口腔共生菌Rothia与Streptococcus的互作机制：潜在口腔癌生物防治新靶点

这篇研究通过16S宏基因组分析（16S metagenomic analysis）揭示了口腔共生菌Rothia与Streptococcus的互作网络：两者在健康人群中丰度显著高于口腔癌患者（P<0.0001），且Rothia dentocariosa通过代谢支持（syntrophic interaction）增强Streptococcus salivarius的生存能力（OD595提升1.8倍），为开发靶向微生物组的抗癌益生菌（probiotics）提供了新思路。

　　

ABSTRACT

研究首次揭示口腔健康与两种共生菌的关联：通过42名健康志愿者与39名口腔癌患者的队列分析，发现Rothia与Streptococcus在癌变过程中丰度显著降低（Actinobacteria门减少P<0.05），且晚期转移患者中进一步下降（Chao1指数无差异但Bray-Curtis差异显著）。值得注意的是，这两种菌属呈现强正相关性（ρ=0.572），体外实验证实R. dentocariosa分泌的代谢产物可使S. salivarius生物量提升2.3倍（qPCR验证16S拷贝数增加），暗示其通过共生关系维持口腔稳态。

IMPORTANCE

该发现为现有口腔益生菌（如S. salivarius K12）的优化提供方向——联合使用Rothia可能通过交叉喂养（cross-feeding）增强益生效果，其抑制病原菌（如Treponema 2，负相关ρ=-0.41）的机制或与铁载体（enterobactin）分泌有关。

INTRODUCTION

口腔鳞癌（OSCC）的微生物组特征长期存在争议。既往研究多聚焦病原菌（如Fusobacterium），但本研究另辟蹊径，从健康人群的共生菌衰减入手。创新性提出"微生物生态位重塑"假说：当Rothia（占健康人群口腔菌群13.03%）与Streptococcus（43.78%）的互作网络崩溃时，病原菌（如Prevotella 2）可能趁虚而入触发炎症（NF-κB通路激活）。

RESULTS

1. 1.

   群落特征

   口腔癌组虽保持菌群丰富度（Shannon指数P>0.05），但β多样性显著改变（PERMANOVA R²=0.03066）。值得注意的是，吸烟史（OR=2.38）等混杂因素未显著干扰菌群结构，凸显疾病本身的影响。

2. 2.

   关键菌属筛选

   Rothia在癌组减少57%（P=0.002），转移组再降32%；Streptococcus同步减少（与Rothia共现性ρ=0.4368）。相反，Treponema 2等病原菌丰度上升1.9倍，且与Rothia呈镜像分布（Spearman检验P<0.01）。

3. 3.

   体外互作验证

   在限定培养基（M9+2%葡萄糖）中：

   • •

     单独培养时R. dentocariosa OD₅₉₅仅为0.12±0.03

   • •

     与S. salivarius共培养后OD跃升至0.28±0.05（ANOVA P<0.001）

   • •

     条件培养基实验证实Rothia分泌的生长因子可使S. salivarius 16S rRNA基因拷贝数提升3.1倍

DISCUSSION

研究存在三方面突破：

1. 1.

   首次报道口腔共生菌的"单向支援"模式（commensalism），突破传统竞争抑制理论；

2. 2.

   提出"菌群互作网络稳定性"指标，解释现有益生菌（如乳酸杆菌）疗效个体差异；

3. 3.

   为合成生物学改造益生菌（如引入Rothia的硝酸盐还原酶基因）提供依据。

MATERIALS AND METHODS

技术亮点包括：

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  采样：采用Salivette棉签标准化收集唾液

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  测序：Illumina MiSeq双端测序V1-V2区（27Fmod/338R引物）结合Nanopore长读长验证

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  数据分析：QIIME2流程中DADA2去噪，Silva 138数据库注释

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  菌株分离：MALDI-TOF（Bruker）快速鉴定临床株