中藥酚性化合物對口腔微生物調(diào)節(jié)作用的研究進展

宗雅文 程磊 郭強 周學(xué)東 任彪

口腔疾病研究國家重點實驗室 國家口腔疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心四川大學(xué)華西口腔醫(yī)院牙體牙髓病科，成都 610041

中藥與口腔微生態(tài)的關(guān)系已成為近年來的研究熱點，其中，在口腔疾病的防治中，中藥作為一種副作用低且來源廣的天然制劑，在齲病、牙周病、口腔黏膜病乃至口腔腫瘤等疾病的防治都表現(xiàn)出了良好的藥效[1-4]。中藥影響口腔微生物的研究已有幾十年的基礎(chǔ)，目前的研究多集中在中藥體外抗菌實驗和臨床實驗。深入探究中藥對口腔微生物的調(diào)節(jié)機制有利于規(guī)范用藥和開發(fā)更為安全、靶向性更高的臨床藥物制劑，具有重要的臨床和社會意義。

酚性化合物廣泛存在于天然中藥植物中，是含有多個酚羥基的次生代謝物。天然酚性結(jié)構(gòu)容易與其他結(jié)構(gòu)結(jié)合，形成如兒茶素、單寧酸等的多酚或酚酸類化合物。酚性化合物具有抗氧化、抗炎和抗菌等藥理特性，是許多中藥發(fā)揮藥理作用的主要成分[5]。

近年來研究[6]發(fā)現(xiàn)，提取自綠茶、厚樸和五倍子等中藥的酚性化合物在齲病、牙周病、口腔黏膜感染等口腔疾病的防治領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用?？谇晃⑸锏慕M成、代謝等關(guān)系著口腔微生態(tài)的平衡，是口腔疾病發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵因素。兒茶素、厚樸酚、姜黃素、單寧酸等酚性化合物可以調(diào)節(jié)口腔微生物的組成、代謝及致病毒力等，從而影響口腔微生態(tài)的平衡，參與相關(guān)疾病的治療。本文就中藥酚性化合物對口腔微生物的調(diào)節(jié)作用作一綜述。

1 中藥酚性化合物與齲病

口腔微生物相互依存、相互競爭，構(gòu)成維護口腔健康的動態(tài)平衡的屏障——口腔微生物膜，但當口腔微生物組失調(diào)時，生物膜蛋白表達失常，致齲微生物產(chǎn)酸增加，牙齒表面微生態(tài)pH降低，進而造成釉質(zhì)脫礦，形成齲病[7]。茶多酚和兒茶素是綠茶中的主要藥理成分，也是常用作口腔護理、治療的中藥酚性化合物，可以通過調(diào)節(jié)口腔微生物的組成影響齲病的進展，Manikya等[8]收集了30名健康志愿者在綠茶漱口前后的唾液樣本，結(jié)果發(fā)現(xiàn)綠茶漱口后唾液的pH立即明顯升高，且可持續(xù)一段時間，將唾液樣本37 ℃孵育48 h后，主要致齲菌平板計數(shù)明顯下降。通過組學(xué)技術(shù)進一步探究其機制，發(fā)現(xiàn)gtf基因是編碼致齲菌黏膜和菌斑生物膜形成的關(guān)鍵基因。Xu等[9]和Li等[10]發(fā)現(xiàn)，兒茶素和姜黃素通過抑制該種基因來影響口腔微生態(tài)的平衡，此外，與致齲微生物合成細胞外多糖、碳水化合物代謝和雙組分轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)有關(guān)的基因也受到了抑制。變異鏈球菌（Streptococcus mutans，S. mutans）為主要的致齲菌，Pac蛋白是S. mutans從黏膜轉(zhuǎn)移至正常組織和細胞的關(guān)鍵毒力因子。Hu等[11]對Pac蛋白進行序列分析后發(fā)現(xiàn)，該蛋白發(fā)揮作用需要一些分選蛋白酶的活化，而姜黃素可以抑制其中一種分選酶A的活性從而影響生物膜形成。生物膜的產(chǎn)物也是致齲的重要因素，Besingi等[12]探究了中藥多酚化合物單寧酸和沒食子兒茶素對生物膜產(chǎn)生的淀粉樣蛋白的抗性作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2種化合物均可以通過抑制淀粉樣蛋白黏附素P1（AgⅠ/Ⅱ，PAc）和變異鏈球菌壁相關(guān)蛋白A（Wap A）依賴機制起到抗淀粉樣蛋白的作用，從而影響生物膜的毒力。

目前，除了傳統(tǒng)的涂氟預(yù)防和充填修復(fù)的抗齲治療技術(shù)，利用光和光敏劑產(chǎn)生光動力效應(yīng)的抗微生物光動力療法（antimicrobial photodynamic therapy，aPDT）也被引入到齲病的治療中。一些研究[13-15]發(fā)現(xiàn)，以姜黃素作為光敏劑的齲病aPDT可以有效降低完整口腔微生物膜的活力，是預(yù)防和治療齲齒的新方法。

2 中藥酚性化合物與牙周病

與齲病相似，在牙周微生態(tài)中同樣存在致病力不同的菌群，例如牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis，P. gingivalis）等組成的“紅色復(fù)合體”與牙周病密切相關(guān)。當微生物參與氨基酸代謝的sRNA等異常表達時，牙周微生態(tài)出現(xiàn)代謝和離子轉(zhuǎn)運異常等表達改變，造成牙周組織破壞，進而發(fā)展為牙周病[13-14]。在一些臨床試驗和體外試驗中，“紅色復(fù)合體”微生物數(shù)量及附著性在姜黃素、兒茶素等酚性化合物處理后顯著降低，導(dǎo)致牙周微生態(tài)發(fā)生改變，影響了牙周病的進程[16-18]。Asahi等[19]探究其機制發(fā)現(xiàn)，兒茶素可以顯著降低牙周生物膜的ATP水平，即通過抑制生物膜代謝降低牙周致病菌毒力。中藥酚性化合物還可以通過調(diào)節(jié)口腔微生物進而改善牙周病的臨床表現(xiàn)，如牙齦出血、牙周袋形成和牙槽骨吸收等。環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）是牙周組織中巨噬細胞發(fā)揮破壞作用的關(guān)鍵蛋白酶，Murakami等[20]用P. gingivalis誘導(dǎo)巨噬細胞，加入厚樸酚可以抑制COX的轉(zhuǎn)錄因子活化來降低COX的表達，從而減緩牙周組織的損傷。Fournier-Larente等[21]同樣發(fā)現(xiàn)，兒茶素可通過調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)來降低牙周組織的損傷程度，不同種系P. gingivalis編碼組織損傷的基因表達受到了抑制，同時，牙周致病菌與宿主定植和獲取血紅素的相關(guān)基因表達也受到了抑制，即從基因組學(xué)方面講，兒茶素影響了口腔微生物的相關(guān)基因表達從而影響了牙周病的進程。Lagha等[22]從蛋白組學(xué)入手，發(fā)現(xiàn)P. gingivalis作用于牙齦角質(zhì)上皮會降低小帶閉鎖蛋白-1（zonula occludens-1，ZO-1）和閉塞蛋白2個緊密連接蛋白的表達，而兒茶素可增加這2種蛋白因P. gingivalis而降低的表達。同時他們還發(fā)現(xiàn)P. gingivalis會使牙齦角質(zhì)細胞由多層排列變?yōu)閱螌优帕?，牙周微生態(tài)的跨上皮電阻（transepithelial electrical resistance，TER）進而降低，有利于P. gingivalis通過單層角質(zhì)細胞移位。兒茶素可通過抑制P. gingivalis的蛋白酶活性，進而消除P. gingivalis介導(dǎo)的這種有害作用。

3 中藥酚性化合物與口腔源性口臭

口腔源性口臭與牙周疾病關(guān)系密切，引起口臭的揮發(fā)性硫化合物（volatile sulphur compound，VSC）主要由牙周和舌背微生物的產(chǎn)物甲硫醇（CH3SH）組成[23]。Greenberg等[24]收集了9名志愿者咀嚼含有厚樸酚的口香糖，回收的唾液樣本顯示，厚樸酚口香糖可以有效減少P. gingivalis等口臭相關(guān)微生物的含量。P. gingivalis通過MET酶產(chǎn)生大量CH3SH，該過程由mgl基因編碼[25]，根據(jù)Xu等[26]于2010年的研究報道，兒茶素可以抑制P. gingivalis的mgl表達來減少口腔中VSC的產(chǎn)量。VSC對牙周組織也存在毒性作用[27]，中藥酚性化合物調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)防治口腔源性口臭的同時，間接維護著牙周的健康平衡。

4 中藥酚性化合物與牙髓炎

牙髓炎的發(fā)生一般來源于齲病，根管系統(tǒng)內(nèi)口腔微生物定植引起的感染是主要病因。口腔微生物表面表達的脂多糖（lipo-polysaccharide，LPS）和肽聚糖（peptidoglycan，PG）是關(guān)鍵的炎性介質(zhì)，引起感染后，牙髓細胞的相關(guān)炎性反應(yīng)物白細胞介素（in terleukin，IL）-6和IL-8表達增加。研究[28-29]發(fā)現(xiàn)，兒茶素可抑制編碼炎性反應(yīng)物表達基因ICAM-1等，從而減輕牙髓炎癥。

5 中藥酚性化合物與口腔念珠菌病

口腔念珠菌病不同于上述幾種口腔常見疾病，其病因主要是真菌感染造成的口腔生態(tài)失衡[30]。Tamura等[31]的體外實驗表明，單寧酸可以有效降低念珠菌的活性。Behbehani等[32]驗證了厚樸酚具有同樣的藥理作用，并進一步探究了相關(guān)機制發(fā)現(xiàn)，厚樸酚可以與真菌細胞膜上的麥角甾醇作用，導(dǎo)致細胞變形和腫脹、破裂。

區(qū)別傳統(tǒng)藥物治療的aPDT在口腔念珠菌病中的應(yīng)用也愈發(fā)引人關(guān)注，在口腔念珠菌病模型小鼠中，以姜黃素為光敏劑的aPDT顯示出優(yōu)良的抗念珠菌療效，是新興的安全治療方法[33-34]。

6 中藥酚性化合物與病毒性口炎

病毒也是口腔微生態(tài)的重要組成部分，由病毒引起的口炎也是臨床常見的口腔疾病。Colpitts等[35]研究發(fā)現(xiàn)，兒茶素可以抑制水皰性口炎病毒對靶細胞的附著。其原理是兒茶素與靶細胞上的硫酸乙酰肝素競爭性地結(jié)合，破壞了病毒表面蛋白的功能，但對病毒本身的完整性和膜流動性并無影響。

7 中藥酚性化合物與口腔微生物抗性

在齲病等疾病的治療過程中，人工器械很難完全清除口腔微生物在病癥部位的附著，需要藥物的輔助治療。但抗生素的應(yīng)用對口腔微生態(tài)的平衡也有極大影響，微生物的抗性是臨床治療中需面對的一個挑戰(zhàn)。Miladi等探究了丁香子酚等幾種酚性化合物與四環(huán)素聯(lián)用的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)聯(lián)用后抗菌效能提高了2～8倍，菌斑生物膜的清除率大大增加，酚性化合物可以作為臨床用藥的天然抗性修飾。甲硝唑是用于預(yù)防和治療厭氧菌系統(tǒng)和局部感染的常用藥物，也是常用的牙周臨床藥物。茶葉中提取的酚性化合物可以協(xié)同甲硝唑發(fā)揮牙周治療作用[22,36]。此外，茶黃素可誘導(dǎo)口腔上皮細胞分泌抗菌肽，降低炎性因子的表達，從而調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)的平衡，起到協(xié)同治療的作用[36]。

8 討論

綜上所述，中藥酚性化合物通過多種機制調(diào)節(jié)口腔微生物，如影響微生物組豐度、組成結(jié)構(gòu)、相關(guān)基因表達和產(chǎn)物作用等，進而調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)平衡，影響疾病的進展和治療?？谇晃⑸锝M是“人類微生物組計劃”的主要研究方向之一，組學(xué)技術(shù)和宏組學(xué)理論在口腔微生物組的應(yīng)用正推進人類對微生態(tài)的了解和利用。同時，中藥的價格低廉、副作用小等優(yōu)勢在全球許多國家已初露頭角，也得到了眾多研究人員的重視。中藥抗菌研究已有幾十年的基礎(chǔ)，但結(jié)合組學(xué)技術(shù)發(fā)掘中藥有效藥理成分的探究才剛剛起步?？谇怀Ｓ锰烊恢兴幹谐颂崛〉姆有曰衔?，還有酮類化合物等藥理成分，這些成分如何在組學(xué)層面上影響口腔微生物還有待研究。上述有關(guān)疾病的研究中，中藥調(diào)節(jié)口腔微生物從而影響疾病進展和治療，從宏觀角度分析其機制的研究較少，仍缺乏影響下游基因和產(chǎn)物的深入探究。此外，口腔內(nèi)還存在一些與微生物相關(guān)的疾病，如口腔癌、口腔黏膜病、種植體周圍炎等，但少見中藥通過調(diào)節(jié)口腔微生態(tài)平衡與這些疾病相關(guān)聯(lián)的研究。許多研究[37-39]認為口腔微生物不僅與口腔內(nèi)的疾病有關(guān)，還與一些全身系統(tǒng)性疾病和遠處癌癥等相關(guān)，但目前的研究未能將中藥引入到二者的相互作用關(guān)系中。腸道微生物常與口腔微生物相互影響和關(guān)聯(lián)，目前已有一些研究深入探討了中藥藥理成分對腸道微生物組的調(diào)節(jié)機制，下一步的研究可借鑒宏觀腸道微生物組的研究方法，更加清晰、透徹地理解中藥和口腔微生物組的相互作用機制。另一方面，中藥藥理成分在口腔微生物領(lǐng)域應(yīng)用價值的研究有利于解決目前全球范圍的抗生素抗性問題，也可結(jié)合已有藥物開發(fā)新的藥物聯(lián)用模式，改善目前臨床用藥的副作用和不良反應(yīng)等。因此，今后的研究重點將為以下幾點：1）利用組學(xué)技術(shù)探究更多中藥藥理成分對口腔微生物組的調(diào)節(jié)作用；2）深入探究中藥影響口腔微生物組的作用機制；3）納入更多的口腔疾病和全身疾病，建立、完善中藥與口腔微生物組的關(guān)系；4）借鑒腸道微生物組的研究方法，挖掘口腔微生物組的研究方向，以建立二者的聯(lián)系；5）以“老藥新用”的思路，開發(fā)中藥與傳統(tǒng)臨床藥物的聯(lián)合用藥模式，以面對全球范圍微生物抗生素抗性的重大挑戰(zhàn)。

利益沖突聲明：作者聲明本文無利益沖突。