Aggregatibacter actinomycetemcomitans 诱导血链球菌在钛植入物上生物膜形成的研究：口腔微生物与植入物表面的奥秘探索

　　为探究钛植入物表面粗糙度与生物膜形成的关系，以及不同微生物组合对生物膜形成的影响，研究人员开展了血链球菌（S. sanguinis）和伴放线聚集杆菌（Aggregatibacter actinomycetemcomitans，AAC）单物种和双物种生物膜在不同钛表面形成的研究。结果发现 AAC 促进 S. sanguinis 生物膜形成，表面粗糙度对生物膜形成影响不明确。该研究为理解口腔生物膜形成机制提供了依据。

为了促进科学的传播，生物通采集了这篇文章，如需英文原文，请点击！订阅BioHot索取原文

　　在口腔医学领域，种植体周围炎是困扰患者和医生的一大难题。它指的是骨整合种植体周围组织的炎症，会导致种植体周围骨组织丧失 ，具有较高的发病率，也是种植体失败的主要原因之一。从微生物学角度来看，种植体周围炎是一种与生物膜相关的疾病，微生物谱复杂多样。为了预防种植体周围炎，减少微生物在植入材料上的粘附至关重要。影响微生物粘附的因素众多，除了植入材料的成分，表面电荷、表面自由能（SFE）和表面粗糙度等也起着关键作用。

Ti-6Al-4V 是牙科种植中常用的钛合金材料，具有长期可靠性 。不同粗糙度的钛表面对生物膜粘附的影响已有研究，但在多物种生物膜中，不同微生物的粘附行为随表面粗糙度的变化情况仍不明确。而且，虽然有证据表明低粗糙度的植入表面不能预防种植体周围炎，但关于植入物表面对种植体周围疾病影响的研究还比较匮乏。

领取安捷伦BioTek 50 TS 洗板机，ELISA 分析好帮手详细技术资料领 取

在这样的背景下，德国哥廷根大学医学中心（University Medical Center Goettingen）的研究人员开展了此项研究。他们旨在探究非致病性的血链球菌（S. sanguinis）和常与种植体周围炎相关的伴放线聚集杆菌（AAC）在不同表面处理和粗糙度的钛表面上形成双物种生物膜的比例组成。该研究成果发表在《International Journal of Implant Dentistry》上，为了解牙科植入物表面生物膜形成提供了基础科学依据。

研究人员采用了多种关键技术方法。首先，制备了四种不同表面规格的钛材料圆柱形标本，包括超抛光、喷砂处理的四级钛标本以及两种临床使用的钛植入物表面标本。通过共聚焦显微镜和自动软件分析计算平均表面粗糙度（Ra?），利用接触角测量和公式计算表面自由能（SFE），使用扫描电子显微镜观察标本表面形貌。在微生物实验方面，培养血链球菌、伴放线聚集杆菌和表皮葡萄球菌（Staphylococcus epidermidis），进行单物种和双物种生物膜培养。采用荧光染色和荧光显微镜观察生物膜，利用 QIAamp DNA Mini Kit 提取细菌 DNA，设计特异性引物进行实时荧光定量 PCR（qPCR）实验，并进行统计学分析。

表面特征：研究测定了不同标本的Ra?和 SFE 值。Ra?值范围从超抛光的 0.062μm（± 0.023）到种植体表面 I 的 1.405μm（± 0.093），SFE 值从超抛光的 55.430mN/m（± 2.861）到种植体表面 I 的 65.214mN/m（± 4.577），且表面粗糙度与 SFE 无相关性。扫描电子显微镜图像显示，超抛光表面均匀光滑，喷砂表面粗糙，种植体表面 I 和 II 除了有粗糙的不均匀性外，还有精细的粗糙结构，且种植体表面 I 比表面 II 结构更精细。

广告 开学补给站尽在科进！！！

生物膜形成：研究人员利用荧光染色和扫描电子显微镜观察生物膜的粘附情况，并通过测定分离的 DNA 浓度来确定生物膜的形成。结果发现，所有测试的植入物表面都有单物种和双物种生物膜形成，但不同钛表面对单个细菌培养物的定植没有明显差异。然而，血链球菌和伴放线聚集杆菌的组合在种植体表面 I 和 II 上的 DNA 含量比单一培养物更高，而血链球菌和表皮葡萄球菌的共培养则没有这种强烈趋势。这表明在测试条件下，钛植入物的表面粗糙度似乎对生物膜形成没有影响，而细菌培养物的组成直接影响生物膜的形成。

双物种生物膜中血链球菌的定量：为了探究某些微生物是否能增加血链球菌的生物膜形成，研究人员使用血链球菌特异性引物进行 qPCR 实验。结果显示，由血链球菌和伴放线聚集杆菌组成的双物种生物膜中，血链球菌的含量明显高于血链球菌和表皮葡萄球菌的混合培养物，且在所有测试材料表面均是如此。这表明伴放线聚集杆菌而非表皮葡萄球菌能促进血链球菌在钛牙种植体表面的生物膜形成，且与表面的Ra?值无关。

研究结论表明，伴放线聚集杆菌除了已知能诱导变形链球菌（S. mutans）生物膜形成外，还能通过未知机制增加血链球菌的生物膜形成，说明其在口腔微生物群落的细胞间通讯中具有广泛作用，是口腔内植入物表面生物膜形成的关键因素 。虽然伴放线聚集杆菌作为种植体周围炎的典型代表存在争议，但该研究表明它能诱导链球菌，这意味着在种植体周围炎的早期阶段，微生物之间的相互作用可能对生物膜形成和定植非常重要。

然而，该研究也存在一定的局限性。例如，实验是在有氧条件下进行的，与种植体周围炎通常发生的厌氧环境不同，这可能对生物膜形成产生影响。而且，研究仅对血链球菌进行了 qPCR 定量，无法得知生物膜中伴放线聚集杆菌的数量变化。未来需要进一步开展实验，深入研究口腔微生物群落中微生物之间的相互作用，以及它们对不同表面结构生物膜形成的影响，这将有助于更好地理解种植体周围炎的发病机制，为预防和治疗种植体周围炎提供更有效的策略。

打赏

下载安捷伦电子书《通过细胞代谢揭示新的药物靶点》探索如何通过代谢分析促进您的药物发现研究

10x Genomics新品Visium HD 开启单细胞分辨率的全转录组空间分析！

欢迎下载Twist《不断变化的CRISPR筛选格局》电子书

单细胞测序入门大讲堂 - 深入了解从第一个单细胞实验设计到数据质控与可视化解析

下载《细胞内蛋白质互作分析方法电子书》