计算机渲染的牙齿表面细菌分屏图像。当微生物通信处于"开启"状态时，致病菌种大量繁殖（左图）；阻断该通信后（右图），健康相关细菌占据优势。图片由明尼苏达大学提供。
所有生物体都会适应环境以求生存，细菌也不例外。数十年来，部分细菌逐渐对广泛使用的抗生素和消毒剂产生耐药性，给医学和公共卫生带来严峻挑战。与此同时，无数细菌物种在维持人体健康方面发挥着有益且关键的作用。这引发了一个重要问题：科学家能否找到影响细菌行为而非消灭它们的方法，从而减少疾病并改善健康？
细菌远非沉默无声。在人类口腔中，约700种不同细菌通过称为"群体感应"的过程持续交换信息。这种化学通信使细菌能够协调群体行动。许多口腔细菌依赖N-酰基高丝氨酸内酯（AHLs）信号分子进行信息传递。
探究牙菌斑中的细菌通信
明尼苏达大学双城分校生物科学学院与牙科学院的研究人员着手探索口腔细菌的通信机制，以及这种通信是否可被刻意干扰。其目标是验证干扰这些信号能否帮助预防牙菌斑堆积并维持健康口腔微生物组。发表在《npj生物膜与微生物组》期刊上的研究发现表明，该方法可能改变医生治疗细菌性疾病的方式。
研究关键发现
研究人员揭示了口腔细菌通信与组织的重要规律：
- 牙菌斑细菌在富氧区域（如牙龈线以上）产生AHL信号，而牙龈线下缺氧区域的细菌可接收这些信号。
- 使用内酯酶消除AHL信号后，与口腔健康相关的细菌种类显著增加。
- 这些结果表明，特定内酯酶或可用于重塑牙菌斑群落，维持微生物健康平衡。
牙菌斑作为活态生态系统
"牙菌斑的发展如同森林生态系统，具有序列性，"研究资深作者、生物科学学院副教授米凯尔·埃利亚斯表示，"链球菌和放线菌等先锋物种最初定植于简单群落——它们通常无害且与口腔健康相关。后期定植的多样菌群包含牙龈卟啉单胞菌等'红色复合体'细菌，与牙周病密切相关。通过干扰细菌通信的化学信号，可使菌斑群落维持或回归健康状态。"
"尤其引人注目的是氧气供应的关键作用，"首席作者拉克什·西卡达尔指出，"在有氧条件下阻断AHL信号后，健康相关细菌增多；而在厌氧条件下添加AHLs时，致病性后期定植菌大量繁殖。群体感应在牙龈线上下可能发挥截然不同的作用，这对牙周病治疗策略具有重大启示。"
迈向基于微生物组的新疗法
研究团队计划进一步探究口腔不同区域及不同牙周病阶段患者的细菌信号差异。"理解细菌群落的通信与组织机制，最终可能为我们提供预防牙周病的新工具——无需与所有口腔细菌'宣战'，而是战略性地维持微生物健康平衡，"埃利亚斯表示。研究人员认为，该策略未来或可拓展至人体其他部位，用于治疗与微生物组失衡相关的疾病及某些癌症类型。
本研究由美国国立卫生研究院提供资金支持。
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