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为探究牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）色氨酸 - 吲哚代谢通路在牙周炎发病机制中的作用，研究发现该通路影响其毒力及菌群失调，为牙周炎治疗提供新靶点。
牙周炎，这个看似不起眼却又让人头疼不已的疾病，正悄悄影响着全球无数人的口腔健康，它不仅会导致牙龈红肿、出血，严重时甚至会造成牙齿脱落，让人们 “吃嘛嘛不香”。在牙周炎的发病过程中，口腔微生物群落的平衡被打破（即菌群失调），宿主的免疫炎症反应也乱了套，而其中，牙龈卟啉单胞菌（P. gingivalis）作为牙周炎的关键致病菌，一直在 “暗中搞破坏”。尽管此前人们知道氨基酸代谢在牙周炎致病菌中起着重要作用，色氨酸代谢异常也与多种炎症性疾病相关，但色氨酸 - 吲哚代谢通路在牙周炎致病菌的毒力、口腔和肠道菌群失调方面究竟扮演着怎样的角色，却一直是个未解之谜。
为了揭开这个谜团，中山大学附属口腔医院、广东省口腔医学重点实验室以及中山大学光华口腔医学院的研究人员挺身而出，开展了一项极具意义的研究。最终，他们的研究成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》杂志上，为我们认识牙周炎提供了全新的视角。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。他们收集了 18 例 III - IV 期牙周炎患者和 13 例健康受试者的唾液样本（样本队列来源），借助 16S rRNA 测序技术分析微生物群落组成，利用超高效液相色谱（UHPLC）鉴定代谢物，还通过构建基因敲除突变株、蛋白质组学、代谢组学以及动物实验等多种手段，深入探究牙龈卟啉单胞菌色氨酸 - 吲哚代谢通路的奥秘。
下面来看看具体的研究结果：
- 牙周炎患者色氨酸代谢增强与临床参数及病原体丰度相关：多组学数据显示，III - IV 期牙周炎患者色氨酸代谢增强，色氨酸相关代谢物和吲哚衍生物水平升高，且这些代谢物浓度与牙周炎临床参数（如临床附着丧失（CAL）、探诊出血（BOP）和探诊深度（PD））呈正相关。同时，关键牙周病原体（如牙龈卟啉单胞菌、齿垢密螺旋体等）的增多与色氨酸相关代谢物也呈正相关。
- 色氨酸调节牙龈卟啉单胞菌的蛋白质和氨基酸代谢：实验表明，牙龈卟啉单胞菌能产生吲哚，添加外源色氨酸可显著增强吲哚生成。非靶向代谢组学分析发现，色氨酸刺激后的牙龈卟啉单胞菌代谢谱发生明显变化，蛋白质和氨基酸代谢相关的代谢物改变显著，还增强了蛋白质消化、色氨酸代谢及 ABC 转运体等相关通路。
- 色氨酸酶基因缺失改变牙龈卟啉单胞菌的蛋白质组和代谢组：研究人员构建了色氨酸酶基因敲除突变株（ΔtnaA），该突变株无法产生吲哚，且与野生型（WT）相比，蛋白质组和代谢组发生了显著变化，涉及氨基酸代谢、血红素利用、信号转导和生物膜形成等关键蛋白的表达受到影响。
- 色氨酸酶基因缺失抑制牙龈卟啉单胞菌生长、毒力表达和促炎能力：实验发现，ΔtnaA 菌株的生长速度明显减慢，在血琼脂平板上形成的菌落小且颜色浅，表明其血红素利用能力受损。同时，该菌株毒力因子（如 luxS、kgp 和 fimA）的 mRNA 表达显著下降，在与人类牙龈上皮细胞（hGECs）共培养时，细胞黏附、侵袭和促炎能力也明显降低，生物膜形成能力同样受到抑制，而吲哚可部分恢复 ΔtnaA 的生物膜生长。
- 牙龈卟啉单胞菌的色氨酸 - 吲哚通路促进牙周炎生物膜形成：研究人员通过构建健康口腔生物膜和牙周炎相关致病生物膜模型发现，外源吲哚能显著增加生物膜的积累和结构参数。16S rRNA 测序显示，该通路可改变生物膜微生物群落组成，增加病原体相对丰度，减少共生菌，使代谢从碳水化合物代谢向氨基酸代谢转变。
- 色氨酸 - 吲哚通路对牙龈卟啉单胞菌在牙周骨吸收和组织炎症中的作用至关重要：在小鼠牙周炎模型中，牙龈卟啉单胞菌感染会加剧牙槽骨吸收和牙龈组织炎症，而色氨酸 - 吲哚通路缺陷会削弱这种作用，补充外源吲哚则可恢复。
- 牙龈卟啉单胞菌通过色氨酸 - 吲哚通路诱导口腔和肠道菌群失调：对牙周炎小鼠的 16S rRNA 测序分析表明，牙龈卟啉单胞菌感染导致口腔和肠道菌群发生变化，色氨酸 - 吲哚通路缺陷可部分逆转这些变化，提示该通路对维持菌群稳态具有重要作用。
综合上述研究结果，研究人员证实了微生物色氨酸代谢与牙周炎患者疾病严重程度之间存在正相关关系，明确了牙龈卟啉单胞菌色氨酸 - 吲哚通路在其毒力、口腔和肠道菌群失调以及组织破坏中的关键调节作用。该通路通过调节牙龈蛋白酶和血红素转运蛋白的产生、干扰群体感应活动以及改变菌群功能活动（从碳水化合物代谢转向氨基酸代谢）等机制发挥作用。这一发现为牙周炎的治疗提供了新的重要靶点，不过，目前仍有许多工作有待开展，比如确定微生物吲哚受体以及吲哚信号在牙周病原体群体感应系统中的调节靶点等，以便更深入地理解牙周炎的发病机制，开发出更有效的治疗策略。
