基于唾液代谢组学分析多托槽固定矫治后口腔代谢环境的重塑及其临床意义

　　本综述通过非靶向代谢组学（LC-MS/MS）技术，系统揭示了固定正畸治疗前后唾液代谢物的动态变化，发现治疗后代谢通路（如牛磺酸代谢、CoA生物合成等）显著重塑，并检测到微生物源性代谢物（如FMNH2）的适应性变化，为口腔微生态监测及个性化正畸护理提供了新视角。

　　

引言

口腔作为暴露于环境刺激的第一道生物屏障，其内维持着一个高度动态的微生态系统，而唾液作为富含蛋白质、酶和小分子代谢物的生物流体，在该系统中起着核心调控作用。它不仅参与抗菌防御、pH缓冲、组织润滑和牙釉质再矿化，而且其组成易受全身及局部扰动的影响，因此成为非侵入性生物标志物研究的重要介质。尽管固定正畸治疗对于纠正错颌畸形和改善面部美观至关重要，但矫治器的存在显著改变了口腔环境。托槽等装置会引入滞留表面，阻碍口腔卫生维护，促进菌斑积聚并引发牙龈组织的炎症反应。这些改变不仅限于局部效应，还可能进一步影响唾液流速、pH值、酶活性及口腔液体的生化组成。近年来，代谢组学——这一对生物系统内小分子代谢物进行全面分析的技术——已逐渐成为精准诊断和个性化医疗中的关键工具。在口腔诊断领域，代谢组学能够高灵敏度地捕捉实时生化变化，从而为了解疾病机制、治疗反应以及口腔-肠轴等系统互作提供新见解。然而，正畸治疗拆线前后唾液代谢组的整体特征仍缺乏系统研究。本研究旨在运用基于LC-MS/MS的高通量代谢组学方法，揭示正畸治疗引起的代谢特征与通路变化，为理解矫治器、唾液化学和微生物动态之间的相互作用提供基础依据。

方法论

本研究为一项纵向体外研究，旨在通过非靶向代谢组学方法分析与比较固定正畸患者矫治器拆除前后的唾液代谢物变化。研究方案经机构审查与伦理委员会批准（批号：YDC/SRB/220/PG/DS/123/80），所有参与者在采样前均签署知情同意书。研究对象为六名正接受固定正畸治疗的患者（三男三女），年龄介于18–25岁之间，均无系统性疾病、营养紊乱、金属修复体、吸烟或药物使用史。所有受试者在研究期间均被要求维持标准口腔卫生措施，包括每日两次刷牙和定期使用抗菌漱口水，但采样时未记录菌斑或牙龈指数，这一点被视为本研究的局限性。唾液样本分两个时间点采集：拆除矫治器前（T₀₀）以及拆线后两周（T₁）。采样前，受试者需禁食、禁饮（水除外）及避免口腔清洁措施至少90分钟，并使用无菌生理盐水漱口以清除食物残渣。非刺激性全唾液采用被动流涎法收集，样本置于冰上保存并迅速转运至实验室。样品经离心去除细胞碎片后，上清液分装并存于-80°C待测。代谢物提取采用冷甲醇沉淀法，使用QTRAP 6500+质谱仪联用Agilent 1290 Infinity II超高效液相系统进行分析，色谱分离选用Poroshell 120 EC-C18色谱柱，质谱扫描范围设为m/z 50–1000。数据通过XCMS在线平台进行处理，包括保留时间校正、峰检测、对齐和特征识别，代谢物注释则依托METLIN和人类代谢组数据库（HMDB）。统计分析采用配对t检验，以差异倍数（fold change）≥2且p值<0.05为显著性阈值，通路富集分析借助MetaboAnalyst 4.0完成，并通过主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）评估组间分离趋势。质控样本（QC）被纳入分析以监控仪器稳定性与数据重现性。

结果

本研究通过LC-MS/MS非靶向代谢组学技术成功鉴定出2153种代谢物，其中739种为T₀₀特有，1094种为T₁特有，320种为两时间点所共有。共有50种代共享谢物表现出显著差异表达。进一步分析显示，治疗后样本中同型半胱氨酸降解、牛磺酸代谢、辅酶A（CoA）生物合成以及肌醇磷酸代谢等通路显著富集。此外，微生物代谢物如还原型黄素单核苷酸（FMNH₂）和N-乙酰胞壁酰肽（N-acetyl-muramoyl peptides）的检测表明口腔微生物组在功能上发生了适应性转变。沃伯格效应（Warburg effect）和硫胺素生物合成等通路的富集提示，矫治器拆除后微生物群落可能经历代谢重组和生态重构。多变量分析（如PCA与PLS-DA）显示T₀₀与T₁样本明显分离，印证了正畸治疗对唾液代谢组的显著影响。具体而言，1-十五烷羧酸、1D-肌醇-1,3-二磷酸以及异戊酰葡萄糖醛酸苷等代谢物在拆线后表达上调，而西蒙素（simmondsin）和二十四烷酸（tetracosanoic acid）等脂质相关代谢物则显著下调，反映出治疗后口腔滞留残留减少与微生物发酵副产物清除效率提升。微生物代谢通路分析进一步揭示，糖酵解、葡萄糖异生、淀粉与蔗糖代谢等途径在T₁时期活跃，暗示厌氧碳水化合物代谢的增强以及微生物能量代谢模式的转变。

讨论

固定正畸装置对口腔环境造成的机械与生化应激，可显著影响唾液组成并引发代谢重组。本研究观察到拆线后牛磺酸代谢、同型半胱氨酸降解和CoA生物合成等通路的富集，可能与炎症消退、氧化应激缓解及组织修复过程相关。牛磺酸作为一种细胞保护剂和渗透调节物质，其代谢变化可能反映了黏膜免疫与炎症状态的动态调整。肌醇磷酸代谢的上调则提示细胞信号转导与膜 trafficking 过程在矫治后修复阶段被激活，这与上皮完整性重建和微环境稳态恢复密切相关。从微生物角度看，检测到的FMNH₂、N-乙酰胞壁酰肽以及富集的沃伯格效应通路，表明口腔微生物群落正经历从矫治器相关生态位向自由生长状态的适应性过渡。此类代谢特征与常见口腔菌如葡萄球菌、拟杆菌和Prevotella等代谢行为一致，进一步佐证了矫治器拆除后微生物群落结构与功能的重构。此外，研究中意外检测到的外源性化合物（如喷昔洛韦和阿糖胞苷）可能源于环境或饮食污染，这也凸显出代谢组学分析的高灵敏度与结果解释时需结合临床背景的必要性。总体而言，唾液代谢组不仅被动记录口腔健康状态，还主动参与正畸治疗后的生理调节与微生物生态演替，其动态变化为口腔治疗监测和个性化护理策略制定提供了深层依据。

结论

本研究系统阐述了固定正畸治疗对唾液代谢组的深远影响，揭示拆线后宿主与微生物代谢通路的显著重塑，包括同型半胱氨酸降解、CoA生物合成、牛磺酸代谢和微生物能量代谢的适应性变化。这些发现凸显唾液代谢组学作为一种非侵入性工具，在监测正畸治疗引起的生化反应、评估口腔微生态状态以及推进个性化口腔医疗方面具有重要潜力。未来的研究可进一步结合靶向验证与多组学整合，以明确关键代谢标志物及其在临床指导中的应用价值。