PSC-MCAT方法的生物学验证：分析学龄前儿童不同龋齿风险水平下的牙菌斑微生物群

《International Dental Journal》：Biological Validation of the PSC-MCAT: Analyzing Dental Plaque Microbiota Across Caries Risk Levels in Preschoolers

龋齿风险评估工具PSC-MCAT的生物有效性验证及口腔微生物组分析显示，高风险组（H）在微生物多样性、组成及代谢通路（如D-Arginine和D-Ornithine代谢）上显著不同于低风险组（L）和中等风险组（M）。共检测到187个属，其中Scardovia、Prevotella和Megasphaera在高风险组显著富集（P<0.05），且H组功能通路如Steroid hormone biosynthesis和Spliceosome显著上调。研究证实PSC-MCAT通过整合人口学、社会经济因素及口腔健康行为（如氟化物使用、甜食摄入频率）有效分层，其预测效能与微生物组动态变化及代谢通路关联性一致，为精准预防提供新依据。

　　本研究聚焦于儿童龋齿风险评估工具（PSC-MCAT）在生物学层面的有效性，特别是在广西地区的学前儿童群体中。随着全球范围内儿童龋齿（Early Childhood Caries, ECC）的高发率，寻找有效的预防和干预手段成为口腔医学研究的重点。广西作为中国龋齿负担最重的地区之一，其3岁和5岁儿童的龋齿患病率分别高达61.4%和81.5%，远高于全国平均水平。这一现象不仅对儿童的口腔健康构成威胁，还可能影响其心理发展，尤其是在外观和社交方面。因此，探索一种能够准确识别高风险儿童并指导针对性干预的工具具有重要的临床意义。

研究团队在广西南宁西乡塘区选取了来自6所幼儿园的511名3岁儿童，依据PSC-MCAT工具将其划分为低风险（L）、中等风险（M）和高风险（H）三组。每个组别选取了24名儿童，确保性别比例均衡。通过分析不同风险等级儿童的口腔微生物群落结构、组成和功能差异，以及其与口腔健康行为之间的关系，研究旨在验证PSC-MCAT在预测儿童龋齿风险方面的生物有效性。研究结果表明，不同风险等级的儿童在微生物多样性、结构和功能上存在显著差异，尤其是高风险组中一些特定的菌群，如Scardovia、Prevotella和Megasphaera，表现出显著的富集现象。这些发现不仅支持了PSC-MCAT在风险分层方面的有效性，还揭示了临床风险等级与酸性致病菌以及宿主-微生物代谢互动之间的机制关联。

在方法学方面，研究采用了高通量测序技术，对72名儿童的牙菌斑样本进行了全面分析。通过提取总细菌基因组DNA，并对V3-V4高变区进行扩增和测序，研究团队获得了大量的高质量序列数据，为后续的多样性分析和功能预测提供了坚实的基础。在数据处理过程中，使用了R软件和QIIME2进行综合分析，包括α多样性曲线、β多样性分析以及LDA效应大小（LEfSe）方法，以识别潜在的生物标志物。这些分析手段不仅能够揭示不同风险等级儿童口腔微生物群落的差异，还能通过功能预测进一步理解其与龋齿发展之间的关系。

研究结果表明，不同风险等级的儿童在微生物组成和功能特征上存在显著差异。例如，高风险组（H组）在β多样性分析中表现出更高的微生物社区复杂性，而低风险组（L组）则显示了更为简单的生态交互模式。此外，某些特定的微生物如Scardovia和Megasphaera在H组中显著富集，并且与D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢途径密切相关。这些代谢途径的变化可能反映了口腔环境酸性增强的特性，进一步支持了高风险儿童更容易发生龋齿的假设。同时，研究还发现，H组中的某些生物标志物与儿童的口腔健康行为，如甜食摄入频率和定期使用含氟牙膏等，存在显著的正相关性。这些结果强调了宿主行为对口腔微生物群落结构和功能的影响，为制定个性化的预防策略提供了依据。

研究还通过共现网络分析揭示了不同风险组别之间的微生物相互作用模式。结果显示，M组的微生物网络更为复杂，而H组的网络则相对简化，这可能意味着H组的口腔微生物群落趋于单一化，有利于某些致龋菌的增殖。同时，L组的微生物群落表现出较为简单的生态关系，这可能与其较好的口腔卫生习惯和较低的致龋风险有关。这些发现不仅有助于理解不同风险组别之间的微生物生态差异，还为口腔健康行为的干预提供了新的视角。

此外，研究团队还探讨了微生物代谢功能与龋齿风险之间的关系。通过KEGG数据库的分析，发现H组在多个代谢途径上表现出显著的富集，包括甾体激素合成、剪接体、蛋白酶体、β-内酰胺抗性、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、阿米巴病、弓形虫病以及组氨酸代谢等。这些代谢途径的变化可能反映了口腔环境的酸性增强，从而促进了致龋菌的生长和活动。例如，D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢途径在H组中的活跃程度显著提高，表明这些代谢活动可能在维持口腔酸碱平衡和调节微生物生态中发挥关键作用。

研究进一步揭示了特定的微生物标志物与口腔健康行为之间的关联。例如，H组中某些致龋菌如Leptotrichia、Scardovia和Megasphaera不仅在数量上显著增加，还与D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢途径的活性呈正相关。这表明，这些微生物可能在高酸性环境中更容易增殖，并通过代谢活动影响口腔健康。同时，L组中的Prevotella_9与定期使用含氟牙膏存在正相关，这提示良好的口腔卫生习惯可能有助于维持健康的微生物群落。

本研究还通过生态学视角探讨了口腔微生物群落与宿主行为之间的相互作用。研究发现，儿童的饮食习惯、口腔卫生行为以及社会经济因素均对口腔微生物群落结构产生重要影响。例如，高糖摄入频率与某些致龋菌的富集程度显著相关，而定期使用含氟牙膏和进行口腔检查则与低风险组的微生物组成相关。这些发现强调了宿主行为在塑造口腔微生物生态中的作用，也为未来的口腔健康干预提供了理论支持。

研究的局限性也得到了充分讨论。例如，由于研究时间较短，未能实现原计划的两年随访，这可能影响结果的长期有效性。此外，研究样本主要来自广西南宁西乡塘区的幼儿园儿童，这可能限制研究结果的普遍适用性。因此，未来的研究需要扩大样本范围，涵盖更多地区和人群，并采用更先进的微生物组学技术进行更全面的分析。

综上所述，本研究通过整合高通量测序技术和PSC-MCAT评估工具，揭示了不同风险等级儿童口腔微生物群落的结构、组成和功能差异，以及这些差异与口腔健康行为之间的关系。这些发现不仅为ECC的预防和诊断提供了新的生物学视角，还强调了个性化预防策略在儿童口腔健康管理中的重要性。通过深入了解口腔微生物生态与宿主行为之间的互动机制，研究为改善儿童口腔健康状况提供了科学依据和实践指导。