口腔是一个由不同结构、组织形成的独特生态系统，以及由数百种不同种类的细菌、真菌、病毒、噬菌体和候选辐射门(CPR)群组成的复杂微生物群落，它们都与个人健康共生。在相反的状态下，龋齿是一种生物膜介导的生态失调，涉及核心微生物组组成和功能的变化，由于膳食碳水化合物的发酵，通过选择口腔细菌产生酸，导致牙齿组织脱矿质。致龋生物膜的典型特征是细菌种类能够粘附在唾液覆盖的牙齿表面、产生富含胞外多糖的基质(这将限制碳水化合物发酵的酸性产物的扩散)以及在这种酸性环境中生存的能力。除了多年的研究和牙科治疗之外，龋齿仍然是全世界儿童中最常见的慢性疾病。

  微生物最初定植的早期口腔环境很大程度上取决于与母亲的接触和分娩方式(阴道分娩与剖腹产)。这种最初的接触也塑造了婴儿生命后期口腔微生物组的多样性，因为顺产婴儿在 3 个月时的口腔分类群表现出显着的比例差异，这将其与剖腹产婴儿区分开来。尽管分娩方式似乎不会对物种丰富度产生影响，但剖腹产婴儿在 12 个月时具有更高的细菌多样性。此外，喂养方式对 3 个月大的口腔微生物组组成也有明显影响：与仅用配方奶喂养的婴儿相比，母乳喂养的婴儿中乳酸杆菌的比例显着较高。目前的知识表明，口腔微生物组在 2 岁左右达到成人般的稳定性，到 3 岁时，其特点是高度可变性。到 6 岁时，混合牙列的开始(乳牙脱落和恒牙萌出)代表了口腔微生境主要动态变化的新阶段，以口腔微生物群落组成的变化为标志，一旦建立，口腔微生物群先锋物种的稳定性就会得到维持，这个动态群落不断变化，与宿主保护机制作斗争。

  为了推进未来的龋齿和口腔微生物组研究，我们现在需要做的事情如下：

  (1)大规模、基于人群的纵向研究

  迄今为止，尚未发表调查口腔微生物组在龋齿中的作用的前瞻性、大规模流行病学研究。我们可以从中得出推论的流行病学研究需要大量参与者，然后进行准确且可重复的检测，包括对影响微生物组的潜在因素的调查以及对其代谢功能的了解。此外，我们需要在多个人群中复制研究结果，并且理想情况下，汇集来自许多不同研究设计的数据。

  此外，多重分析必须考虑研究流程中每个步骤的变化：样本收集、存储、DNA 提取技术、聚合酶链式反应 (PCR) 扩增、DNA 测序、生物信息学流程和统计分析。理想情况下，易于访问的数据库(包含排序和元数据)可以成为信息存储库，用于所有未来研究的累积目的或挖掘现有数据。

  (2)龋齿进展和遏制的动态

  对一次性收集的生物样本的研究表明，龋齿的存在与微生物组的组成和活性之间存在一些关联。然而，它们仅描绘了一种非常动态的疾病中的静态时刻，在牙齿表面水平上，龋齿的特征是脱矿质和再矿质化时期。生物膜代谢产生的酸性环境选择具有独特毒力因子的特定细菌群落。我们的团队首先使用 16S rRNA 基因测序和 1H NMR 光谱在体内研究了病变发展和停滞期间微生物组组成的这种变化[66]。我们发现龋齿病变进展与生物膜成熟相关，其特征是革兰氏阴性厌氧菌(包括韦荣球菌和普雷沃菌)以及细菌种类(如口腔金菌、牙齿菌、双子菌)的增加。和 Alloprevotella sp.，其特征是乳酸、乙酸、丙酮酸、丙氨酸、缬氨酸和可发酵碳水化合物的浓度增加。由于我们的研究遵循体内龋齿病变进展和停滞的连续过程，因此所使用的实验设计模拟了原位发生的情况。与其他体外和原位模型不同，这些数据提供了生物膜在龋齿进展和阻止中发挥作用的实际机制的见解。此外，这些知识将有助于识别需要预防龋齿策略的患者，并确定椅边风险评估和有效的疾病管理。最终，可以确定有效的生物标志物用于临床环境。

  (3)治疗或预防龋齿的新形式

  (4)防龋修复生物材料

  对生物材料的广泛研究促进了新材料的开发，主要包括两大类：防污材料和抗菌材料。防污材料包括那些具有保护牙齿表面免受早期生物膜形成的特性的试剂，并且可以包括蛋白质排斥和细菌抗粘附。抗菌材料(包括覆盖金属和金属氧化物、无机非金属材料、有机小分子、聚合物和抗菌肽)是指当细菌附着在牙齿和牙科材料表面形成生物膜，从而杀死附着的细菌或破坏 EPS。纳米银(NanoAg)就是一种有效的杀菌剂，它会影响细胞通透性并诱导细胞结构变化，从而导致细胞死亡，此外，NanoAg 不会导致耐药微生物物种的发展。在牙科领域，它的用途已在实验性正畸粘合剂、修复丙烯酸树脂和植入物进行了研究。

  考虑到口腔微生物的复杂性，很难预测生物材料应用于口腔的效果。具有抗菌作用的材料通常也具有细胞毒性。一个创新概念可能是开发智能 pH 响应材料，选择性抑制产酸细菌，以预防和治疗龋齿，而不破坏共生微生物组。

  总结

  未来可能需要改变口腔微生物组研究人员的思维方式，以便开发基于微生物组的个性化治疗。尽管如此，凭借我们现有的技术，我们已经可以实现口腔微生物组数据(例如菌株水平变异的毒力研究、转录组学、蛋白质组学和代谢组学)与人类多组学数据(例如GWAS、转录组学、表观遗传学、需要大型纵向队列的蛋白质组学和代谢组学)，以推进弥合基础研究和临床应用之间差距的知识。我们的重点需要将口腔微生物组研究与预防/治疗策略结合起来，以恢复与健康相关的生态系统，而不是简单地杀死病原体——这种稳态不利于龋齿的发展。这些干预措施应该能够改变酸性环境因素，同时对有益细菌群落的破坏有限。

  原文出处： https://doi.org/10.1080/20002297.2023.2198433