪乳杆菌SD1、植物乳杆菌299V和植物乳杆菌931)能显著抑制变形链球菌生长,从而减少唾液中变形链球菌数量,其中植物乳杆菌299V和植物乳杆菌931的抑制效果最为显著。乳杆菌产生的胞外葡聚糖,是一种发酵衍生物的生物表面活性剂,可大大降低变形链球菌利用葡糖基转移酶产生蔗糖的能力,从而抑制变形链球菌的生长。乳杆菌在生长代谢过程中分泌的物质(过氧化氢、细菌素等)可以抑制变形链球菌生长繁殖,从而减少唾液中变形链球菌的数量,是调节口腔微生态平衡的益生微生物。

    2.2乳杆菌的黏附作用

    乳杆菌可黏附于生物膜表面并定植、生长,因此能在口腔中生长繁殖,抑制口腔致病菌,但该菌具有表面疏水性,对牙面、牙本质和黏膜的黏附性较低。乳杆菌还能与变形链球菌发生凝集反应,降低变形链球菌在口腔黏膜及牙表面的黏附性,阻碍其他致病菌黏附,调控唾液中获得性膜蛋白质的组成,从而调节口腔微生态系统的平衡。鼠李唐乳杆菌、植物乳杆菌99V、罗伊乳杆菌PTA5289、乳杆菌SD2112和副干酪乳杆菌DSMZ16671能抑制变形链球菌的黏附性,抑制生物膜形成,其中罗伊乳杆菌SD2112和鼠李唐乳杆菌的抑制能力最为明显。

    Samot等采用体外模拟口腔硬组织方法,研究乳杆菌菌株的黏附性能,在电子显微镜的观察下发现13株乳杆菌在羟基磷灰石表面具有良好的黏附特性。变形链球菌较强的凝集能力是导致龋病发生的因素之一,研究表明,乳杆菌能与变形链球菌发生共凝集,降低变形链球菌的自凝集力,从而抑制变形链球菌在牙面上的黏附。乳杆菌的低黏附性及与变形链球菌发生凝聚反应,降低变形链球菌在口腔黏膜及牙面的黏附,从而减少口腔中变形链球菌的数量,维持口腔微生态系统平衡。

    2.3乳杆菌的耐酸作用

    口腔微生态系统中存在一定的溶菌酶和过氧化氢等酸性物质,乳杆菌能够分泌酸性物质且具有耐酸性,因此乳杆菌可以在口腔微生态系统中生长繁殖。有研究表明乳杆菌能够抑制变形链球菌的生长,并且低pH值下抑制效果更加明显。乳杆菌还可调节pH值,影响口腔微生态系统,从而抑制变形链球菌的生长繁殖。

    综上所述,乳杆菌具有耐酸特性,能在酸性环境中生长,在口腔微生态系统中表现出较大的生长优势,发挥抑菌作用。

    3.益生菌在口腔中的定植

    益生菌在口腔内定植并进行一系列生长代谢繁殖活动才具有调控口腔微生态系统平衡的作用,但其定植于口腔内的时间是有限的,不同益生菌在口腔的定植能力不同。由于唾液链球菌K12对多种口腔黏膜细胞都有黏附性,其定植于口腔的时间为8周,而鼠李糖乳杆菌仅可在口腔黏膜定植1~2周。有部分益生菌定植于口腔中的方式为与唾液中其他微生物黏附聚集或黏附于口腔黏膜表面,而不是黏附于牙面。Ravn等发现服用益生菌牛奶3d后,唾液及口腔黏膜面均能检测出散在的益生菌,而牙齿表面则检测不到。

    随着唾液冲刷,益生菌在口腔中的定植数量会逐渐衰减。Caglar等让25名志愿者咀嚼含有乳杆菌ATCC55730的药片,经过2周的清除阶段、2周的干涉阶段和2周的后处理阶段后,检测唾液样品发现乳杆菌的数目随时间增长而逐渐下降,5周后所有样品均未检测出乳杆菌。益生菌并不会持久定植于口腔,可按照益生菌的衰减期,定期摄入益生菌来调控调控口腔微生态平衡。益生菌在口腔内的定植能力和时间至今尚无统一结论。

    目前,在研究益生菌定植时间时,选择的研究对象均是成人,而成人口腔微生态菌群已稳定,摄入的益生菌很难在稳定条件下获得长期定植。因此,未来对益生菌定植的相关研究可考虑在婴幼儿、青少年等口腔微生态相对不稳定的人群中进行。

    4.益生菌乳制品防龋

    可用于口腔的益生菌载体有奶酪、酸奶、牙膏、漱口液、胶囊、锭剂、片剂等,理想情况下,益生菌载体应适用于所有的年龄阶段,尤其是幼龄儿童。为探讨益生菌的有效载体及其防龋作用,已有多个国家对含有益生菌的乳制品进行体内临床试验研究。酸奶是益生菌载体的最适选择。Ghasempour等研究证实含有益生菌发酵的Kefir酸奶具有与氟化物相似的防龋效果,可作为预防龋齿的新方法。近年来,对于益生菌酸奶防龋效果的研究多以食用益生菌酸奶后变形链球菌数量减少作为益生的标准。泰国宋卡王子大学的双盲随机对照试验表明,短期给予副干酪乳杆菌SD1可减少唾液中变形链球菌数量,可将副干酪乳杆菌SD1作为口腔益生菌。

    Lin等与Bhalla等的益生菌乳制品研究结果与上述研究结果相似,在食用益生菌乳制品后,口腔中的变形链球菌显著减少。除以变形链球菌数量作为衡量效果标准外,也有学者采用患龋率来评估益生菌酸奶的益生性。Rodríguez等采用三盲随机试验对2~3岁儿童进行益生菌酸奶防龋的研究,表明食用益生菌酸奶组的患龋率低于食用不含益生菌酸奶组,食用益生菌酸奶组的个人龋损进展率远低于食用不含益生菌酸奶组。牛奶也可作为一种有效益生菌载体,相关益生菌牛奶防龋的研究结果均显示,益生菌牛奶可显著减少口腔中唾液链球菌的数量。

    Ritthagol等的研究结果表明,益生菌(副干酪乳杆菌SD1)除具有抑制变形链球菌生长、减少变形链球菌数量的作用外,还能定植于口腔一段时间,并继续发挥抑菌作用。综上所述,酸奶、凝乳、牛奶等乳制品均是益生菌的有效载体。有学者提出,促进口腔健康的益生菌菌株越早定植越有益。因此,还需对益生菌载体的有效性能进行大量研究,从而筛选最优益生菌载体。

    5.益生菌的毒性作用

    龋病病因学研究表明,乳杆菌为龋病进展中的主要病原微生物,其在牙本质龋病损中检出率与牙本质龋病损程度呈正相关,因此有学者认为益生菌(乳杆菌类)不但对致龋菌无抑制作用,且还存有潜在危害,甚至会加速龋病的进程。Hasslof等通过体外研究发现副干酪乳杆菌F19对变形链球菌、乳杆菌等致龋菌均无抑制作用。Schwendicke等发现鼠李唐乳杆菌不能抑制变形链球菌的生长,反而会使牙齿脱矿加速致龋的进程。也有学者发现,短期服用含有双歧杆菌的酸奶并未减少6~12岁儿童唾液中变形链球菌及乳杆菌的数量。因此,益生菌的毒性及益生性的相关平衡点还需进行更多定性定量的体外研究及临床试验来探讨其防治龋病的作用效果,为指导临床应用提供循证依据。

    6.小结

    变形链球菌为龋病发生的主要致龋菌,乳杆菌为龋病进展性细菌,因乳杆菌能阻碍变形链球菌生长、减少变形链球菌的数目,又可作为口腔益生菌调节口腔微生物生态系统平衡,但是乳杆菌的致龋性及益生性的平衡点还需进行更多的体外研究及临床试验来探讨。目前,益生菌疗法作为一种新的维护口腔健康的方法受到越来越多的关注,益生菌对人类口腔健康的作用逐渐被认知。

    口腔是一个复杂的微生态体系,虽然大量体内体外实验表明,益生菌可以减少口腔唾液中变形链球菌的数量,但是目前的研究证据尚不足推荐使用益生菌进行龋病的管理。在益生菌载体的选择及剂量的使用方面,还有待进行长期、大样本的临床试验观察,以确定益生菌的最适载体和最佳使用剂量,为益生菌疗法在口腔中的运用提供相关临床依据和应用指导。

编辑: 陆美凤

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