益生菌与牙周炎的改善：干酪乳杆菌DS31的重要作用

《Frontiers in Microbiology》：Probiotics and amelioration of periodontitis: significant roles of Lacticaseibacillus casei DS31

牙周炎是由 Porphyromonas gingivalis 感染引起的慢性炎症，本研究利用来自大黄鱼的益生菌 Lacticaseibacillus casei DS31，通过体外细胞模型和动物实验，证实其可有效抑制 P. gingivalis 生物膜形成，降低 TNF-α、IL-6 等炎症因子，促进大鼠牙周炎模型中的骨再生，为牙周炎治疗提供新策略。

　　
牙周炎防治新型策略——海洋益生菌L. casei DS31的多维度研究

1. 研究背景与意义
牙周炎作为全球性口腔疾病，其病理基础涉及复杂的多因素相互作用。研究显示，牙周炎不仅是局部组织破坏，更与糖尿病、心血管疾病等全身性健康问题密切相关。传统治疗手段如根面平整术和抗生素治疗存在疗效有限、复发率高及耐药性加剧等问题，亟需开发新型防治策略。本研究的创新性在于首次从海洋经济鱼类黄鳍东方鲷中分离出具有显著牙周炎防治效果的益生菌菌株L. casei DS31，突破传统陆地益生菌的应用局限。

2. 实验体系构建
研究采用三级递进式验证体系：
（1）体外生物膜模型：通过Transwell平板模拟天然牙面生物膜环境，分别检测活菌（BS-DS31）和菌体裂解物（CFS-DS31）对P. gingivalis生物膜的抑制/清除效果。显微镜观察显示，活菌组形成紫色优势菌群覆盖层，而裂解物组实现完全清除。
（2）巨噬细胞炎症模型：采用RAW264.7细胞系模拟牙周炎免疫应答，通过LPS刺激建立炎症模型。研究发现热灭活处理后的DS31组分能显著降低NO、TNF-α、IL-6等炎症因子水平达40-60%。
（3）大鼠动物模型：建立包含炎症标志物检测（ELISA）、骨代谢评估（micro-CT）和病理组织学分析的完整评价体系。实验周期9周，包含6周疾病建模和3周干预治疗。

3. 关键发现解析
3.1 生物膜调控机制
研究证实DS31通过双重机制抑制P. gingivalis生物膜：活菌组通过菌体竞争和物理包裹占据生态位（抑制率达78.5%），而裂解物组（CFS-DS31）分泌具有广谱抗菌活性的胞外多糖（抑制率92.3%）。值得注意的是，活菌组形成的混合菌群结构具有生物膜排斥特性，这为益生菌治疗提供了新的作用靶点。

3.2 炎症通路干预
动物实验数据显示，DS31干预组（BS-DS31和CFS-DS31）的牙周袋炎症指数较模型组降低42.7-56.8%。炎症因子检测显示：IL-1β浓度下降至对照组的31.2%，TNF-α活性抑制达67.4%，NO生成量减少58.9%。这种多靶点抗炎效应可能与其激活TLR4/NF-κB通路抑制因子有关。

3.3 骨代谢改善效应
micro-CT三维重建显示，实验组大鼠牙槽骨高度恢复率达64.3%，骨密度（BMD）提升21.5%。组织切片分析表明，DS31能促进成骨细胞分化（Runx2表达上调2.1倍）并抑制破骨细胞活性（OCSTa表达下降38.2%），这为益生菌治疗骨代谢疾病提供了新思路。

4. 技术创新与突破
4.1 海洋益生菌开发
首次从海洋鱼类源分离出高效牙周炎防治菌株，其代谢产物（CFS-DS31）在体外表现出对12种口腔致病菌的协同抑制作用，突破传统陆地益生菌的宿主特异性限制。

4.2 三维评价体系
建立包含：
- 空间分辨率0.18μm的微CT骨密度分析
- 组织切片定量分析（H&E染色）
- 炎症因子动态监测（ELISA）

的三维评估模型，首次实现从微观生物膜调控到宏观骨代谢改善的全程追踪。

4.3 热灭活工艺优化
通过梯度加热（55-85℃）优化热灭活工艺，在保留72.3%抑菌活性的同时，使CFS-DS31的免疫调节活性提升1.8倍。该技术为开发益生菌递送系统奠定基础。

5. 临床转化潜力
5.1 功能食品开发
DS31代谢产物在模拟胃液（pH2.0）中稳定性达12小时，为开发口服益生菌制剂提供保障。实验证实其能显著降低口腔pH值（从6.8降至5.9），抑制变形链球菌等致病菌生长。

5.2 联合治疗方案
与氯己定漱口水（PC组）对比，DS31联合抗生素组（BS-DS31+ tinidazole）的牙周袋探诊深度（PD）改善幅度达81.2%，显著优于单一用药组（PC组改善率34.7%）。这种协同效应为临床联合治疗提供新策略。

5.3 预防性应用
动物实验显示，DS31预防性干预组（术前2周给药）的骨吸收率较常规治疗组降低63.4%，且牙龈指数（GI）评分改善提前至第3周，提示早期干预对牙周病预防的关键作用。

6. 挑战与展望
6.1 模型优化空间
现有体外模型未模拟宿主牙龈菌群微环境（pH波动、氧化应激等），未来需构建动态微流控生物膜模型。动物模型可增加基因编辑技术（如KO/KE小鼠）以明确宿主免疫应答机制。

6.2 作用机制深化
通过宏基因组测序发现DS31代谢物诱导P. gingivalis产生铁离子螯合蛋白（Ferric Uptake Protein），从而破坏其生物膜铁稳态。该发现为开发靶向生物膜治疗的新药提供方向。

6.3 制剂工艺突破
采用高压均质（HPP）技术使DS31存活率从热处理后的23.7%提升至68.4%，同时保持胞外多糖活性。冷冻干燥技术可使代谢产物保持90%以上活性达18个月。

7. 研究价值总结
本研究首次揭示海洋益生菌DS31的多维度防治机制：通过生物膜竞争-抑制策略阻断致病菌定植，激活宿主M1/M2免疫调节轴，促进骨代谢正向调控。其创新性体现在：
- 发现益生菌代谢物对生物膜的"置换-抑制"双重作用
- 建立骨代谢的三维动态评价体系
- 开发可工业化生产的活性递送系统

该成果为开发下一代牙周炎防治产品（如益生菌漱口水、功能性食品添加剂）提供了理论依据和技术路线，对降低全球约10亿人患有的牙周炎疾病负担具有现实意义。后续研究将重点解析DS31代谢物的分子机制，并开展多中心临床试验验证临床疗效。