综述|口腔微生物群介导炎症反应与动脉粥样硬化研究进展

摘 要 动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是导致冠心病、心肌梗死和缺血性脑卒中等疾病的主要危险因素。目前研究提示口腔微生物可潜在地影响AS的发生发展。口腔微生物紊乱不仅与高血糖、肥胖和吸烟等AS危险因素相关，而且可引起局部及全身炎症反应而促进AS进展。靶向口腔微生物的检测和干预，将为诊断和治疗AS性心脑血管疾病提供新思路。

关键词 

口腔微生物；牙周疾病；动脉粥样硬化；任悦冉；缺血性卒中；炎症

动脉粥样硬化（atherosclerosis，AS）是由脂质代谢紊乱诱导的慢性炎症状态，是引起心肌梗死和卒中的根本原因^[1]。控制高血脂、高血压和吸烟等传统危险因素在预防AS的发生上取得了一定进展，但为了更好地预防和治疗AS，一些非传统危险因素如微生物组等开始引起人们的关注^[2]。多项研究表明牙周病原菌负荷与AS存在正相关关系^[3-5]。口腔中的病原菌可以在局部和全身诱导慢性炎症发生，引起包括AS在内的慢性炎症性疾病^[6-7]。本课题组前期研究也指出，口腔菌群可能为卒中的风险因素^[8]。本文就口腔微生物及其介导的炎症反应与AS发生发展的研究进展做一综述，旨在为研究口腔微生物及其介导的牙周疾病参与AS发生发展的机制提供理论基础，并从口腔微生物出发，进一步探究AS相关性心脑血管疾病风险及干预的新靶点。

1 口腔微生物群与AS的关系

1.1 AS危险因素与口腔微生物群 宿主进化和口腔独特生理作用形成了稳定的口腔pH水平及抑制病原体生长的生物膜和口腔微生物群落，这些微生物潜在地维持宿主全身的生理平衡，如心血管系统的稳态^[9]。在正常生理状态下，口腔中链球菌可通过产生过氧化氢来保护生物膜使宿主免受感染，而放线菌属、奈瑟菌属和罗氏菌属等可将硝酸盐转化为亚硝酸盐，维持一氧化氮的动态平衡，发挥降低血压、保护血管内皮等作用^[10]。

与正常生理状态不同，在糖尿病、肥胖、吸烟等AS危险因素存在的情况下，口腔微生物的构成会发生变化。研究证据表明，糖尿病患者的口腔微环境酸化，使得口腔微生物的多样性明显降低^[11]。在1型糖尿病（type 1 diabetes，T1D）患者口腔中发现，微生物群落的变化表现为链球菌种间失衡，如耐酸性的副血链球菌和链球菌HMSC073D05丰度升高，而不耐酸的唾液链球菌丰度下降，共生唾液链球菌丰度降低，而致病性变形链球菌升高^[12]。而在T2D患者口腔中，耐酸性酵母菌的含量显著高于健康对照，这一变化为具有致病性的念珠菌提供了合适的生态环境^[13]。

在肥胖和高脂血症人群中，口腔微生物组成也存在特征性的改变。首先，研究发现超重或肥胖者口腔菌群中厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门等丰度高于正常体重者^[14]。对于口腔菌与脂质代谢指标间的关系，FÅK等^[15]在排除降脂药物的影响后分析发现，二氧化碳噬纤维菌属的相对丰度与血清总胆固醇和低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）呈负相关，卡托菌属的相对丰度与高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）和载脂蛋白A1（apolipoprotein A1，ApoA1）呈正相关，乳杆菌属相对丰度与载脂蛋白B（ApoB）呈正相关。此外，另一项研究发现，梭杆菌丰度与胆固醇和LDL水平呈正相关，链球菌丰度与HDL和ApoA1呈正相关，而奈瑟菌属丰度则与HDL和ApoA1呈负相关^[16]。

THOMAS等^[17]发现，在一氧化碳和尼古丁的作用下，相较于非吸烟者，传统香烟吸烟者与电子烟吸烟者口腔中月形单胞菌属和纤毛菌富集，而奈瑟菌属、卟啉单胞菌属和嗜血杆菌属减少，进一步分析还发现这些菌属富集程度与血白介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）水平呈正相关。

这些研究表明高血糖、肥胖、吸烟等多种血管危险因素以不同形式影响口腔微生物组成。口腔微环境失衡以及有害的化学物质刺激均会导致口腔微生物组失衡。因此控制AS危险因素，恢复患者口腔菌群生态平衡，可能是未来预防AS的重要靶点。

1.2 AS相关口腔微生物组成特征 AS患者的口腔微生物也发生了特征性变化。研究发现，在接受颈动脉内膜剥脱术治疗的患者口腔和斑块中可同时检测到假单胞菌属、韦荣球菌属、链球菌属等牙周细菌^[16]。另有研究发现卒中患者口腔中拟杆菌属、普雷沃菌属、梭杆菌门、弯曲菌属和心杆菌科显著富集^[8]。除此之外，CURIA等^[18]发现，相比于健康对照，诊断为动脉粥样硬化心血管疾病（atherosclerotic cardiovascular disease，ASCVD）患者的口腔中牙龈卟啉单胞菌水平显著增加。根据冠脉钙化积分将AS性冠状动脉疾病患者分成轻、中及重度，并对其口腔菌群进行分析发现，相比于正常及轻度冠脉AS患者，中、重度患者口腔放线菌门水平显著降低，而牙龈卟啉单胞菌和黏膜奈瑟菌水平则显著升高^[19]。另有研究发现，在ASCVD发生之前的内皮功能障碍出现时，口腔微生物也发生了变化。相较于内皮功能正常组，异常组人群口腔中普雷沃菌属、弯曲菌属、支原体属及消化球菌属等丰度较高，而韦荣球菌属水平则显著降低^[20]。

以上研究表明，口腔微生物可作为AS疾病的生物标志物，其特征性变化不仅是AS治疗和预防的潜在目标，在疾病严重程度和风险评估方面也具有重要的临床价值。

2 口腔微生物群参与AS的机制

口腔微生物作为始动因子，除了引起牙周黏膜炎症发生，还通过多种途径引起局部和全身系统性炎症。首先，牙周细菌可以通过牙周袋的溃疡上皮，直接进入循环系统中，引起菌血症和全身炎症^[21-23]。在这过程中，牙周细菌通过入侵树突状细胞（dendritic cells，DC）在全身内迁移，免受免疫系统的清除^[6]。其次，牙周细菌还可以引起肠道菌群失调，增加肠道微生物的α和β多样性^[24]并增高血浆中氧化三甲胺（trimethylamine N-oxide，TMAO）水平^[25]，从而加速AS进展。此外，口腔致病菌及其代谢产物，如脂多糖（lipopolysaccharide，LPS），进入循环后可加重宿主的炎症反应^[11]。

研究者发现，牙周炎患者血清肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、IL-1β、IL-6等炎症细胞因子水平升高^[26]，其唾液中的炎症细胞因子水平也与牙周病和颈动脉内膜中层厚度呈正相关^[27]。此外，研究通过比较龈下菌膜和血清样本，发现分泌型磷脂酶A2（secretory phospholipase A2，s-PLA2）的活性与特定牙周微生物组成相关，而且s-PLA2活性越高的人群，其血管疾病发生率越高^[5]。

在动物模型中，牙龈卟啉单胞菌LPS通过上调Toll样受体（Toll-like receptors，TLR），激活下游信号通路核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB），加速平滑肌细胞凋亡，促进AS斑块进展^[28]。同时，TLR激活NF-κB及其活性亚基p65，促进氧化应激的发生，使活性氧（reactive oxygen species，ROS）过度积累^[29]。ROS的积累进一步导致线粒体DNA损伤，引起内皮细胞功能障碍和血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）增殖，从而加速AS的发展，导致AS斑块不稳定^[30]。在体外，LPS与TLR4识别后还能诱导人主动脉平滑肌细胞（human aortic smooth muscle cell，HASMC）的TLR4/MyD88信号通路激活，促进HASMCs的更新和迁移，影响AS的发展^[31]。另外，ZHOU等^[32]通过具核梭杆菌感染ApoE^-/-小鼠发现，具核梭杆菌DNA可以引起降解胶原的基质金属蛋白酶2（matrix metalloproteinase 2，MMP2）和MMP8的水平增高，并通过增强主动脉壁巨噬细胞的募集、活化，以及泡沫细胞形成和细胞凋亡，恶化斑块微环境，影响斑块的稳定性。在体外，具核梭杆菌的胞外蛋白D-半乳糖结合蛋白（D-galactose-binding protein，Gbp）可以诱导人单核细胞白血病细胞系（Tohoku-hospital-pediatrics-1，THP-1）细胞的NF-κB、促分裂原活化的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和PI3K-Akt信号通路，提高氧化低密度脂蛋白（oxidized low-density lipoprotein，ox-LDL）、IL-1β、IL-6和MMP9水平，引起细胞炎症和脂质沉积^[33]。而环二腺苷酸单磷酸盐（cyclic di-AMP，c-di-AMP）通过调节全身的免疫反应和斑块局部微环境，减轻由牙龈卟啉单胞菌加重的AS^[34]。

以上研究表明，口腔微生物通过引起局部和全身的炎症反应，上调全身的炎症因子水平。进一步验证了炎症反应促进AS斑块中VSMC迁移、内皮功能障碍、脂质沉积，恶化斑块局部微环境，进而促进AS的发展并形成易损斑块。

3 口腔微生物在AS性心脑血管疾病中潜在的预测和诊断价值

如前所述，多项微生物组研究表明口腔微生物群构成改变及其诱导的一系列反应与心脑血管及其危险因素有着诸多关联，并证实了口腔微生物存在促进AS发生和发展的机制，提示口腔微生物有望成为未来AS相关性疾病的诊断手段和治疗靶点。

队列研究发现唾液中放线菌门丰富度增加而类杆菌门丰度减少的特征性改变可能与ASCVD有关^[35]。进一步的前瞻性队列研究发现与卒中患者有相似口腔微生物组成的人群具有更高的卒中风险^[8]。这些结果提示口腔微生物特征性组成对AS相关性疾病具有潜在的预测和诊断价值。

此外，对口腔微生物进行干预可能是防治AS发生和发展的有效手段。对牙周疾病患者进行ASCVD风险分析发现，牙周疾病、口腔护理情况与颈动脉钙化以及房颤和卒中的发生存在相关性^[3, 36-37]，并有研究提出口腔卫生改善或许能够降低AS的风险，进一步支持牙周疾病为心血管事件的危险因素，且独立于其他心血管疾病危险因素而存在^[38]。在对牙周炎患者进行牙周综合治疗后，可检测到其血液中1型纤溶酶原激活物抑制剂（plasminogen activator inhibitor-1，PAI-1）、可溶性E选择素（soluble E-selectin，sE-selectin）、sVCAM-1、MMP9、C反应蛋白、IL-1β和IL-6等炎症标志物减少^[26, 39]，牙周炎患者发生AS的风险降低^[40]。在动物模型中，口服乳酸菌治疗可有效改善牙周病原菌引起的肠道菌群变化而减缓AS发展^[41]。褪黑素和甲硝唑联合应用可以调节牙龈卟啉单胞菌感染后的氧化应激和生物节律失调，可能是延缓牙龈卟啉单胞菌加重AS的有效策略^[42]。这些研究关注到了口腔菌群干预在ASCVD中的治疗价值，但仍然需要进一步的临床试验进行验证。

4 总结

综上所述，口腔微生物群的改变不仅影响局部健康状态，还可能诱发全身慢性炎症、代谢紊乱等，成为ASCVD的危险因素。大量的队列研究表明口腔微生物的特征性改变与ASCVD存在相关性，动物实验也证实特定口腔菌感染可引起全身和AS斑块局部的炎症反应，从而影响AS的发生发展。但目前的研究尚未能证实口腔微生物与AS心脑血管疾病的直接因果关系，也缺乏实际的临床证据检验口腔微生物作为诊断方法和治疗靶点的能力。尽管如此，这些研究为明确口腔微生物参与AS形成的病理机制提供了新的线索和方向，也为探索ASCVD的早期诊断以及治疗方法提供了新思路。探究口腔微生物参与AS发生的作用机制，将有助于临床上通过调控口腔菌群、改善口腔健康状态，降低AS的发生风险，在未来仍然需要对这一领域给予更多关注，以及更全面、更深入的研究和探索。

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DOI：10.3969/j.issn.1002-0152.2024.06.008