人类口腔微生物介导电子传递机制研究：五种主要病原菌的胞外电子转移动力学与生态意义

《Bioelectrochemistry》：Mediated electron transfer in five prevalent human oral microbial species

本研究首次证实五种人类口腔病原菌（包括新发现的电活性菌）具有介导电子转移（MET）能力，通过旋转圆盘电极（RDE）量化了核黄素（RF）和铁氰化铁对细菌代谢的促进作用，重点解析了具核梭杆菌（F. nucleatum）的米氏常数（Km）及代谢产物变化，为口腔生物膜致病机制和微生物电化学研究提供新视角。

　　

章节亮点

MET在口腔细菌物种中得到证实

通过旋转圆盘电极（RDE）评估了五种口腔物种（包括新发现的电活性菌——黏放线菌（A. viscosus）和具核梭杆菌（F. nucleatum））利用核黄素（RF）和铁氰化铁进行介导电子转移（MET）的能力。典型实验记录显示（以具核梭杆菌为例）：在无菌电解液中加入介质后电流稳定，添加葡萄糖（10 mM）作为电子供体时无电流变化，而注入细菌悬液后还原电流显著上升，证实MET由细菌活动驱动。所有物种均能还原核黄素（除黏放线菌仅还原核黄素外），而铁氰化铁在除变异链球菌（S. mutans）外的物种中均引发快速动力学（k_{cat, Ferri(app)} > 10⁴ s^?1）。

讨论

本研究通过铁氰化铁和核黄素还原证实了五种口腔物种的MET能力。在具核梭杆菌中，每种介质还原均遵循表观米氏动力学，且介质存在时增强了葡萄糖向乙酸（而非还原性更强的终端产物）的转化。细菌还原氧化还原介质的能力自1930年代已有报道，但多数革兰氏阴性菌的机制仍不明确。本文探讨了具核梭杆菌中可能的MET机制，包括周质脱氢酶、膜结合还原酶或自分泌介质的作用，并指出其与口腔生物膜内种间相互作用的潜在关联。

结论

本研究首次在体外确认了五种人类口腔微生物的MET能力，并将具核梭杆菌和黏放线菌鉴定为“电活性菌”。RDE的使用实现了不同菌种MET动力学的直接量化比较。铁氰化铁和核黄素的周转数（k_cat）因物种差异显著，且介质存在改变了具核梭杆菌的代谢产物分布，提示MET可能在口腔生物膜的生态和病理中发挥关键作用。