随着组学技术的不断发展，唾液代谢组学是其中一项快速发展的分支技术。运用代谢组学的方法检测唾液代谢产物正逐渐成为一种可靠的疾病诊疗手段。在口腔医学领域，已有多位学者对口腔鳞状细胞癌（oral squamous cell carcinoma，OSCC）、口腔扁平苔藓（oral lichen planus，OLP）、口腔黏膜白斑（oral leukoplakia，OLK）、复发性阿弗他溃疡（recurrent aphthous ulcer，RAU）、牙周炎、舍格伦综合征等疾病进行唾液代谢组学研究，但少有文献对其进行系统阐述。本文整理了近年来以唾液代谢组学研究口腔疾病取得的新进展，以期为进一步研究提供依据。
1.唾液代谢组学的相关研究技术
常用的代谢组学仪器分析法有波谱法、色谱法和毛细管电泳法（capillary electrophoresis，CE）等。
1） 波谱分析法。该方法利用了光的波粒二象性原理，以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立了物质分子结构与电磁辐射之间的相互关系，从而对物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构进行分析和鉴定。波谱分析法主要分为核磁共振波谱法（nuclear magnetic resonance spectroscopy， NMRS） 和质谱法（mass spectrometry，MS） 等。
NMRS适用于检测液体、固体样本，随着高分辨技术的发展，目前还可用于半固体和微量样品的研究。它在分析有机物和无机物的分子结构，对样品进行定量分析及相对分子质量的测定方面有着重要作用，可以直接研究溶液和细胞中相对分子质量在2.0×104以下的蛋白质、核酸以及其他分子的结构而不损伤细胞。MS应用范围较广，测定的样品可以是有机物，也可以是无机物，被分析的样品可以是气体、液体或是固体。在需要对样品的相对分子质量或相对原子质量进行测定、有机化合物结构分析、无机元素分析或者同位素分析时都可以选用MS。
2） 色谱分析法。该方法的原理是当流动相中所携带的混合物通过固定相时会和固定相发生作用，由于流动相中各组分性质和结构的差异，在同一推动力作用下，不同组分在固定相中的滞留时间有长有短，从而按先后不同次序从固定相中流出。色谱分析法分为气相色谱法（gas chromatography，GC） 和高效液相色谱法（high performance liquidchromatography，HPLC）。
GC可用于分析气体试样，也可用于分析易挥发或可转化为易挥发物质的液体和固体，不仅可分析有机物，也可分析部分无机物。一般来说，只要沸点在500 ℃以下，热稳定性良好，相对分子质量在400以下的物质，原则上都可采用GC进行分析。HPLC是以液体为流动相的色谱法，适合于分离、分析高沸点、热稳定性差、相对分子质量比较大的物质，例如核酸、肽类、内酯、高聚物、人体代谢产物、生物大分子等。
3） CE。该方法能快速、高分辨率地分析核酸、氨基酸、羧酸和磷酸酯等带电的代谢物质。上述三大类型的仪器分析方法均有其优势和劣势，如色谱分析法最大的特点是能将复杂的混合物分离成单一组分而且易于定量分析，但定性和解构能力较差；而MS却可以对一个纯组分结构进行定性分析。
目前分析仪器联用技术已经成为新的研究手段，该技术是将两台或多台分析仪器结合到一起使用，从而得到快捷、有效的分析过程。目前常用的技术联用法包括气相色谱-质谱联用（GC-MS）、超高效液相色谱-串联质谱法（ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry，UHPLC-MS） 和气相色谱/电子电离-串联质谱法（GC/electron ionization-MS，GC/EI-MS） 等。
2.唾液代谢组学在口腔疾病诊断及病因分析中的应用研究
2.1 在OSCC中的应用研究
OSCC是具有不同分化程度鳞状分化的上皮性侵袭性肿瘤，约占口腔恶性肿瘤的90%。对于高危人群或高危地区OSCC及其癌前病变的筛查对患者生存和生活质量有重要影响，然而目前尚没有理想的早期筛选和诊断的方法。唾液与OSCC关系密切，唾液样本中蛋白质或其他代谢物的水平可能是早期筛选OSCC的有前途的生物标记物，检测唾液样本里的代谢物已成为一种新的有前景的研究癌症的方法。
目前唾液中多种代谢物已被证明与口腔原发性肿瘤组织的表达水平高度相关。Wang等采用UPLC-MS代谢组学分析法鉴定OSCC患者的唾液样本后发现：有14种代谢物可能作为早期诊断OSCC的潜在生物标记物，并在结论中提出5种唾液生物标记物（丙酰胆碱、N-乙酰-L-苯丙氨酸、鞘氨醇、植物鞘氨醇、S-羧甲基-L-半胱氨酸） 联合检测会显著提高OSCC早期检测的敏感性和特异性。
上述差异代谢物中，OSCC患者相较于正常人群的唾液中丙酰胆碱表达上调，这种物质属于乙酰胆碱前体，其含量升高可能是由于OSCC患者胆碱磷酸化反应增多所致。此外，OSCC患者苯丙氨酸代谢异常，作为代谢终产物的乙酰苯丙氨酸表达明显下降。神经酰胺是重要的诱导细胞凋亡信号，其中鞘氨醇被认为参与了神经酰胺的合成和代谢，在OSCC患者中神经酰胺表达下调，所以鞘氨醇表达也随之下调。
薛佳艺等对比研究了OSCC患者及健康人群的唾液代谢物后发现，前列腺素E2和乳酸是区分癌症组和对照组的最佳代谢标记物。以上两项研究的结论中均提出：乳酸作为诊断OSCC的潜在代谢标记物具有较大可能性，原因在于癌细胞依靠糖酵解途径来产生能量，终产物即是乳酸。
另外，在Song等的研究中报道了初期或癌前阶段的OSCC患者唾液中，氨酰基-tRNA、精氨酸的生物合成，赖氨酸的降解，组氨酸、脯氨酸代谢均有一定的变化，当肿瘤发展到侵袭阶段时，出现了更多的代谢物参与了上述通路信号的上调或下调。以上这些代谢物及相关代谢通路为预测OSCC提供了潜在的检测途径，唾液代谢组学为OSCC的早期诊断提供了有推广潜力的新方法。
2.2 唾液代谢组学在口腔黏膜癌前病变的应用研究
2.2.1 OLP
OLP是较为常见的口腔黏膜病，近年来屡有关于其癌变的报道，但其发病原因仍不甚明了。Ishikawa等使用CE-MS联用法对OSCC和OLP患者的唾液样本进行分析，发现有14种代谢物在两组间有明显差异，其中丁二胺、吲哚-3-乙酸和磷酸乙醇胺等12种代谢物在OSCC组较OLP组显著升高；另外两种代谢物N-乙酰-L-组氨酸和乙酰左旋肉碱在OSCC组中较OLP组明显减少。这些代谢物中，吲哚-3-乙酸能促进肿瘤组织周围的正常细胞恶变，所以OSCC组吲哚-3-乙酸较OLP组显著升高。
磷酸乙醇胺是鞘磷脂代谢的中间代谢物，鞘磷脂代谢途径中的1-磷酸鞘氨醇参与了恶性肿瘤的进展，所以1-磷酸鞘氨醇在恶性肿瘤人群中表达升高，并最终降解为磷酸乙醇胺。同样，磷酸乙醇胺在OSCC患者中表达水平也高于对照人群。基于这些研究，Ishikawa等提出：将上述代谢物中的吲哚-3-乙酸和磷酸乙醇胺结合来鉴别OLP和OSCC准确性能达到86.5%，可以帮助临床医生判断OLP是否需要活检。
同时，王晓霜比较了OLP患者与健康人群唾液样本中发生显著变化的代谢物，经过分析发现了19个代谢物与OLP存在较强的相关性，涉及的代谢通路有d-谷氨酰胺和d-谷氨酸代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、丙氨酸、天门冬氨酸和谷氨酸代谢、精氨酸生物合成、甘油磷脂代谢等。以上研究均筛选出了OLP人群唾液中可能存在的显著差异代谢物，但是仍需更多的研究结果进一步分析。
2.2.2 OLK
OLK是口腔中最常见的白色病变，属于癌前病变。Wei等对比了OSCC组、OLK组和健康人群的唾液代谢特征，发现在对缬氨酸、乳酸和苯丙氨酸这3种代谢物组合分析后，可以作为区分 OSCC和OLK的标记物，具有极高的灵敏度和特异性。Sridharan等也对上述3组人群进行了唾液代谢物鉴定，结果发现：相较于健康人群，OSCC组和OLK组4-硝基喹啉-1-氧化物显著上调，而OSCC患者唾液中的4-硝基喹啉-1-氧化物比OLK患者更高；此外，OSCC患者唾液中1-磷酸鞘氨醇和半乳糖鞘氨醇都高于OLK患者和健康人群。
以上这3种代谢物中，4-硝基喹啉-1-氧化物是一种强致癌物，是游离自由基引起氧化损伤的重要物质；而1-磷酸鞘氨醇水平升高被认为是促炎、促有丝分裂并且加重癌症进展的标记物，它们都与OSCC有密切联系。综合上述结果可以推测：唾液中这些代谢物的表达水平变化可能与组织从癌前状态到癌变转化有关。虽然以上报道结论不尽相同，但是均认为代谢标记物可作为OSCC和OLK患者早期诊断与改善预后的潜在的重要观察指标。
2.3 在RAU中的应用研究
RAU是发病率最高的口腔黏膜病，其病因复杂，尚不明确。Li等定量分析了RAU患者和健康人群的唾液代谢产物，发现2组人群唾液中的成分有显著差异，共有206种差异显著的代谢物，主要涉及类固醇激素如硫酸脱氢表雄酮（dehydroepiandrosteronesulfate，DHEAS）、硫酸雌酮（estronesulfate，E1S） 的生物合成以及色氨酸代谢等，其中DHEAS和E1S在RAU患者的唾液中显著减少。据Jiang等的报道，DHEAS水平降低可能与唾液免疫力下降有关，DHEAS可能是增加RUA发病的危险因素。此外，色氨酸作为一种内源性代谢物，可以诱导血清素的释放，在RUA患者唾液中明显增加，提示色氨酸代谢失衡可能与RAU的发生有关。但是目前其代谢与RAU发病相关的分子机制仍不清楚，有待进一步研究。
2.4 在原发性舍格伦综合征中的应用研究
舍格伦综合征是一种以慢性涎腺炎、干燥性角膜炎和口干症为主要临床表现的自身免疫性疾病。Herrala等收集了14例原发性舍格伦综合征患者与15例健康人的唾液样本，使用NMRS进行检测，结果发现：24种差异代谢物中，胆碱、牛磺酸、丙氨酸和甘氨酸的浓度与健康对照组相比显著升高。
1） 胆碱及其代谢产物参与恶性转化和氧化应激反应，癌症患者的胆碱浓度升高，参与胆碱代谢的几种酶可能过度表达，因此舍格伦综合征患者发生某些类型淋巴瘤的风险更高，例如黏膜相关淋巴组织淋巴瘤。
2） 牛磺酸在细胞中对渗透应激的反应中起着重要作用，通过钠通量调节唾液腺的体积变化和唾液的最终成分。在Herrala等的研究中，舍格伦综合征患者的牛磺酸浓度升高可能意味着组织中氧化应激反应增多。
3） 丙氨酸是组织和肝脏之间的纽带，是葡萄糖-丙氨酸循环的一部分，原发性舍格伦综合征患者的丙氨酸表达量个体间变异大于对照组，当患者长期患舍格伦综合征时，代谢物的个体间变异似乎更大。
4） 甘氨酸在蛋白质的合成中起作用，参与免疫调节、抗炎和细胞保护。综合这些结果，Herrala等认为：胆碱、牛磺酸、丙氨酸和甘氨酸可能成为潜在的监测舍格伦综合征疾病进展和组织损伤的代谢标记物。但是，Hynne等同样对原发性舍格伦综合征患者与健康对照组进行了对比研究，其结果认为胆碱、牛磺酸在舍格伦综合征患者与健康人群之间的差异没有统计学意义。
另外，Hynne等的研究还发现：与对照组相比，患者组中胞嘧啶、尿苷、尿苷-磷酸和5'-单磷酸胞苷的表达更高，这一发现可能表明嘌呤能信号降低在涎腺功能减退中发挥作用。在原发性舍格伦综合征患者群体中，多种氨基酸衍生代谢物水平同样存在失调，已经鉴定出的多种代谢物均为二肽。
Fernández-Ochoa等对原发性舍格伦综合征患者尿液的氨基酸进行代谢分析也得出了与Hynne等类似的结果。Mondanelli等也建议氨基酸代谢通路可以作为一种潜在的自身免疫性疾病的药物作用靶点。
2.5 在早期儿童龋病中的应用研究
早期儿童龋病被定义为在年龄小于等于6岁的儿童的任何乳牙中存在一个或多个龋齿、缺失或充填物。儿童龋齿病变发展迅速，如不及早发现并治疗，可引起牙髓疾病和根尖周疾病，还可导致儿童说话、咀嚼和刷牙困难，影响全身健康发育。
对于年龄较小的儿童，利用唾液进行龋病的早期诊断具有十分重要的意义，因为唾液可以无创获得，儿童也较容易配合。Schulz等收集了包含健康儿童、龋病患儿及龋齿修复患儿的57名儿童唾液样本，用UPLC-MS/MS联合方法检测氨基酸、有机酸和碳水化合物的定量数据，结果显示：碳水化合物中焦糖、半乳糖、甘露糖和葡萄糖含量最多，长链脂肪酸中棕榈酸、亚油酸和油酸的含量最多。
与健康儿童相比，龋病活跃儿童唾液中的脯氨酸、甘氨酸或脯氨酸浓度并没有增加，而硬脂酸盐浓度升高。另外，该作者在研究中还提到：健康儿童、龋病患儿及龋齿修复患儿3组间氨基酸、有机酸和碳水化合物等代谢物并没有显著差异。但是，Aimetti等的研究结果则表明：龋病活跃的儿童唾液中脯氨酸和甘氨酸含量高，推测可能是牙本质胶原水解的结果，这与Schulz等的结果有所不同。因此，目前关于龋病的唾液代谢组学研究结论并不一致，尚未有较明确的诊断龋病的潜在唾液代谢标记物。
2.6 在牙周炎中的应用研究
牙周炎是最常见的口腔疾病之一，也是导致牙齿脱落最主要的原因。Andörfer等报道了唾液中9种代谢物与牙周炎患者5年牙齿缺失率呈正相关，其中2-四氢吡咯乙酸和丁酰基腐胺与牙齿缺失密切相关，可作为早期预测牙齿缺失的生物标记物。Sakanaka等的研究结果证明：羟基苯丙酸乙酯和尸胺的浓度越高，牙周炎症侵袭的表面积增大，牙周炎症状越重。
尸胺的产生与腐烂有关，这归因于细菌对赖氨酸的脱羧作用，它也被认为是衡量牙周炎症严重程度的潜在指标；而乙醇胺和尿酸的浓度水平则与之相反。在关于牙周炎预测、诊断和预后的研究中，龈沟液与唾液代谢组学关系密切。目前关于牙周炎的代谢组学研究已发现了一些潜在的生物标记物，如8‑羟基脱氧鸟苷和尸胺等。未来可以通过全面分析唾液中的代谢物，更加便捷和高效地早期筛查牙周炎和预测牙齿脱落。
2.7 在慢性根尖周炎中的应用研究
慢性根尖周炎是由于根管内长期存在感染，导致根尖周组织出现慢性炎症反应，部分患者会因为根尖脓液排出而形成窦道或者瘘管。Montis等选择了11例慢性根尖周炎并发窦道的患者和8例无慢性根尖周炎的健康人群，收集唾液样本后采用GC/MC技术联合分析，发现慢性根尖周炎患者的唾液代谢物与细菌分解代谢、组织坏死和窦道都密切相关。
其中影响慢性根尖周炎最重要的信号通路有嘌呤核苷酸循环、氨基糖和核苷酸代谢、戊糖磷酸途径、糖酵解和糖异生途径，相关的代谢物也有显著变化。慢性根尖周炎患者中发现的差异代谢物，似乎与细菌分解代谢和组织坏死密切相关，这可能与窦道的存在有较大关联。
2.8 在正畸后牙根吸收中的应用研究
正畸治疗诱导根尖外吸收（orthodontically induced external apical root resorption，OIEARR） 是正畸治疗严重的并发症之一，仅通过影像学检查很难早期诊断。Zhou等通过对照研究的方法，采用NMRS技术分析了8例OIEARR正畸患者和11例未发生OIEARR正畸患者的唾液标本中代谢物的变化，结果发现：2组有多种代谢物存在明显差异，包括丁酸、丙烷-1,2-二醇、α-亚麻酸、α-葡萄糖、尿素、富马酸、甲酸盐、鸟苷、嘌呤等。这些代谢物大都与炎症反应和能量代谢有关。基于NMRS的唾液代谢组学的分析结果可知，唾液生物标记物具有潜在的可行性来早期诊断OIEARR。
3.总结与展望
代谢组学具有探索基因-环境相互作用的能力，有望成为个性化诊断和治疗的关键。将唾液代谢组学的方法应用于临床上疾病的诊断、预后评估等方面，对患者来说可以实现无创、无痛、低成本的舒适治疗体验。虽然现阶段关于唾液代谢组学的研究存在样本量较小、唾液采集方法有待优化等问题，但是以往关于代谢组学的研究仍为揭示口腔疾病的发生、发展和预后提供了重要信息。
目前在口腔医学中，唾液代谢组学方法在癌症、癌前病变、牙周疾病、黏膜组织疾病中的研究相对较多，报道结论中也出现了相似或相关的代谢记志物及通路，可作为疾病诊断的重要参考指标；但是在龋病、根尖周疾病等领域中研究还较少，多数研究尚处于对标记物的广泛筛查阶段，尚未对其相关通路及进一步作用途径进行报道，仍需要大量研究来筛选具有特异性的差异代谢物及代谢通路，进一步辅助口腔疾病的诊断和预测。
