综述：口腔微生物组与动脉粥样硬化：关联、机制和临床意义的当前证据

《Frontiers in Immunology》：The oral microbiome and atherosclerosis: current evidence on association, mechanisms, and clinical implications

本综述系统评述了口腔微生物组与动脉粥样硬化（CVD）的最新研究进展，超越了传统关联分析，深入探讨了口腔-肠道-血管轴、表观遗传重编程（"炎症记忆"）和多界微生物组等新机制，并批判性评估了观察性研究、孟德尔随机化（MR）和随机对照试验（RCT）中的证据冲突，最后提出了整合人工智能（AI）生物标志物发现和工程微生物疗法等前沿方向的临床行动框架。

　　

1 引言

动脉粥样硬化是心血管疾病（CVD）的主要病理基础，然而传统危险因素仅能解释约50%至70%的动脉粥样硬化事件，这凸显了识别其他致病因素的迫切性。近年来，口腔微生物组——人体第二大多样化的微生物生态系统——作为关键环境因素日益受到关注。大量证据表明，牙周病（PD）等口腔疾病与动脉粥样硬化风险增加相关，但领域发展已到达拐点，需要从相关性转向因果性和功能理解。本综述旨在批判性评估证据，整合前沿研究的新机制见解，并勾勒解决未解问题的更全面框架。

2 口腔微生物组与动脉粥样硬化：流行病学联系

大量流行病学研究一致表明，牙周病与动脉粥样硬化性心血管事件风险增加相关。例如，一项针对近50万英国生物银行参与者的前瞻性研究发现，自我报告的牙周病与冠心病风险增加9%相关，且这种关联受到共享遗传易感性和可观察的心脏结构变化的影响。此外，研究开始直接探讨口腔微生物群落组成与动脉粥样硬化标志物的关系。例如，在1966年芬兰北部出生队列中，研究发现口腔微生物组多样性指标与中年男性的颈动脉内膜中层厚度（cIMT）显著相关，特定细菌属如普雷沃菌属（Prevotella）与cIMT呈正相关，而其他菌属则呈负相关。

然而，证据存在显著不一致性，这主要源于方法学异质性，包括不一致的病例定义、测序技术差异（如16S rRNA与鸟枪法宏基因组学）、样本收集缺乏标准化以及混杂因素控制不足。这些因素导致难以确定单一、可重复的“促动脉粥样硬化”微生物特征。

3 机制理解的新前沿

科学叙述正在经历深刻转变，从关注少数关键牙周病原体转向探索系统级机制。

3.1 整合多组学方法：从相关性到功能

前沿在于应用整合多组学（基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学）来创建宿主-微生物组相互作用组的整体视图。例如，对颈动脉粥样硬化（CAS）患者唾液微生物组和代谢组的整合分析发现了与颈动脉IMT和血清超敏C反应蛋白（hs-CRP）增加相关的独特微生物和代谢特征。

3.2 表观遗传界面：口腔微生物如何重编程宿主炎症通路

表观遗传学提供了一个分子机制，解释短暂的微生物暴露如何导致宿主基因表达的稳定、长期变化。牙周致病菌牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）是一种复杂的“表观遗传工程师”。其脂多糖（LPS）可同时降低DNMT1表达并上调组蛋白乙酰转移酶（HAT）p300和主炎症转录因子NF-κB。这种重编程可产生持久效应，导致“炎症记忆”或“训练免疫”现象。骨髓移植模型直接证明，从感染牙龈卟啉单胞菌的供体接受骨髓的健康受体小鼠，即使从未直接接触病原体，也会形成更严重的动脉粥样硬化病变。

3.3 口腔-肠道-血管轴：统一的机制通路

新兴证据指向一个更隐蔽的慢性通路：口腔-肠道-血管轴。该轴描述了一个多阶段过程，口腔共生菌随唾液被吞下，首先扰乱远端肠道生态系统，导致全身性病理。在严重牙周炎情况下，个体每天可能吞下多达10¹²个口腔细菌。这种大量、生态失调的口腔接种物可诱导肠道菌群失调，并关键导致肠道上皮屏障失效（“肠漏”）。这允许LPS等微生物产物从肠道易位到血液中，促进慢性、低度“代谢性内毒素血症”状态。此外，牙龈卟啉单胞菌诱导的肠道菌群失调改变了微生物群落的代谢输出，特别是富集了擅长产生三甲胺（TMA）的细菌，TMA是促动脉粥样硬化分子三甲胺氧化物（TMAO）的前体。

3.4 超越细菌：口腔病毒组和真菌组的新兴作用

绝大多数研究以细菌为中心，留下了关于口腔病毒组和真菌组的重大知识空白。将口腔微生物组视为一个多界群落是关键新前沿，因为生态失调的真正驱动因素可能在于跨界相互作用的破坏。虽然直接证据稀少，但肠道病毒组的改变与多种心血管疾病相关，而一项关于肠道真菌组的开创性研究发现真菌属毛霉属（Mucor）与cIMT呈显著负相关，表明某些真菌在血管健康中可能具有保护作用。

3.5 汇聚于核心致动脉粥样硬化通路

上述前沿机制最终通过血管内几个已确立的下游致动脉粥样硬化通路显现出来。这些核心过程包括：菌血症后的直接血管效应、持续的全身炎症和免疫失调、动脉粥样硬化斑块的不稳定化，以及促血栓形成和代谢失调。

4 生物标志物发现与预测建模

寻找可靠的口腔生物标志物来预测心血管风险已随着机制理解而发展。早期研究侧重于识别与动脉粥样硬化标志物相关的特定细菌分类群或整体微生物多样性变化，但其临床预测能力有限。人工智能（AI）和机器学习（ML）代表了风险预测的范式转变。例如，一项研究使用基于唾液微生物群数据训练的随机森林分类器，成功识别出43个OTU的特征，能以0.933的曲线下面积（AUC）区分动脉粥样硬化性心血管疾病（ACVD）患者与对照组。尽管预测能力强，但许多ML模型的“黑箱”性质阻碍了其临床采用。该领域正迅速转向可解释人工智能（XAI），使用SHAP（沙普利加法解释）等技术来提供对模型预测的洞察，增加临床信任和透明度，并允许从数据本身发现新的、生物学相关的生物标志物。

5 牙周干预试验：对证据缺口的批判性审视

随机对照试验（RCT）对于弥合观察到的关联与潜在因果关系之间的差距至关重要。大量干预研究一致证明，非手术牙周治疗（NSPT）可显著降低关键全身炎症标志物，如hs-CRP和白细胞介素-6（IL-6）。然而，将这些生物学效应转化为临床心血管事件的明显减少已被证明是该领域持续的重大挑战。权威系统评价，包括Cochrane的评价，一致得出结论，现有证据质量极低，不足以支持或反驳牙周治疗预防心血管事件发生的假设。这种对替代标志物的持续积极效应与硬临床终点缺乏已证实益处之间的深刻脱节，可能不是因为生物学联系不存在，而是因为现有试验存在显著的设计局限性，包括功率和持续时间不足、侧重于替代结局、方法学质量差以及未测量混杂的可能性。

6 解决混杂因素和难以捉摸的因果关系问题

解释口腔健康与动脉粥样硬化联系的一个核心挑战是混杂问题。牙周病和心血管疾病共享许多共同危险因素，如吸烟、糖尿病、年龄和社会经济地位（SES）。尽管存在挑战，许多进行良好的观察性研究发现，即使在统计调整这些已知共享危险因素后，牙周病与心血管疾病之间的关联仍然存在。然而，观察性研究中来自不精确测量或未测量因素的残余混杂可能性仍然是一个显著限制。

孟德尔随机化（MR）是一种强大的遗传流行病学方法，可使用遗传变异作为工具变量来评估暴露对结果的因果效应，从而最大限度地减少传统混杂的影响。近年来，MR研究被应用于牙周病-心血管疾病联系，产生了关键但相互矛盾的结果。一方面，一项里程碑式的MR研究提供了牙周炎与高血压因果关系的首个遗传证据。另一方面，在检查主要动脉粥样硬化事件时，因果关系的证据消失了。最近的大规模MR研究发现，牙周炎的遗传易感性与冠心病（CAD）、心肌梗死（MI）或中风风险之间没有显著的因果关系。

使用布拉德福德·希尔标准进行批判性评估是评估因果关系的另一个框架。当使用该框架正式评估牙周病-心血管疾病联系时，发现因果关系证据薄弱。具体而言，由于研究间大量不一致以及牙周炎与多种全身性疾病相关而不仅仅是动脉粥样硬化，“一致性”和“特异性”标准未得到满足。

总之，虽然在对已知混杂因素进行调整后，牙周病与动脉粥样硬化性心血管疾病之间在生物学上合理的关联仍然存在，但目前的证据体系不支持主要临床事件的直接因果关系。随机对照试验缺乏明确证据、孟德尔随机化结果矛盾以及未能满足布拉德福德·希尔标准，都指向一种比简单因果关系更复杂的关系。

7 临床意义和未来方向：从指南到可行动框架

累积的流行病学和机制证据已将口腔-心血管联系从研究好奇推进到具有临床重要性的事务。作为回应，心脏病学和牙周病学的主要专业学会已合作将这一科学知识转化为实用的、基于证据的患者护理指南，为整合护理模式和新型治疗策略铺平了道路。

现在存在明确的国际共识，承认牙周炎与动脉粥样硬化性心血管疾病之间存在独立关联。这导致了高水平临床实践指南的制定，例如欧洲牙周病联合会（EFP）S3级临床实践指南，该指南基于多个系统评价的正式证据。这些指南建立了新的护理标准，依赖于医疗和牙科团队之间的双向筛查、转诊和沟通。

口腔保健团队（牙医、卫生士）的关键建议包括：积极参与心血管疾病一级预防，评估主要危险因素；明确告知诊断为牙周炎的患者其未来心血管事件风险增加，并将识别出的未控制心血管疾病危险因素患者正式转诊给其医生；确认牙周治疗对大多数稳定性心血管疾病患者是安全的，任何抗血栓治疗的修改必须仅在咨询处方医生或心脏病专家后进行。

医疗团队（心脏病专家、全科医生）的关键建议包括：将基本口腔健康筛查纳入常规评估，询问牙周炎迹象如牙龈出血或牙齿松动；告知心血管疾病患者牙周炎可能对其心血管健康产生负面影响，并将所有新诊断心血管疾病患者转诊进行全面的牙周检查；准备好与患者的牙科团队联系，特别是在任何计划性侵入性牙科手术前关于抗血栓治疗的管理。

将这些一般指南转化为个性化患者护理需要更深入地了解个体风险修饰因素，其中生物学性别正成为一个关键因素。心血管疾病在发病年龄、患病率和潜在病理生理学方面表现出众所周知的性别差异。类似地，人类微生物组（包括口腔和肠道）的组成和功能日益被认为受生物学性别影响。牙周炎本身在男性中的患病率高于女性。这些观察提出了口腔微生物组与动脉粥样硬化之间的联系是否也表现出性别特异性模式的问题。

一项提供该关系性别差异直接证据的关键研究来自芬兰北部出生队列。研究人员调查了中年参与者口腔微生物组特征与cIMT之间的关联。在仔细排除具有主要心血管疾病影响因素的个体后，他们发现口腔微生物组多样性与较高的cIMT之间存在显著关联，但仅在男性亚组中。在女性亚组中未观察到这种关联。此外，特定的细菌属仅在男性中与cIMT显示出显著的正相关或负相关。这项研究强烈表明口腔微生物组与动脉粥样硬化早期阶段之间存在潜在的性别特异性相互作用。

成功实施这些指南需要从碎片化护理根本转向培养无缝协作的新模式。一个现实世界的例子是意大利牙周病学会（SIdP）与意大利高血压学会之间的合作，该合作概述了一种整合临床方法，强调联合危险因素评估和正式转诊途径。然而，此类模式的广泛采用面临重大结构性障碍，包括医疗和牙科护理分开的融资、保险和电子健康记录系统。

展望未来，研究正在超越传统的机械治疗，探索直接针对微生物组的新方法。一个革命性的前沿是工程微生物疗法的开发。例如，一项突破性的临床前研究表明，每日口服一种经过工程改造的大肠杆菌Nissle 1917菌株（设计用于持续分泌短链脂肪酸（SCFAs）），可显著减少小鼠缺血性心脏病模型中的心肌损伤。这种方法代表了向使用工程益生菌作为“活工厂”直接向宿主递送心脏保护分子的转变。

此类策略的临床转化正变得越来越可行。美国FDA等监管机构已为活体生物治疗产品（LBP）建立了框架，并且几种基于微生物组的疗法已获批准用于其他适应症。这为下一代旨在降低心血管风险的精准微生物组干预措施铺平了道路，推动该领域从关联走向靶向的、基于机制的预防和治疗。

8 结论

口腔微生物组与动脉粥样硬化之间的关系已从一个由流行病学关联定义的领域演变为一个以深度机制探究为特征的领域。本综述综合的证据强调了一个范式转变，焦点已从识别特定致病细菌转向理解生态失调的口腔生态系统的功能后果。新的研究前沿提供了前所未有的见解。然而，这种快速科学进展必须通过批判性评估的视角来看待。现有文献受到显著方法学异质性的阻碍，导致结果不一致并使证据合成复杂化。此外，由于临床前动物模型与人类生理学之间的根本差异，存在巨大的转化差距。最关键的是，因果关系问题仍然难以捉摸。硬临床终点随机对照试验缺乏明确证据，加上孟德尔随机化研究结果矛盾以及未能满足正式因果关系标准，表明当前最高水平的证据不支持主要动脉粥样硬化事件的直接、线性因果关系。

尽管存在这些挑战，证据的权重已促使主要心脏病学和牙周病学会达成共识，产生了里程碑式的联合临床指南。这些框架及其激发的整合护理模式，通过打破医学和牙科之间的传统孤岛，为更全面的患者管理方法铺平了道路。该领域的未来在于通过大规模、方法学严谨的随机对照试验解决当前的证据缺口，并将工程微生物疗法等新型干预措施从临床前前景推进到临床现实。利用我们对口腔-全身联系日益增长的理解，是制定下一代个性化心血管风险降低策略的关键一步。