一篇文章搞定口腔菌群！So easy！|微生物专题
在列文虎克观察到微生物之前，人类就已经学会了利用微生物。北魏末年的《齐民要素》中详细记载了43种酿酒工艺，而酒的酿造离不开酿酒酵母等微生物的帮助。
遥远西方世界的人们则利用乳酸菌做出了风味浓郁的酸奶、奶酪等发酵奶制品。虽然微生物在生活中有很多应用，但是人们还未在科学的角度有一个清晰的认知。
从氧气稀薄的万里高空到幽暗寒冷的海洋深处，从赫赫炎炎的火山爆发口到白雪皑皑的冰川之巅都存在微生物的身影，在蔚蓝色的星球上微生物无处不在。
而人类对微生物的认识，从数量和种类来讲还不到其其总量的1%，微生物是一个有待人们挖掘的大宝藏！
2016年美国奥巴马政府继 “脑计划、精准医学后又推出一个重大国家科研计划——国家微生物组计划。与此同时法国、欧盟英国等国家陆续出台了各种微生物组学计划。
我国的微生物计划则是在2017年12月，由中科院牵头展开。整个计划执行期为两年，总投入三千万元人民币，项目分为五个子课题。
在这些计划的大力推动下，一大批研究成果陆续在顶尖杂志上展现，极大推进了微生物组的研究。
根据人类微生物组计划实验结果，人体中主要有4个菌群栖息地，分别是口腔，肠道，生殖道以及皮肤。在这些部位都存在着数量和种类惊人的微生物，从数量上微生物占据了绝对的优势，人体细胞一共40万一个，而微生物有100万亿个！！
其中肠道是人体中微生物数量种类最多的一个部位，目前对肠道微生物的研究较为广泛深入。但是位于消化道上端的口腔同样也是一个微生物聚集的重要位点。
12年在Nature上发表的HMP实验结果显示，口腔中唾液和牙菌斑的微生物多样性仅次于肠道。
过去上百年间人们对口腔菌群的研究主要依靠分离和培养的方法，这对微生物的发现有较大的局限性，一些丰度较低或者是不能在体外培养的微生物无法被鉴定。
但随着近十年间高通量测序技术的飞速发展，人们对口腔微生物的认识日新月异。
根据HOMD（人类口腔微生物组）数据库报道，近千种口腔微生物已被鉴定，包括细菌、病毒、真菌、支原体等微生物物种。
与其它人体微生物栖息地相比，口腔具有得天独厚的天然优势！首先口腔的生态位多种多样，有舌头、嘴唇、上颚下颚、牙齿牙龈沟，微生物总能找到一个合适的部位生存。
其次，口腔每天都要向消化道输送食物，牙缝间的各种食物残渣为细菌提供远远不同的能量。持续分泌的唾液为口腔微生物营造了一个温暖潮湿的环境，非常利于微生物的生长~
读到这里，大家伙可能有个疑问，唾液的不停吞咽，每天还喝大量的水，口腔微生物是如何保证稳定不被冲走呢?
美国哈佛大学Borisy教授用一篇PNAS做出了回答。Borisy团队利用采集得到的口腔牙菌斑和不同微生物菌属的特异性探针，对口腔菌斑进行了原位的表征。下图中红红绿绿的图像实际上是口腔微生物以Biofilm（生物膜）存在的形式。
微生物群形成特殊结构的生物膜，以群体的方式抱团抵御外界环境刺激，让它们更好的生长。
那么问题又来了，通过洗牙这种除去牙菌斑这种破坏口腔菌群的方式，口腔是如何对口腔菌群进行重建的呢？
中科院北京生研院赵方庆给出了答案，通过对洗牙前后三个月间11个连续时间点内采集到的唾液和牙菌斑微生物组数据进行数据分析。
发现洗牙后唾液菌群多样性和结构一直保持稳定，而牙菌斑菌群最为混乱的时期是生物膜解离后7小时至3天，3个月后重建牙菌斑菌群开始慢慢恢复至原始完整形态，及随时间推移逐渐恢复到原始完整形态。
这些结果表明洗牙在早期会对控制牙菌斑产生一定作用，但并不能长期抑制细菌及其形成生物膜的能力。这也是我们为什么每天刷牙，用漱口水，还得每年去洗牙的原因之一。
正常情况下，机体同口腔菌群保持着相互平衡的状态。口腔常驻菌群构成的生物屏障能通过竞争生态位，防止外来病原菌的定植。
外环境因素的变化，如酸、热、抗生素等可导致口腔常驻菌群组成的改变，打破宿主同口腔菌群间的动态平衡，最终导致口腔疾病甚至全身性疾病的发生。
美国化学家兼牙医米勒提出的口腔病灶感染学指出口腔微生物感染可进入与其毗邻或较远的身体其他部位，导致多种全身系统性疾病。
口腔菌群不仅在牙周病、口腔癌等口腔疾病发生发展中发挥重要作用，还与心血管疾病、类风湿性关节炎以及肿瘤等全身性或慢性系统疾病也密切相关。
目前口腔菌群研究方向主要有菌群的异位定值，口腔-肠道之间的联系。口腔是消化道的起始部分，与消化系统和呼吸系统直接联系。
口腔每天分泌近1L唾液进入到肠道中，口腔微生物能够从口腔定植到肠道，与肠道菌群共同作用引起疾病的发生。像类风湿性关节炎、IBD（炎症性肠病）、 结直肠癌等患者肠道中都能富集到多种来自口腔的微生物！
2017年刊登的一篇science，文章作者利用从IBD（炎症性肠病）患者唾液当中分离得到的克雷伯氏菌，直接接入到无菌小鼠的口腔，发现这种菌可以通过吞咽作用，加重炎症性肠病的反应。
这个结果说明口腔细菌有可能直接导致IBD患者的疾病发生。
另外口腔菌群作为全身性疾病的生物标志物也是研究热点之一，复旦肿瘤马延磊通过对健康人、结直肠癌患者，结直肠瘤患者的口腔微生物进行扩增子测序后筛选出了能明显区分健康组和疾病组的口腔菌群标志物。
2021年初，李兰娟院士课题组与郑州大学附属医院通过对COVID-19确诊者、COVID-19疑似者、治愈患者以及健康人的舌苔样本进行扩增子测序，得到的8个口腔微生物标志物实现了对华中和华东地区的COVID-19 的跨区域验证。
参考文献：
1）Freire, M et al. “The Oral Host-Microbial Interactome: An Ecological Chronometer of Health?.” Trends in microbiology vol. 29,6 (2021): 551-561. doi:10.1016/j.tim.2020.11.004
2）Mark Welch, Jessica L et al. “Oral Microbiome Geography: Micron-Scale Habitat and Niche.” Cell host & microbe vol. 28,2 (2020): 160-168. doi:10.1016/j.chom.2020.07.009
3）Zhang, Sheng et al. “Human oral microbiome dysbiosis as a novel non-invasive biomarker in detection of colorectal cancer.” Theranostics vol. 10,25 11595-11606. 18 Sep. 2020, doi:10.7150/thno.49515
4）Ren, Zhigang et al. “Alterations in the human oral and gut microbiomes and lipidomics in COVID-19.” Gut vol. 70,7 (2021): 1253-1265. doi:10.1136/gutjnl-2020-323826
Gut文章教你讨论中药、肠道菌群与抗肥胖的因果关系 | 微生物专题
反流性食管炎患者与健康人群口腔微生物差异性研究 | 微生物专题
点击下方图片进入云平台资料汇总：
所见即所得，绘图高规格
联川云平台，让科研更自由