運用益生菌、益生元、共生元和後生元預防蛀牙:從口腔微生物生態的角度探討

益生菌與口腔健康：新的預防策略

蛀牙的發生與口腔微生物的不平衡密切相關。近期研究表明，益生菌在維持口腔微生物平衡中扮演著重要角色。透過介紹有益的微生物，益生菌有助於抑制致蛀牙的菌群，如變形鏈球菌，從而減少蛀牙的風險。此外，益生菌還可以通過產生有益代謝產物來促進口腔健康。

益生元：養分的力量

益生元，如不可消化的糖和糖醇，通過促進有益微生物的生長和活動來發揮作用，有助於改善口腔環境。這些物質可以作為有益菌群的養分，幫助它們抵抗致病菌，從而降低蛀牙發生的機會。

合生元：強強聯合

合生元是將益生菌和益生元結合起來的產品，旨在同時提供微生物和養分的好處。這種組合不僅能夠增加有益菌群的存活率和活性，還能夠更有效地改善口腔健康，對抗蛀牙。

後生元：無生命的益處

後生元指的是經過處理的無活性微生物及其組件，這些物質雖然不再活躍，但仍然能夠通過其結構成分對宿主產生健康益處。後生元提供了一種安全、穩定的選擇，對於預防蛀牙具有潛在的效果。

蛀牙高發,益生菌成新寵兒

蛀牙是一種影響廣大人口、高度盛行的口腔疾病。習慣性的預防方法主要是無差別地去除口腔微生物,但這樣會破壞口腔微生物群落的天然平衡。相反地,生物干預策略的目標是透過引入有益菌或抑制致齲菌來恢復這種平衡。

益生菌助攻,遏止蛀牙不是夢

在過去30年中,科學界開始重視在口腔醫學領域使用益生菌等微生物製劑來預防和治療蛀牙。但與腸道、陰道、呼吸道等部位的病變不同,蛀牙發生在硬組織(如牙釉質)上,與局部的酸過量生成及致齲菌膜的形成密切相關。因此,單憑先前的作用機制還不足以闡明這些微生物製劑在口腔中的角色,我們需要從齲齒的微生物膜概念出發,提出更全面的觀點。

本文綜述了益生菌、益生元、共生元和後生元在預防與治療蛀牙方面的最新研究進展、作用機制、面臨的挑戰和未來的研究方向,並考慮到蛀牙獨特的致病機制。隨著對口腔微生物群落認識的加深,個性化微生物療法將成為未來的重要研究趨勢。

蛀牙成因解密:口腔微生物失衡是關鍵

蛀牙的形成與口腔微生物群失衡有關。在健康情況下,酸性和鹼性微生物活性、牙齒脫礦和再礦化的平衡可維持口腔微生態。當酸性微生物佔主導地位時,局部的高濃度酸會造成牙釉質的鈣質淨流失,形成蛀洞。

從微觀的角度來看,蛀牙的第一步是一些早期定植菌附著在牙釉質表面。第二步,這些菌株開始產生細胞外聚合物形成微生物膜。第三步,以變形鏈球菌為主的酸性和耐酸微生物群在微生物膜內形成強酸性微環境,造成牙釉質脫礦。第四步,強酸性微環境的形成,使變形鏈球菌佔優勢地位。

變形鏈球菌禍首,致病因子多管齊下

以變形鏈球菌為例來看其主要致病因子:第一,細胞外多醣的合成主要由葡糖基轉移酶介導。第二,黏附過程主要由葡聚糖結合蛋白參與。第三,酸的產生涉及烯醇化酶和乳酸脫氫酶。第四,耐酸性主要依賴F1F0-ATP酶和精胺脫亞氨酶系統的參與。

益生菌五大機制,全方位抗蛀保健康

預防蛀牙的生物干預方法可分為五大機制:第一,益生菌產生活性代謝物直接抑制致齲菌。第二,可以抑制或去除致齲微生物的菌膜。第三,益生菌不僅佔據口腔定植位點,還能抑制致齲菌的附著能力。第四,通過共聚集作用抑制致齲菌在口腔黏膜上的定植。第五,活化或調節宿主免疫系統,加強對致齲菌的免疫反應。

益生元助攻益生菌,雙管齊下更給力

益生元的類型包括糖類、糖醇類、寡糖類、精氨酸、尿素和硝酸鹽,其中以木糖醇和精氨酸的研究最多。木糖醇可以促進再礦化、降低菌斑pH值、減少唾液中變形鏈球菌水平和微生物膜中不溶性葡聚糖的含量,從而減少齲洞發生率。精氨酸可抑制念珠菌生長、減輕牙釉質脫礦,並提高精氨酸可溶菌(如殷勝鏈球菌和圭頓鏈球菌)產鹼能力,使菌膜環境的pH值上升,不利於致齲菌群落的生長。

共生元後生元各有所長,多管齊下防蛀治齲

共生元是益生菌和益生元的組合,與單獨使用相比,能獲得更佳的治療效果。後生元則是使用失活的微生物及/或其成分來獲得益處,具有穩定性好、易於儲存和使用、安全性高等優點。

口腔微生態研究再進化,個性化微生物療法成新趨勢

總之,從口腔微生物生態學的角度來看,利用微生物製劑預防和治療蛀牙是口腔醫學領域的重要研究方向。隨著對有益菌和有害菌種特性及其相互關係的深入瞭解,未來應致力於開發出更高效、最優配比的微生物製劑,提供針對不同齲風險和用藥風險人群的個性化預防和治療方案,並與其他治療手段聯合應用,最終實現蛀牙的治癒。


圖1

致蛀牙生物膜的形成。

EPS 為胞外多醣，Gbps 為葡萄糖結合蛋白，gbp 基因編碼Gbps，與附著相關，Gtfs 為葡萄糖轉移酶，gtf 基因編碼Gtfs，與EPS的合成相關，eno 編碼細菌磷酸果糖醛糖酶，與葡萄糖的攝取相關，LDH 為乳酸脫氫酶，ldh 基因編碼LDH，與酸的產生相關，PTS 為磷酸轉移系統，是葡萄糖攝取系統，PEP 為磷酸烯醇丙酮酸，atpD 編碼F1F0-ATP酶，與酸的抵抗相關，ATP 為腺苷三磷酸，ADP 為腺苷二磷酸，AgDs 為胍基丁二酸脫亞胺系統，aguD 編碼AgDs，與酸的抵抗相關。健康牙齒因宿主、飲食和微生物之間的複雜交互作用而發展成蛀牙。健康牙齒的微生態是基於產酸和產鹼微生物活動的平衡，以及牙齒的去礦化和再礦化過程的平衡。當產酸微生物變成主導時，局部頻繁且高濃度的酸會導致牙釉質的淨去礦化，形成蛀洞。在微觀層面，第一步涉及一些原始定殖微生物對牙釉質的附著。第二步是微生物產生EPS，形成生物膜。在第三步中，主要由變形鏈球菌主導的產酸和耐酸微生物群體建立了一個高度酸性的微環境，導致牙釉質的去礦化。在第四步中，高酸性微環境為以變形鏈球菌為主的微生物群體提供了生長優勢。以變形鏈球菌的致病因素為例，EPS的合成主要由Gtfs介導。附著過程主要由Gbps促進。酸的產生涉及磷酸果糖醛糖酶和LDH的參與。耐酸過程主要依賴F1F0-ATP酶和AguD的參與。 

益生菌預防蛀牙的機制

大致可以分為五部分。A 產生活性代謝物：益生菌透過活性代謝物（例如，殺菌素、酵素、生物界面活性劑、有機酸和過氧化氫）直接抑制致蛀牙病原體，這些活性代謝物本身具有抗菌活性。B 抑制致蛀牙微生物生物膜：益生菌能夠抑制或移除口腔致蛀牙微生物的生物膜。C 競爭性附著和定殖：益生菌不僅佔據口腔內的定殖位點，還能抑制致蛀牙微生物的附著能力。D 與病原體共聚集：益生菌透過共聚集抑制口腔內致蛀牙微生物的定殖。E 調節免疫系統：益生菌激活或調節宿主的免疫系統，從而增強對致蛀牙微生物的免疫反應（增強唾液中人類中性粒細胞肽1-3的水平）。