变形链球菌次级代谢产物mutanocyclin在单/多菌种生物膜中的抗龋活性及生态调控机制研究

本研究揭示了变形链球菌(S. mutans)新型次级代谢产物mutanocyclin(MUC)的双重调控作用：在64-256 μg/mL浓度下显著抑制S. mutans浮游生长、生物膜形成、乳酸及水不溶性葡聚糖(WIG)合成等致龋毒力因子；同时促进戈登链球菌(S. gordonii)和血链球菌(S. sanguinis)生长，通过上调spxB基因表达增强H2O2介导的种间拮抗，重塑口腔微生态平衡，为靶向调控致龋生物膜提供新策略。

　　

ABSTRACT
变形链球菌(S. mutans)作为主要致龋病原体，通过产生多种代谢产物调控口腔生物膜生态。最新发现的次级代谢产物mutanocyclin(MUC)展现独特特性：化学结构显示其为具有十元碳骨架的四酸化合物，中心含吡咯烷环及多个酮基、羟基修饰。

INTRODUCTION
龋病作为全球高发疾病，与生物膜微生物群失调密切相关。S. mutans通过代谢产物改变牙菌斑微生态，其中约15%菌株携带合成MUC的基因簇BGC1。不同于广谱抗菌的细菌素，MUC特异性调控微生物互作，前期研究发现其可抑制白色念珠菌(C. albicans)毒力，但作用机制尚未阐明。

RESULTS
Cytotoxicity and antibacterial characteristics
溶血实验显示MUC在512 μg/mL以下无溶血活性，细胞毒性实验表明其对人口腔角质细胞(HOK)的半数抑制浓度(IC₅₀)>1,024 μg/mL。针对S. mutans的最小抑菌浓度(MIC)为1,024 μg/mL，128-256 μg/mL可显著抑制其浮游生长(OD₆₀₀降低37.2%)和菌落形成(CFU减少2.1 log)。

Biofilm modulation
晶体紫染色显示MUC剂量依赖性抑制S. mutans生物膜形成(256 μg/mL时OD₅₉₅降低62%)。扫描电镜(SEM)观察到MUC处理组细菌密度显著下降，共聚焦显微镜(CLSM)三维重建显示生物膜厚度减少41.3%，胞外多糖(EPS)体积减少58.7%。qRT-PCR证实MUC下调致龋相关基因ldh(0.31倍)、gtfB(0.51倍)和gbpC(0.38倍)，同时上调应激反应基因comDE(4.78倍)和vicR(1.88倍)。

Multispecies interaction
在64-128 μg/mL浓度下，MUC促进S. gordonii和S. sanguinis浮游生长(CFU增加1.8 log)，三菌种混合生物膜(3mix)中S. mutans比例从54.6%降至28.3%。机制研究发现MUC上调commensal链球菌的spxB基因(3.2倍)，刺激H₂O₂产量增加2.4倍，琼脂平板实验显示抑制圈扩大47.5%。

DISCUSSION
MUC展现出"生态调节剂"特性：一方面通过抑制gtfB/gbpC通路减少EPS合成，另一方面激活commensal链球菌的H₂O₂拮抗系统。与经典抗菌剂不同，MUC处理的多菌种生物膜死/活菌比反而降低19.8%，提示其促进健康微生态重建。该发现为基于"竞争排斥"理论的龋病防治提供新思路。

MATERIALS AND METHODS
采用微需氧培养系统(6% O₂)模拟口腔环境，通过酚硫酸法测定WIG，SYTO9/PI双染量化生物膜活力，TaqMan qPCR分析菌种比例。所有实验设三次生物学重复，统计学分析采用GraphPad Prism 8完成。

CONCLUSION
MUC通过双重机制发挥抗龋作用：直接抑制S. mutans致龋毒力，间接激活commensal链球菌的spxB-H₂O₂拮抗通路。该研究首次阐明PKs/NRPs类代谢产物在口腔微生态调控中的精确作用，为开发靶向微生物互作的抗龋制剂奠定基础。