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为解决牙周炎治疗难题，研究人员开展 Akkermansia muciniphila（Am）对牙龈卟啉单胞菌（Pg）诱导的牙周疾病作用的研究。结果发现 Am 可减轻牙周炎，调节相关信号通路。这为牙周疾病治疗提供新方向。
牙周炎是一种常见的慢性炎症性疾病，全球约 45%-50% 的人口受其困扰。它不仅会破坏牙齿周围的支持结构，严重时导致牙齿脱落，还与心血管疾病、糖尿病、阿尔茨海默病等全身性疾病密切相关。牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis，Pg）作为牙周炎的关键致病菌，可谓是 “作恶多端”。它能产生多种毒性因子，像分泌的 gingipains 可以降解细胞因子和趋化因子，让免疫系统 “瘫痪”；还能破坏上皮细胞的紧密连接蛋白，损害屏障功能；甚至可以裂解巨噬细胞受体，从而逃避吞噬作用。不仅如此，Pg 还会利用 Toll 样受体（Toll-like receptors，TLR）和补体受体，降解宿主的保护机制 MyD88 蛋白，扰乱宿主的免疫反应，诱导牙周微生物群失调，使得病情不断恶化。
目前，牙周炎的常规治疗方法，如洗牙（ scaling）、根面平整（root planing）、使用抗生素和抗菌漱口水等，都存在一些弊端。比如洗牙和根面平整可能导致牙齿敏感，而抗生素的使用不仅容易让细菌进入血液，还可能引发耐药性问题，给后续治疗带来更大的麻烦。在这样的背景下，寻找一种安全有效的治疗牙周炎的新方法迫在眉睫。
来自香港大学牙医学院的研究人员针对这一问题展开了深入研究。他们将目光聚焦在 Akkermansia muciniphila（Am）上，这是一种革兰氏阴性厌氧共生菌，定植于人体肠道，近年来被视为新一代益生菌。研究人员推测，Am 或许能通过增强宿主的防御免疫和调节牙周微生物群，对牙周健康发挥积极作用。他们的研究成果发表在《Probiotics and Antimicrobial Proteins》杂志上。
研究人员为了开展这项研究，用到了多个关键技术方法。首先是动物实验，选用 20 只 C57BL/6 J 小鼠，分为对照组、Pg 组、Am 组和混合物组，通过口腔给予不同处理，模拟牙周炎发病过程。其次是微生物分析技术，收集小鼠牙龈颈液（gingival cervical fluid，GCF）和牙周菌斑，运用 16S 测序分析微生物群落结构和组成。最后是细胞实验，利用 THP-1（一种人类白血病单核细胞系）分化的巨噬细胞，评估基因表达、细胞因子产生和吞噬活性，探究 Am 的作用机制。
下面来看看具体的研究结果：
- Am 减轻 Pg 诱导的牙周炎中的骨吸收和炎症：通过对小鼠进行 Micro-CT 分析发现，与对照组相比，Pg 处理的小鼠釉牙骨质界 - 牙槽嵴（cementoenamel junction-alveolar bone crest，CEJ-ABC）距离显著增加，表明出现了明显的骨吸收，而加入 Am 后，这种骨吸收得到了缓解。免疫组化染色结果显示，Pg 处理会刺激牙龈组织中 IL-1β、IL-6、MCP-1 和髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）的表达，引发炎症反应，而 Am 不仅不会增加这些炎症因子的表达，在混合物组中，还能使 IL-1β和 IL-6 的表达显著降低，减轻炎症反应。同时，研究人员还观察到，Pg 组和混合物组中抗酒石酸酸性磷酸酶（tartrate-resistant acid phosphatase，TRAP）阳性细胞增多，意味着破骨细胞活性增强，而 Am 的加入在一定程度上抑制了这种变化。
- Am 减少牙周炎中的细菌负荷并改变微生物群组成：对 GCF 中细菌负荷的监测发现，Pg 接种组的需氧菌和厌氧菌数量总体呈上升趋势，而对照组细菌数量相对稳定。Am 处理组在第 15 天出现厌氧菌数量增加，但随着时间推移，混合物组的细菌负荷与对照组相比无显著差异。16S 测序结果显示，Pg 组的微生物群落组成与对照组和混合物组有显著差异。与 Pg 组相比，其余三组中有 7 种物种上调，5 种物种下调，上调的物种多为宿主微生物群中的常见共生菌，下调的多为与疾病相关的厌氧菌。此外，Am 组和混合物组在差异丰度分析中，扩增子序列变体（amplicon sequence variants，ASVs）没有差异，且除 Pg 组外，其他三组在 α- 亚麻酸代谢功能上与 Pg 组不同，该功能与 MyD88/NF-κB 通路显著相关。
- Am 对 THP-1 分化巨噬细胞免疫反应的影响：研究人员评估了 Am 与 THP-1 衍生巨噬细胞的细胞相容性，发现感染比为 500:1 时，细胞活力下降，因此后续实验将 Am 对 THP-1 细胞的感染复数（multiplicity of infection，MOI）标准化为 100:1。细胞因子阵列结果显示，不同组之间有 22 种细胞因子表达发生显著变化。Am 刺激细胞招募和积累相关细胞因子（如 ENA-78、GRO-α、MCP-1 和 MCP-3）的表达，而 Pg 则起到相反作用。此外，与细胞侵袭和迁移相关、在宿主免疫功能中起关键作用的 MMP-9，在 Pg 处理组中表达下降；G-CSF 作为中性粒细胞的关键调节因子，以及在抗感染过程中至关重要的 GM-CSF，在 Am、Pg 及其组合刺激下表达均增强。感染过程中诱导产生、促进细菌清除的几丁质酶 - 3 - 样蛋白 1，在 Pg 组中表达受到抑制。这些结果表明，Pg 可逃避宿主免疫反应，而 Am 具有恢复免疫功能的潜力。对 MCP-1、IL-8 和 CXCL10 的基因和蛋白水平检测发现，Am 或巴氏杀菌的 Am（pAm）可增加它们的表达，尽管单独的 Pg 对 THP-1 细胞的影响较小，但加入 Am 或 pAm 后，相关趋化因子水平会有所上调，说明 Am 或 pAm 能刺激被 Pg 干扰的急性炎症反应，增强免疫细胞功能。
- Am 增强 THP-1 衍生巨噬细胞的吞噬作用：实验结果表明，经 Am 或 pAm 预处理的 THP-1 细胞，黏附和侵入的 Pg 数量显著减少。即使经过 MTZ/GTM 处理去除细胞表面附着的 Pg，Am 或 pAm 预处理仍能显著降低细胞内 Pg 的数量。进一步研究发现，Pg 可通过 TLR2 和 C5aR 之间的相互作用诱导 MyD88 降解，从而逃避细菌清除。而 Am 能够增加 MyD88 蛋白水平，恢复其功能。蛋白质检测结果显示，Pg 会提高 C5AR1 的表达，而 Am 可减弱这种作用；同时，Pg 倾向于降解 MyD88 蛋白，Am 则能增加和恢复 MyD88 蛋白水平。流式细胞术结果表明，Am 可显著增强 THP-1 细胞对 Pg 的内化作用，而 MyD88 抑制剂的使用会减少细胞内 Pg 的数量，说明 Am 通过 TLR-C5aR-MyD88 通路介导 THP-1 对 Pg 的吞噬作用。
- Am 干扰 TLR-C5aR-MyD88 相互作用：RNA 测序共鉴定出 16843 个基因，京都基因与基因组百科全书（Kyoto Encyclopaedia of Genes and Genomes，KEGG）功能富集分析显示，相关基因在 NF-κB、TLR 信号通路等中富集。聚类热图展示了与 TLR 信号通路相关的差异表达基因，混合物组与 Am 组的相关性高于与 Pg 组的相关性。Am 处理可激活 TLR 信号通路中的大多数相关基因，上调 TLR2、MYD88 和 NFKB1 的基因表达，同时下调 C5AR 的表达。
综合以上研究结果，研究人员得出结论：Am 可作为一种免疫调节剂，恢复被 Pg 破坏的细菌清除能力，最终减轻牙周炎。在讨论部分，研究人员指出，虽然 Am 在牙周疾病治疗方面展现出了潜力，但仍有一些问题需要进一步研究。例如，需要在体内验证 TLR2-C5aR-MyD88 通路；探究 Am 是否通过其他机制，如 IL-10 产生和调节性 T 细胞诱导，发挥对牙周健康的益处；还需要研究在严重炎症的牙周组织中，Am 的免疫原性会对炎症产生怎样的影响，是加剧还是缓解炎症。总体而言，这项研究为牙周疾病的治疗提供了新的思路和潜在的治疗方法，有望为广大牙周炎患者带来新的希望，推动牙周疾病治疗领域的发展。
