感染牙本质与症状性不可逆牙髓炎共享核心微生物组

《Journal of Endodontics》：Infected Dentin and Symptomatic Irreversible Pulpitis Share a Core Microbiome

　　

摘要
引言 本临床研究的目的是利用高通量下一代测序技术，识别并比较感染牙本质（ID）及其相关根管中症状性不可逆牙髓炎（SIP）的细菌分类群。
方法 纳入诊断为症状性不可逆牙髓炎的患牙，分别从牙髓邻近的感染牙本质和根管中采集样本。共分析20份样本，每个部位各10份。采用16S rRNA基因扩增子测序（16S rRNA gene amplicon sequencing）检测微生物组。
结果 在门水平，厚壁菌门（Firmicutes）在ID和SIP中均占主导，其次为变形菌门（Proteobacteria），所有样本均一致检测到这些门。放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）也频繁检出。在属水平，两个微生物群落均以乳杆菌属（Lactobacillus）为主，其次为链球菌属（Streptococcus）和奥尔森氏菌属（Olsenella）。然而，在种水平，共享的核心微生物组由属于几个优势属的单个分类群代表，包括Lactobacillus ultunensis、Veillonella dispar、Streptococcus salivarius、Campylobacter rectus、Streptococcus parasanguinis clade 411、Oribacterium sp. HMT-078和Fretibacterium fastidiosum。值得注意的是，ID样本中革兰氏阳性菌占优势，占口腔微生物群的78.9%，而SIP样本中革兰氏阴性厌氧菌相对富集，占群落的31.5%。
结论 总之，感染牙本质和症状性不可逆牙髓炎样本共享大量核心微生物组，支持牙本质-牙髓感染途径中的生态连续性。

### 论文解读：感染牙本质与症状性不可逆牙髓炎共享核心微生物组

#### 研究背景、问题与目的
口腔微生物组是一个高度复杂的动态微生物聚合体，通过排除有害微生物和免疫优化等机制维持稳态。牙釉质和牙骨质保护牙本质-牙髓复合体免受刺激物（尤其是生物因子）侵害。细菌是牙髓和根尖周疾病的主要病因因素。龋损中微生物通过牙本质小管向牙髓组织进展，引发牙髓炎症。症状性不可逆牙髓炎（SIP）临床表现为尖锐、自发性和持续性疼痛。尽管已有研究利用高通量下一代测序（NGS）揭示了SIP牙髓组织中的细菌多样性，但感染牙本质（ID）与下方炎症活髓之间的微生物学关系仍不明确。ID是深部龋损中微生物的主要储库，但这两个相邻微环境是否含有相似或不同的细菌群落尚不清楚。由于完全消除根管系统内的微生物仍不现实，识别每个微环境中的分类群可能有助于开发基于微生物学的治疗策略。此前尚无研究利用NGS比较ID与对应根管中SIP的微生物组。因此，本研究旨在利用高通量NGS识别并比较ID与SIP根管样本中的细菌分类群。零假设（H0）为ID与SIP的整体细菌群落组成无统计学显著差异。进一步研究这两个相邻微环境是否共享大量核心微生物组，以支持牙本质-牙髓感染途径中的生态连续性。论文发表在《Journal of Endodontics》。

#### 主要技术方法（不超过250字）
本研究为观察性横断面研究，遵循STROBE指南。样本来源于巴西坎皮纳斯州立大学皮拉西卡巴牙科学院，于2018年9月至2020年1月招募。纳入诊断为SIP且伴深部龋损的恒牙，从牙髓邻近的感染牙本质（ID）和根管（SIP）中采集样本，共20份（各10份）。采用QIAamp DNA Micro Kit提取DNA，针对16S rRNA基因高变区V3-V4进行Illumina MiSeq高通量测序。生物信息学分析使用QIIME2平台，经Cutadapt去除引物、DADA2降噪生成扩增子序列变异（ASV），基于扩展人类口腔微生物组数据库（eHOMD）进行分类分配。阴性对照（无菌水）未检出reads。α多样性通过Observed richness、Chao1和Shannon指数评估，β多样性基于Bray-Curtis距离进行主坐标分析（PCoA）和PERMANOVA检验，差异丰度分析采用线性判别分析效应大小（LEfSe）。

#### 研究结果
**临床特征**：样本来自2名男性和8名女性患者，年龄23-58岁（平均39.2±9.22岁）。包括7颗磨牙、2颗前磨牙和1颗尖牙，5颗有冠部修复体渗漏伴继发龋，5颗为无修复体牙本质龋，所有病例均出现牙髓暴露。

**通过NGS进行微生物评估**：共获得447,037条高质量reads，平均每样本22,351条。经降噪和过滤后保留376个ASV。在门水平，厚壁菌门（Firmicutes）在ID（79.1%）和SIP（77.9%）中均占主导，变形菌门（Proteobacteria）次之，两种均100%检出。放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes）检出率90%。在属水平，乳杆菌属（Lactobacillus）在ID中相对丰度更高（52.9% vs 41.3%），而SIP中奥尔森氏菌属（Olsenella）（17.6%）和链球菌属（Streptococcus）（17.0%）比例更高。在种水平，共享核心微生物组包括Lactobacillus ultunensis、Veillonella dispar、Streptococcus salivarius、Campylobacter rectus、Streptococcus parasanguinis clade 411、Oribacterium sp. HMT-078和Fretibacterium fastidiosum。ID样本中革兰氏阳性菌占78.9%，SIP中革兰氏阴性厌氧菌占31.5%。

**α和β多样性**：β多样性PCoA显示ID与SIP样本间无显著分离（PERMANOVA检验：F=0.94386，R2=0.05005，p=0.457）。α多样性指标（Observed richness、Chao1、Shannon）在两组间无统计学显著差异，但SIP趋于更高。

**LEfSe分析**：鉴定出两组间差异丰度的分类群。ID组富集Selenomonas sp. HMT 136、Veillonellaceae G-1 bacterium HMT 155、Oribacterium asaccharolyticum、Lactobacillus ultunensis、Treponema socranskii等。SIP组富集Filifactor alocis、Granulicatella adiacens、Parvimonas micra、Selenomonas sputigena、Streptococcus parasanguinis clade 411、Dialister pneumosintes、Fretibacterium fastidiosum、Campylobacter rectus、Veillonella dispar、Fusobacterium nucleatum subsp. vincentii等。

#### 讨论总结与结论翻译
讨论指出，尽管样本量较小，但配对设计减少了个体间变异。ID与SIP共享大量核心分类群，支持生态连续性。β多样性和α多样性无显著差异，但LEfSe揭示了相对丰度差异。ID以深龋相关菌群为特征，SIP则富集厌氧菌，反映生态重组而非完全替代。革兰氏阴性厌氧菌在SIP中富集，提示牙髓炎症环境促进厌氧菌选择。零假设未被拒绝（整体群落组成无显著差异），但LEfSe显示特定分类群相对丰度差异。研究为单中心横断面设计，无法推断因果或时间顺序，且16S rRNA测序无法评估活性和功能。未来需多中心验证。结论翻译：感染牙本质和症状性不可逆牙髓炎共享大量核心微生物组，支持牙本质-牙髓感染途径中的生态连续性。症状性不可逆牙髓炎还以特定厌氧分类群的富集为特征，表明在共享微生物群落内发生生态重组。