绿原酸消毒对藻酸盐印模口腔微生物群落的影响

《Journal of Oral Microbiology》：The influence of chlorogenic acid disinfection on the oral microbiota of alginate impressions

　　

背景：如果藻酸盐印模未经消毒，可能会发生交叉感染。有效氯（available chlorine, AC）虽然常用，但存在安全风险。绿原酸（chlorogenic acid, CA）是一种天然化合物，具有有效的消毒作用，且正如研究人员先前所验证的，它能抑制病原体而不损伤印模。目的：本研究从群落生态学角度探讨CA和AC对藻酸盐印模口腔微生物群落的影响。方法：将60名参与者的上颌印模随机分为四组（n=15）。NS-AC组接受生理盐水（normal saline, NS）冲洗和2,000 mg/L AC喷雾。NS-CA组接受NS冲洗和CA（10 mg/mL混拌+60 mg/mL喷雾）。CA-AC组接受10 mg/mL CA冲洗和2,000 mg/L AC喷雾。CA-CA组接受CA（10 mg/mL冲洗及混拌+60 mg/mL喷雾）。对收集的样本进行16S rRNA测序分析。结果：NS-CA组的Chao1、Shannon和Simpson指数显著高于NS-AC组（p<0.05），主坐标分析（PCoA）显示集中聚类模式。通过LEfSe分析和随机森林模型，奈瑟菌属（Neisseria）、卟啉单胞菌属（Porphyromonas）和普雷沃菌属（Prevotella）被鉴定为NS-CA组的主要生物标志物（线性判别分析LDA>4，曲线下面积AUC=0.911）。FAPROTAX功能预测显示NS-CA组中芳香族化合物降解（aromatic_compound_degradation）和人类病原体（human_pathogens_all）相关功能同步下降。NS-CA组与CA-CA组在α多样性和FAPROTAX功能预测方面均无显著差异（p>0.05），PCoA显示两组紧密聚集。结论：CA消毒促进了藻酸盐印模表面口腔微生物群落的稳定化和成熟化。在所有组中，NS-CA组展现出特定的成本效益优势，有潜力作为传统AC消毒的替代方案。关键信息：CA消毒使藻酸盐印模以口腔共生菌为主导，呈现多样性增加和结构平衡的特征；AC消毒使藻酸盐印模以机会性病原体为主导，呈现多样性降低和结构紊乱的特征；NS-CA组在成本效益方面具有一定优势，可能成为传统AC消毒的替代选项之一。

**研究背景与目的**

藻酸盐印模因价格低廉、精确度高、不可逆性和弹性良好等优点，是口腔临床最常用的印模材料之一，广泛应用于正畸治疗和可摘义齿制作。然而其多孔、粗糙且亲水的物理结构使其从口腔取出后易滞留来自唾液和血液的大量细菌、病毒和真菌，可能成为微生物传播的载体，对牙科医师、助手和技师构成交叉感染风险，因此有效消毒极为必要。目前尚无全球统一的金标准，实际应用以化学消毒或纳米抗菌材料为主，但化学消毒可能引起操作者皮肤过敏或呼吸道黏膜刺激，纳米材料则成本高昂且可能产生毒性副产物。既往消毒效果评价多以菌落形成单位（colony-forming unit, CFU）下降率为终点，无法反映消毒剂对印模表面整体微生物群落的生态影响。绿原酸（chlorogenic acid, CA）是从金银花和咖啡豆中提取的天然化合物，具有抗氧化、抗炎、抗菌和抗病毒等特性。研究人员前期工作已证实CA能完全抑制四种代表性致病菌在藻酸盐印模上的生长且不损伤印模，但尚无研究从群落生态学角度探讨消毒后印模表面的菌群组成。因此，本研究利用16S rRNA基因测序技术，从群落生态学视角探讨CA和有效氯（available chlorine, AC）消毒对藻酸盐印模口腔微生物群落的影响，以期为印模消毒提供更客观、环保、有效的方案。

**研究概况与主要结论**

研究人员于2023年5月至9月从南昌大学第一附属医院口腔科招募60名口腔健康学生，将上颌印模随机分为四组（n=15）：NS-AC组（生理盐水冲洗+2,000 mg/L AC喷雾）、NS-CA组（生理盐水冲洗+CA 10 mg/mL混拌及60 mg/mL喷雾）、CA-AC组（10 mg/mL CA冲洗+AC喷雾）和CA-CA组（CA 10 mg/mL冲洗及混拌+60 mg/mL喷雾）。经消毒处理后采集样本进行16S rRNA V3-V4区基因测序。研究结果表明：CA消毒促进藻酸盐印模表面形成稳定成熟、以共生菌为主的微生物群落，而AC消毒则形成以机会性病原体为主的群落；其中NS-CA方案具有成本效益优势，可作为传统AC消毒的替代选择。该研究发表于《Journal of Oral Microbiology》。

**关键技术方法**

本研究从南昌大学第一附属医院口腔科招募60名口腔健康志愿者（2023年5月至9月），随机分为四组。样本采集后使用HiPure Soil DNA Mini Kit提取微生物DNA，经NanoDrop和琼脂糖凝胶电泳检测质量后，PCR扩增16S rRNA基因V3-V4高变区，于PromethION平台测序。生物信息学分析采用QIIME2流程和DADA2模块进行质控、去噪与扩增子序列变体（amplicon sequence variant, ASV）聚类，以Silva数据库（v138）进行物种注释。统计分析方法包括Chao1、Shannon和Simpson指数评估α多样性，Bray-Curtis距离主坐标分析（PCoA）评估β多样性，LEfSe分析（LDA>4）联合随机森林模型鉴定生物标志物，以及FAPROTAX数据库（v1.2.1）预测群落生态功能。

**研究结果**

测序数据特征方面，共获得4,249,151条高质量全长序列，平均每样本70,819条，聚类为2,820个ASV，涵盖26个门、48纲、124目、227科、531属和825种。群落整体组成分析显示，四组共享413个核心ASV；变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门为优势菌门，合计占群落总丰度80%以上。NS-CA和CA-CA组变形菌门相对丰度低于NS-AC和CA-AC组，而厚壁菌门和拟杆菌门则相反；属水平上呈明显两极分布，NS-AC组以不动杆菌属、假单胞菌属和气单胞菌属为主，NS-CA和CA-CA组以链球菌属、嗜血杆菌属和奈瑟菌属为特征，表明喷雾消毒剂类型是决定印模表面优势菌属构成的关键因素。

微生物群落多样性分析方面，α多样性结果显示NS-CA和CA-AC组Chao1指数显著高于NS-AC组（p<0.05），NS-CA、CA-AC和CA-CA组Shannon和Simpson指数均显著高于NS-AC组（p<0.01），提示NS-AC处理显著降低了群落多样性；β多样性PCoA显示NS-CA和CA-CA组紧密聚集，与NS-AC和CA-AC组明显分离，PERMANOVA证实组间差异显著（R²=0.415，p=0.001），表明CA处理组群落稳定性更强。

关键生物标志物鉴定方面，LEfSe分析和随机森林模型共鉴定30个能够有效区分四组的菌属；NS-AC组富集不动杆菌属、假单胞菌属和气单胞菌属，NS-CA组以奈瑟菌属、卟啉单胞菌属和普雷沃菌属等为特征，CA-AC组富集梭杆菌属和纤毛菌属，CA-CA组以嗜血杆菌属、链球菌属和二氧化碳嗜纤维菌属为主；ROC曲线分析显示AUC值为0.911，表明这些生物标志物具有良好的判别能力。

微生物群落生态功能预测方面，FAPROTAX分析显示NS-AC组芳香族化合物降解（aromatic_compound_degradation）和人类病原体（human_pathogens_all）相关功能丰度同步显著升高（p<0.05），而NS-CA和CA-CA组的两类功能丰度均较低且组间无显著差异（p>0.05），提示CA处理可使群落功能谱更加均衡；CA-AC组的功能谱介于两者之间，更接近NS-AC组。

**讨论与结论**

讨论部分指出，AC通过非选择性氧化快速杀灭微生物，但同时清除大部分对氧化剂敏感的共生菌，选择性富集具有高氧化耐受性的不动杆菌属、假单胞菌属等环境来源的机会性致病菌，形成多样性低、结构紊乱的群落；CA则通过抑制群体感应、破坏膜完整性、干扰能量代谢等多靶点温和机制，保留具有代谢活性和种间共存能力的细菌，形成稳定、成熟、平衡的群落。研究提示消毒剂疗效评价应从单一杀菌率拓展至群落水平的安全性评估，NS-CA方案兼具成本效益优势。研究局限性包括样本仅来自口腔健康个体、单一时间点采样、FAPROTAX数据库注释覆盖度有限等，未来需开展多中心、大样本研究加以验证。研究结论为：CA消毒使藻酸盐印模表面形成稳定、功能均衡、共生菌丰富的口腔微生物群落，而AC消毒则形成结构简单、以机会性病原体为主的群落；其中NS-CA方案具有成本效益优势，可作为传统AC消毒的可行替代方案。