D-组氨酸抑制变形链球菌生长：一种新型抗龋剂的潜力研究

这篇研究揭示了D-组氨酸（D-His）通过抑制变形链球菌（S. mutans）浮游生长和延迟生物膜形成发挥抗龋作用。通过MIC测定、生长曲线、转录组分析和大鼠龋齿模型，证实D-His通过干扰肽聚糖合成（如下调pbp2b、上调murA）和碳水化合物代谢通路，显著降低龋齿发生率（p<0.001）。该研究为靶向D-氨基酸的防龋策略提供了新思路。

　　

D-His延迟变形链球菌生长
研究团队筛选了15种D-氨基酸对变形链球菌UA159的抑制作用，发现1% D-组氨酸（D-His）效果最显著，使细菌相对生长率降至对照组的20%以下（图1b）。通过肉汤微量稀释法测定D-His的最小抑菌浓度（MIC）为2%（w/v），而1% L-组氨酸无抑制作用（图1c）。生长曲线显示，1% D-His使变形链球菌的滞后期延长4.5倍（270分钟 vs 对照组60分钟），且最大OD₆₀₀值显著降低（p<0.05），表明D-His通过延缓分裂周期抑制增殖（图1d）。

D-His干扰生物膜动态
在含0.75%蔗糖的BHIS培养基中，D-His处理12小时使生物膜生物量减少68%（OD₅₇₀：0.44 vs 对照1.40），表面粗糙度增加56%（Ra*值1.87 vs 1.20）。共聚焦显微镜（CLSM）显示此时生物膜平均厚度仅0.29μm（对照4.22μm），但24小时后完全恢复（图2）。这种时间依赖性抑制与gtfB基因上调相关——该基因编码的葡糖基转移酶可合成水不溶性葡聚糖，是生物膜基质的关键成分。

细胞壁异常与转录调控
透射电镜（TEM）发现D-His处理组细胞壁增厚40%（20.07nm vs 14.36nm，p<0.001）（图3b-c）。RNA测序揭示417个基因上调和394个基因下调，其中肽聚糖合成通路异常突出：青霉素结合蛋白PBP2b（pbp2b）表达降低，而MurA酶（murA）活性增强（图3f）。qPCR验证了这些变化（图3g）。同时，磷酸转移酶系统（PTS）转运蛋白ptsP和糖酵解酶pfkA的下调，暗示D-His通过阻断碳水化合物利用限制能量供应。

大鼠模型验证防龋效果
在Sprague-Dawley大鼠龋齿模型中，局部涂抹1% D-His 4周后，显微CT显示牙本质脱矿深度减少63%。改良Keyes评分显示，D-His组牙釉质（S平面）、牙本质浅层（M平面）和深层（X平面）龋损评分均显著低于对照组（p<0.01）（图4f-h）。值得注意的是，D-His处理未影响大鼠体重增长，提示其生物安全性。

机制讨论与展望
D-His可能通过竞争性抑制D-丙氨酸依赖性转肽酶，破坏肽聚糖交联（图3f）。这种作用诱发细菌进入"持续态"（persister-like state）——表现为分裂基因ftsZ/ftsA下调与核糖体蛋白基因补偿性上调并存（图3e）。虽然24小时后生物膜恢复提示适应性抵抗，但12小时的关键窗口期为联合疗法提供机会。未来需在化学限定培养基中排除BHI脑提取物的D-氨基酸干扰，并拓展对多菌种龋微生物组的调控研究。