精氨酸抑制变形链球菌与白色念珠菌跨界互作及其协同致龋性的机制研究

本研究揭示了L-精氨酸通过抑制变形链球菌（S. mutans）和白色念珠菌（C. albicans）的单菌及双菌生物膜形成、降低胞外多糖（EPS）和乳酸产量、维持微环境pH值，从而有效阻断其跨界协同致龋作用，为口腔龋病防治提供了新型预生物（prebiotic）策略。

　　

1 引言

龋病是全球最普遍的口腔疾病，乳牙龋和恒牙龋的患病率分别高达43%和29%。牙菌斑生物膜是龋病发生的主要生物学因素，其中变形链球菌（S. mutans）和白色念珠菌（C. albicans）作为口腔常见致病微生物，近年来被发现在早期儿童龋、根面龋、白斑病变等多种口腔疾病模型中存在协同共生关系。二者通过物理黏附、代谢互促、产酸强化及交叉喂养等机制增强致龋性，形成厚实生物膜并上调毒力基因表达。当前临床广泛使用的抗生素和抗真菌药物易引发耐药性和菌群失调，因此开发针对多微生物生物膜的靶向治疗策略迫在眉睫。精氨酸（arginine）作为一种半必需氨基酸和口腔预生物，可通过精氨酸脱亚胺酶系统（arginine deiminase system）代谢产生氨，中和酸性环境，但其对真菌-细菌跨界互作的抑制作用尚未明确。

2 材料与方法

研究采用标准野生型菌株S. mutans UA159和C. albicans SC5314，在含1%蔗糖的脑心浸液培养基（BHI-S）中培养，实验组添加100 mM L-精氨酸。通过测定浮游生长曲线和pH值评估精氨酸对单菌及双菌生长的影响；采用结晶紫染色、菌落形成单位（CFU）计数、荧光原位杂交（FISH）分析生物膜生物量和厚度；通过胞外多糖（EPS）的刚果红染色和乳酸产量测定评估致龋性；另设短期精氨酸处理组（10分钟干预）观察瞬时效应。数据使用SPSS进行统计学分析。

3 结果

3.1 精氨酸抑制浮游状态菌株生长及产酸

精氨酸显著抑制了单菌和双菌浮游生长（OD_600nm下降），并维持培养液pH值高于脱矿阈值（pH >5.5），阻断了S. mutans强产酸能力导致的釉质脱矿风险。

3.2 精氨酸抑制生物膜形成及跨界黏附

双菌共培养时生物膜生物量显著增加，而100 mM精氨酸处理使生物膜形成速率降低、快速生长期延迟。结晶紫染色和CFU计数显示精氨酸减少了单菌和双菌生物膜生物量（p < 0.05）。FISH三维成像进一步证实精氨酸处理组生物膜厚度减小，且S. mutans与C. albicans的菌间距离增大，表明物理黏附作用被削弱。

3.3 精氨酸降低致龋相关因子表达

双菌生物膜的乳酸和EPS产量显著高于单菌组，而精氨酸处理使乳酸和EPS生成量明显降低（p < 0.01），表明其通过抑制碳代谢和毒力因子表达减轻致龋性。

3.4 短期精氨酸处理亦具抑制效应

10分钟短时精氨酸处理虽效果弱于持续处理，但仍可抑制浮游菌生长和生物膜形成，提示其临床应用的可行性。

4 讨论

精氨酸对S. mutans的抑制作用与其破坏细胞壁、下调gtfB等毒力基因有关；对C. albicans则可能通过阳离子表面活性作用靶向细胞膜脂质。双菌共培养时，精氨酸通过阻断跨界协同（如抑制S. mutans葡糖基转移酶与真菌甘露聚糖层结合），减少α-葡聚糖生成，从而瓦解生物膜结构。此外，精氨酸代谢产生的氨维持微环境碱性，进一步抑制脱矿。

5 结论

L-精氨酸可有效抑制S. mutans和C. albicans的单菌及双菌生长、生物膜形成、乳酸与EPS产生，并维持口腔pH稳定性，是一种具有潜力的龋病防控预生物制剂。