牙菌斑生物膜会将宿主来源的β2-微球蛋白转化为多态性纤维，这些纤维随后会整合到生物膜基质中

《Biofilm》：Dental plaque biofilm transforms host-derived β 2-microglobulin into polymorphic fibrils for integration into the biofilm matrix

β?-微球蛋白（B2M）在口腔斑块生物膜中形成纤维结构，通过中和宿主抗菌活性增强生物膜增殖并降低粘附性，揭示斑块利用B2M纤维化策略抵抗宿主防御的机制。

　　本研究探讨了牙菌斑生物膜与β?-微球蛋白（B2M）之间的相互作用，揭示了B2M在牙菌斑中发生纤维化形成不可溶性结构的机制。B2M是一种广泛存在于所有有核细胞中的低分子量蛋白质，其稳定的结构使其成为MHC I类分子的重要组成部分。然而，在牙菌斑的微环境中，B2M的形态和功能发生了显著变化，这些变化可能与牙菌斑的形成和维持密切相关。研究结果表明，B2M在牙菌斑中不仅存在，还可能被细菌代谢产生的短链脂肪酸（SCFAs）和口腔中的钙、镁离子等环境因素诱导形成纤维结构，这些结构在牙菌斑中表现出不同的形态学特征，如延长的纤维、点状结构和无定形聚集物。这些纤维结构可能成为牙菌斑生物膜的一部分，从而影响其生长、附着能力和组织结构。

在实验中，研究人员利用免疫染色技术检测了牙菌斑样本中B2M的存在形式，并发现B2M不仅存在于可溶性部分，也以不可溶性形式存在。通过进一步分析，研究团队确认了B2M在牙菌斑中的纤维化现象，并发现这种纤维化过程受到多种环境因素的影响，包括磷酸盐、SCFAs和二价钙、镁离子。这些因素在体外实验中被证实能够显著促进B2M纤维的形成，从而改变了其在牙菌斑中的功能状态。B2M原本具有抗菌活性，但在纤维化后失去了这种活性，并被整合到牙菌斑生物膜中，可能作为结构成分促进生物膜的生长和稳定性。

研究人员进一步在**Streptococcus mutans**（变形链球菌）生物膜模型中验证了这一现象。在含磷酸盐和钙离子的条件下，B2M被转化为纤维状结构，并被生物膜所吸收，导致生物膜的生长速率增加，附着能力下降，同时改变了生物膜的结构组织。这些发现表明，牙菌斑生物膜通过一种特殊的“分子劫持”策略，将宿主来源的抗菌蛋白B2M转化为不可溶性纤维，从而中和其抗菌作用，并将其整合为生物膜的一部分。这种策略可能帮助牙菌斑生物膜在口腔环境中持续存在，并增强其扩散和扩展能力。

此外，研究还发现，B2M纤维的形成改变了生物膜的物理特性，例如其附着能力和结构组织。具体来说，B2M纤维的加入导致生物膜的附着能力显著降低，同时促进了非附着性生物膜的形成。这些非附着性生物膜在转移至新的培养环境中后，能够重新附着并形成新的生物膜结构，这可能为牙菌斑的扩散和持续性提供了一种机制。这种现象在口腔微生物群落的形成和维持中可能具有重要意义。

研究团队还通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）观察了B2M纤维对生物膜结构的影响。结果显示，B2M纤维的加入改变了生物膜的组织结构，使其从膜状结构转变为网状结构，这种结构变化可能影响生物膜的稳定性。同时，不同pH条件和离子种类对B2M纤维的形成具有不同的影响，例如在磷酸盐丰富的环境中，B2M更容易形成纤维结构，而在乙酸等其他酸性条件中，纤维的形成受到限制。

从临床角度来看，B2M在牙菌斑中的纤维化可能为牙菌斑的形成和致病性提供了新的视角。B2M原本是宿主防御系统的一部分，具有抗菌作用，但在牙菌斑中，其抗菌功能被削弱，反而成为生物膜的结构成分。这种现象提示，牙菌斑生物膜可能通过特定的环境条件和分子机制，利用宿主的抗菌蛋白来增强自身的结构稳定性和扩展能力。因此，理解B2M在牙菌斑中的纤维化机制，不仅有助于揭示牙菌斑的致病机制，还可能为开发新的牙菌斑控制策略提供理论依据。

在方法学方面，研究采用了多种技术手段，包括免疫荧光染色、Western blot、透射电镜和扫描电镜等，以全面评估B2M在牙菌斑中的存在形式和功能变化。这些技术的应用不仅验证了B2M在牙菌斑中的纤维化现象，还提供了关于其形态和结构变化的详细信息。例如，通过使用特异性针对B2M纤维的抗体，研究人员能够准确识别牙菌斑中的纤维结构，并与传统抗体区分，从而确认了B2M纤维的特异性。此外，通过ThT荧光法检测纤维的形成，进一步验证了B2M在牙菌斑中的纤维化过程。

研究还探讨了不同离子和酸性条件对B2M纤维化的影响。例如，二价钙和镁离子在酸性条件下可能促进B2M的纤维化，而磷酸盐的存在则可能进一步增强这一过程。这些发现表明，牙菌斑中的离子环境在B2M纤维化过程中起着关键作用。因此，调控这些离子的浓度可能成为干预牙菌斑形成的新途径。

从生物膜的结构和功能角度来看，B2M纤维的形成不仅改变了生物膜的组织形态，还可能影响其在宿主表面的附着能力。研究发现，B2M纤维的加入导致生物膜的附着能力下降，同时促进了非附着性生物膜的形成。这种变化可能有助于牙菌斑在口腔中的扩散和扩展，从而增加其致病性。此外，B2M纤维可能作为生物膜的结构支撑，促进细菌的聚集和生物膜的稳定性，这为理解牙菌斑的形成机制提供了新的视角。

研究还指出，B2M的纤维化可能涉及复杂的分子机制，例如通过与细菌的短链脂肪酸和钙离子的相互作用，改变了其构象，从而促进纤维的形成。这种机制可能与其他宿主蛋白或细菌蛋白的纤维化过程类似，例如在某些细菌中，细菌自身产生的纤维结构可能通过与宿主蛋白相互作用，促进多物种生物膜的形成和稳定。因此，B2M纤维化可能不仅仅是宿主蛋白的转化，还可能与细菌的纤维化过程相互作用，形成一个复杂的生物膜结构网络。

此外，研究还强调了宿主与微生物之间的动态相互作用。在牙菌斑的形成过程中，宿主提供的抗菌蛋白可能被微生物利用，通过特定的环境条件和分子机制，转化为对生物膜有利的结构成分。这种相互作用不仅影响生物膜的生长和结构，还可能影响宿主的免疫防御能力。因此，理解这种相互作用对于开发新的抗菌策略和生物膜控制手段具有重要意义。

研究的局限性在于，目前的实验主要集中在体外环境和模型生物膜上，尚未完全揭示B2M纤维化在人体内的具体作用。因此，未来的研究需要进一步探讨B2M纤维化在人体牙菌斑中的发生机制及其对口腔健康的影响。此外，研究还提到，B2M纤维化可能与其他宿主抗菌蛋白（如胱抑素C、乳铁蛋白、溶菌酶和S100A8/A9）的纤维化过程相关，这些蛋白可能在牙菌斑中也发挥类似的作用。因此，未来的研究可以扩展到这些蛋白，以更全面地理解宿主抗菌蛋白在牙菌斑中的作用。

综上所述，本研究揭示了B2M在牙菌斑中的纤维化现象，并探讨了其在生物膜形成和维持中的作用。这些发现不仅为牙菌斑的致病机制提供了新的视角，还可能为开发新的抗菌策略和生物膜控制手段提供理论依据。未来的研究可以进一步探索B2M纤维化在口腔微生物群落中的具体作用，以及其与其他抗菌蛋白的相互作用机制，从而为口腔健康管理和疾病预防提供更深入的理解。