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这篇研究分析了 2009 - 2012 年美国国家健康与营养检查调查（NHANES）中 8237 名成年人的口腔微生物组数据。发现部分菌门和属普遍存在，年龄、种族等因素与口腔微生物组多样性及属的丰度相关，为后续研究提供了参考标准。
研究背景
人类口腔中的细菌和其他微生物群落（即口腔微生物组）在健康和疾病中的作用日益受到关注。它参与营养物质（如膳食硝酸盐和碳水化合物）和致癌物（如乙醇转化为乙醛）的消化代谢、血压和代谢稳态调节，以及口腔和全身免疫与炎症的调控。特定口腔细菌会导致牙周炎和口腔健康问题，口腔微生物组的改变还与癌症、糖尿病、心血管疾病和神经系统疾病等多种慢性病相关。
然而，目前缺乏具有代表性的人群口腔微生物组特征研究。多数以往研究针对非代表性群体或高度选择性亚组，因此，构建一个基于代表性人群样本的口腔微生物组参考标准至关重要，有助于解释口腔微生物组改变与疾病的相关性。
研究方法
本研究使用美国国家健康与营养检查调查（NHANES）的数据，该调查是对美国平民、非机构化人群的复杂分层多阶段整群概率抽样。NHANES 包括家庭访谈收集人口统计、饮食、烟草使用和病史数据，以及移动检查中心（MEC）进行健康、牙科、人体测量、生化检查和生物样本采集。研究遵循加强流行病学观察性研究报告（STROBE）指南，经国家卫生统计中心（NCHS）伦理审查委员会批准，所有参与者均提供书面知情同意。
研究采用 2009 - 2010 年和 2011 - 2012 年两个连续 NHANES 周期中用于口腔人乳头瘤病毒（HPV）评估的口腔冲洗样本。参与者提供 10mL 口腔冲洗（Scope 漱口水或生理盐水）样本，样本送至相关实验室进行处理。
DNA 提取在 QIAsymphony SP 仪器上使用 Virus/Bacteria Midi Kit 和 Pathogen Complex 800 程序进行。DNA 测序针对 16S 核糖体 RNA（rRNA）基因的 V4 区域，采用聚合酶链反应扩增和 125 碱基对的双端测序（HiSeq 2500；Illumina, Inc），但因读长重叠问题仅使用正向测序数据。由于 NCHS 政策限制，研究仅针对真细菌，缺乏物种水平分辨率和细菌功能推断，且口腔冲洗样本结果仅代表口腔生物膜的一般或标志性微生物组特征。
通过一系列生物信息学方法处理数据，如使用 QIIME 1 开源软件进行 FASTQ 文件解复用，DADA2 方法处理正向读数并估计扩增子序列变体（ASVs），QIIME 2 生成系统发育树，SILVA 123 版本数据库进行分类学注释等。计算 α 多样性（观察到的 ASVs、Faith 系统发育多样性、Shannon - Wiener 指数和 Simpson 指数）和 β 多样性（未加权 UniFrac、加权 UniFrac 和 Bray - Curtis 相异度）指标，基于非稀疏数据进行分类学分析，数据以患病率和相对丰度表示。
统计分析考虑 NHANES 复杂抽样设计，使用特定周期样本权重和分层多阶段整群抽样设计，并进行后分层调整。描述性统计呈现口腔微生物组结构和多样性，计算分类单元相对丰度相关性。通过多种回归模型分析各因素与口腔微生物组多样性指标和菌属水平的关联，设定不同显著性水平进行统计检验，使用 SAS - callable SUDAAN 10.4.1 和 R 4.2.0 软件进行分析。
研究结果
研究纳入 8237 名 18 - 69 岁美国成年人，代表 202,314,000 人。口腔微生物组涵盖 37 个细菌门、99 个纲、212 个目、446 个科和 1219 个属。5 个菌门（厚壁菌门Firmicutes、放线菌门Actinobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、变形菌门Proteobacteria和梭杆菌门Fusobacteria）和 6 个菌属（韦荣球菌属Veillonella、链球菌属Streptococcus、普雷沃氏菌属 7Prevotella 7、罗氏菌属Rothia、放线菌属Actinomyces和孪生球菌属Gemella）几乎在所有成年人中都存在（加权患病率 > 99%），且相对丰度最高，占属水平总丰度的 65.7%。但总体上，菌属的患病率与相对丰度仅呈中度相关（ρ = 0.35）。
α 多样性方面，成年人口腔微生物组 α 多样性指标均值分别为：观察到的 ASVs 为 128（95% CI，125 - 130），Faith 系统发育多样性为 14.5（95% CI，14.3 - 14.7），Shannon - Wiener 指数为 4.58（95% CI，4.55 - 6.61），Simpson 指数为 0.90（95% CI，0.89 - 0.90）。观察到的 ASVs 随年龄呈非线性二次变化，18 - 30 岁增加，30 岁达到峰值后下降。男性和女性观察到的 ASVs 相似，非白人个体的 ASVs 显著高于白人个体。此外，ASVs 随教育水平升高而降低，随体重指数（BMI）、饮酒量和牙周病严重程度增加而升高，无牙个体的 ASVs 显著低于总体均值。其他 α 多样性指标也有类似关联。
β 多样性方面，人口统计学、社会经济、行为和健康协变量仅解释了 β 多样性总体变异性的不到 9%。在加权 UniFrac 分析中，牙周病（R2 = 3.3%；95% CI，2.9% - 3.7%）、年龄（R2 = 1.1%；95% CI，0.9% - 1.2%）和吸烟（R2 = 2.4%；95% CI，2.1% - 2.7%）是影响 β 多样性变异性的主要因素。然而，少数菌属却能解释 β 多样性矩阵中较高比例的变异性，如在加权 UniFrac 中，聚集杆菌属Aggregatibacter（R2 = 22.4%；95% CI，22.1% - 22.8%）、乳球菌属Lactococcus（R2 = 21.6%；95% CI，20.9% - 22.3%）和嗜血杆菌属Haemophilus（R2 = 18.4%；95% CI，18.1% - 18.8%）。
菌属水平关联方面，对加权 UniFrac 变异性有重要贡献的菌属（如Aggregatibacter和Lactococcus）的患病率和 / 或相对丰度与多个协变量相关。许多细菌菌属与特定协变量相关，部分菌属与多个协变量相关。例如，Alloscardovia和Lachnospiraceae的患病率与年龄、种族和民族、吸烟、饮酒和牙周病相关；Castellaniella和Phascolarctobacterium的相对丰度与年龄、种族和民族、牙周病、饮酒和 BMI 相关。牙周病与菌属的患病率和相对丰度关联中，涉及的菌属大多相同。此外，一些菌属的患病率和相对丰度与年龄呈非线性关联，且不同菌属的年龄峰值不同。
不同种族和民族、吸烟和 BMI 等因素与菌属的患病率和相对丰度存在显著关联。如墨西哥裔美国人、其他西班牙裔、黑人和其他种族个体中Desulfomicrobium的患病率比白人个体高；当前吸烟者中Metascardovia的患病率比从不吸烟者高；重度饮酒者中Castellaniella的患病率比从不饮酒者高。牙周病严重程度增加通常与多个菌属的患病率和相对丰度增加相关，如重度牙周炎患者中红色复合体细菌菌属（Porphyromonas、Tannerella和Treponema）的患病率和相对丰度显著高于无牙周病患者。
讨论
本研究通过对口腔冲洗 DNA 的 16S rRNA 基因测序，为 2009 - 2012 年 18 - 69 岁美国成年人口腔细菌微生物组提供了当代参考标准。研究表明，美国成年人存在有限的通用口腔微生物组，少数菌属在近所有成年人中存在并占较高相对丰度；同时存在影响个体间口腔微生物组多样性的关键菌属。多种人口统计学、行为和代谢或临床协变量与口腔微生物组多个指标相关，说明口腔微生物组具有潜在可调节性。
与以往研究相比，本研究使用人群代表性样本，而以往研究多采用便利样本或特定健康状况个体。例如，人类微生物组计划（HMP）针对健康个体特定口腔部位进行研究，其唾液和颊黏膜中优势菌属与本研究存在差异，可能是由于样本采集方法、样本代表性、实验室处理或生物信息学分析差异导致。
本研究部分发现与以往文献一致，如当前吸烟者中Actinobacteria（尤其是Bifidobacteriaceae家族中的一些菌属）富集，重度牙周病患者中红色复合体细菌增多，无牙个体微生物丰富度降低等，这些现象具有合理生物学解释。然而，部分关键发现仍未得到解释，如年龄与口腔微生物组 α 多样性的非线性关联（30 岁达到峰值），年龄与多个菌属患病率和相对丰度的非线性关联（不同年龄峰值），以及种族和民族与口腔微生物组多样性指标和菌属水平关联未被纳入的统计调整因素解释。可能原因包括生物学衰老、出生队列特定模式、多因素社会健康决定因素（如早期生活暴露、医疗服务获取差异）等，但本研究因时间跨度限制无法评估出生队列模式。
研究优势与局限
本研究优势在于数据具有人群代表性、样本量大，且包含全面的人口统计学、社会经济和行为数据，采用统一高质量数据和无健康状态偏向的健康检查。
研究也存在局限性。受 NCHS 政策限制，仅进行 16S rRNA 基因测序，缺乏物种分化和细菌功能推断；测序读长较短，无法合并双端读数进行额外错误校正；无法排除饮食、口腔卫生或其他因素的潜在残余混杂影响。
研究结论
本横断面研究对参与两个 NHANES 周期的成年人的口腔微生物组进行了全面表征，包括其组成、多样性和相关因素。NHANES 数据向研究界公开，这一综合表征及科学界对数据的预期使用，有望加深对口腔微生物组在人类健康中作用的理解，为未来研究提供当代参考标准。
