口腔微生物学笔记(修)

1、口腔微生物学 绪论内容提要一、 口腔微生物学的发展历史二、 口腔微生物生态学基础一、 口腔微生物学的发展历史1676年Van Leeuwenhoek牙面标本的小动物1890年W.D.Miller“化学寄生学说”酵解 糖产酸致龋1897年GV Black、Williams首先提出牙菌斑的概念1986年至今 口腔微生物组、口腔生态学、菌斑生物膜、致病机制、新种属、抗菌药物与制剂、防龋疫苗、新方法学等细菌学家Koch对微生物学的奠基性贡献1、 细菌分离、鉴定技术2、 发现结核杆菌3、 病原微生物确定标准Koch法则 必须从病灶位分离到同一种病原体 该病原体能在体外培养并传代 培养出的病原体能使易感动

2、物发病，并从发病的动物继续分离培养出该病原体W.D.Miller：1890 人类口腔中的微生物“化学细菌学说”“化学细菌学说” 牙菌斑由微生物组成在大量摄入糖类食物的易感宿主中，菌斑微生物将糖类转化为酸，这些算导致牙齿脱矿，提出去除菌斑是口腔疾病治疗的基础牙菌斑（dental plaque） 细菌沉积物 细菌为主体的生态系统 相互集聚、物质代谢交流和信息交流 可致牙体牙髓病和牙周病19501980年代的口腔微生物学发展近代口腔微生物学的发展 生物膜 基于16SrRNA的分子生物学检测片段克隆测序片段DGGE分离 整个群落直接测序（宏基因组学）454sequencing technology 其

3、他组学研究生物膜（biofilm） 基质包裹 相互粘附并附着于体表或界面 微生物群体 三维立体结构16SrRNA 高度的保守性和特异性 变性梯度凝胶电泳DGGE宏基因组测序 通过口腔微生物的宏基因组研究菌群结构和功能变化，筛选与相关疾病关联的显著物种或基因，对疾病进行早期预警、干预、治疗，为疾病的预防和治疗奠定了基础二、 口腔微生物生态学基础1、 口腔生态系（oral ecosystem）生态学（Ecology）：研究生物体与其环境的相互依赖和相互制约的科学称为生态学生物体与环境生态系统与环境系统生态系（ecosystem）：生物之间、生物与其环境之间的空间构成称为生态系 生命因子：细菌、真菌

4、、病毒、原虫等生态系统 无生命因子：微生物与其宿主的代谢产物和细胞裂解物、微环境的温度、生物化学与生物物理学特征、营养、水分 口腔生态系（oral ecosystem） 口腔生态系由两大部分组成，即生态区（口腔组织器官：包括齿、舌、颊、腭、牙、牙龈、牙槽骨、龈沟及唾液等多个小生态区）和口腔中的各种微生物群1.1 口腔生态区定义：空间层次、栖息地组成：生境habitat、生态点biotopes、生态位（生态龛）niche口腔生态区包括齿、舌、颊、腭、牙龈、牙槽骨、龈沟及唾液等多个小生态区。对不同个体而言，口腔生态区还包括修复体（活动或固定义齿、种植义齿）及矫治器等。牙生态区：每颗牙齿都是由牙冠和

5、牙根组成的。牙冠暴露在口腔中，牙根则包埋在牙槽骨中。牙冠表面不同的几个面，构成环境不同的小生态区。 小生态区又分为不同的生境、生态点和生态位。 如：舌可分为舌背、舌腹、舌尖和舌根；牙可分为前牙、后牙或切牙、尖牙、磨牙； 同一牙依其解剖结构又包括牙冠、牙釉质、牙本质、牙槽骨、牙髓等； 牙面又可分为唇侧面、舌侧面、颊侧面和邻面口腔生态区特点 口腔生态环境因其特殊的解剖位置及组织学特点而存在与机体其他生态环境明显不同的特点。温度：口腔生态区温度的恒定（3637）来源于全身体温的调节，有利于绝大多数细菌的生长繁殖。由于从口腔摄入食品的温度可变动在60（-555）左右，因此细菌必须适应60的温差才能在口

6、腔长期生存滞留区：滞留区多是口腔生态区的一个重要特点，包括龈沟、牙邻面间隙、牙合面的窝沟、义齿卡环和基托与牙面或牙龈、颊黏附的接触区等。口腔卫生措施不易到达，Eh较低。氧化还原电势Eh：差异和变化大，是口腔微生物种类复杂、数量多的重要原因之一。pH：氢离子浓度反映为pH值，口腔唾液pH5.67.6。影响口腔局部pH的因素：外源性（食物、药物）、细菌代谢、唾液缓冲营养源：口腔生态区中有着丰富的营养物质，包括宿主进食、唾液、龈沟液、脱落的上皮细胞以及细菌产生的生长因子等，为口腔微生物的生长繁殖提供了基本的营养源。（氯化血红素hemin牙龈卟啉单胞菌生长）脱离力：组织表面上皮细胞的代谢、死亡脱落 食

7、物咀嚼、吞咽、刷牙、含漱 唾液、龈沟液的流动洗刷 是影响口腔生态环境微生物定植数量的重要因素之一2、 口腔正常微生物（oral normal microflora）与人类在共同进化过程中，经过自然选择，与宿主口腔形成密切共生关系的、在正常生理状况下不致病而且有益的口腔常驻微生物。2.1 来源 刚出生的婴儿口腔内无菌，出生后6h有少量的细菌，6-10h口腔内细菌快速增多；胎儿无菌，产道获得，双亲影响，暂时（大肠杆菌，肠杆菌）介导（introduction） 与外界的接触，与宿主口腔关系密切的微生物种群2.2 演替（succession）在特定环境和时间内数量和种类的变化生理性演替，病理性演替在宿

8、主的一定发育阶段及生态区内，在外环境的改变下，特定生态区内定植微生物数量和种类变化的过程称为微生物的演替剖腹生产的新生儿口腔中无菌，经产道生产的新生儿口腔检出的细菌为其母亲阴道正常细菌 新生儿口腔以唾液链球菌和缓症链球菌为主，韦荣球菌是最早定植在口腔的厌氧菌出生后：母亲、近亲传播乳牙萌出前（5个月内）： 数量少，种类简单 定植于黏膜；需氧菌和兼性厌氧菌 出生1-3天时主要是“先驱菌”口腔链球菌、轻链球菌等 3个月后口腔内有产黑色素普氏菌等厌氧菌（白色念珠菌在新生儿口腔的检出率达80%）乳牙列形成时期（5-32个月）： 牙齿的出现，口腔滞留区增多，增加了细菌定植的环境，口腔细菌的数量和种类增加，

9、利于各种细菌，包括厌氧菌的生长 血链球菌、变异链球菌定植 G+杆菌和G+丝状菌增多 龋病发生的第一个高峰期 1岁：口腔葡萄球菌、链球菌、奈瑟球菌、韦荣球菌；1/2：放线菌、乳杆菌、梭杆菌恒牙列形成时期 口腔解剖结构相对恒定，微生物群也达到演替峰顶 是微生物数量最多，种类最复杂的时期 专性厌氧菌增加明显 G-厌氧菌的数量到成年达高峰青少年 与成人相似，少G-产黑色的厌氧杆菌 13-16青少年：G-产黑色的厌氧杆菌；螺旋体；梭杆菌成人 血链球菌 链球菌无牙牙合 血链球菌 变异链球菌 G-厌氧杆菌，假丝酵母菌不同年龄阶段唾液微生物组DGGE图谱：唾液微生物的组成具有个体差异性，各年龄组共有的菌群数量

10、较多，新生儿口腔中细菌种类明显少于其他年龄组2.3 种类与特点 种类细菌、真菌、病毒、支原体、原虫 特点数量多、种类复杂、细菌为优势种群生物膜形式存在互相之间，以及与宿主之间关系密切3、 口腔微生物的相互关系 共生正相关关系 栖生共生关系 互生 助生 竞争负相关关系 偏生竞争关系 寄生 吞噬 相互集聚与黏附 相互营养与生长 相互竞争、拮抗 相互信息交流与遗传多样性 生态平衡和失调3.1 相互集聚与定植共聚集、凝集共聚桥（coaggregation bridge）3.2 相互营养与生长3.3 信息交流与遗传多样性化学信息（物质、能量）交流遗传信息（基因流）交流密度感应系统（quorum sens

11、ing systems）：耐药质粒的传递3.4 竞争拮抗竞争：竞争排斥和竞争共处拮抗：细胞结构和毒性因子拮抗作用（antagonistic interaction）：口腔生境中一种细菌产生的物质对其他菌种产生的约束和抑制作用。血链球菌、轻链球菌过氧化氢抑制厌氧菌通过细菌素对口腔微生物群产生作用。细菌素是细菌所产生的能够影响其他细菌生长的蛋白质（肽类）毒素（抑制）血链素、变链素、黑色素菌素3.5 生态平衡与失调 生态学的核心问题：生态平衡（eubiosis）生态失调（dysbiosis）4、 影响口腔生态系的主要因素 宿主因素：口腔特殊的解剖结构和生理特点；唾液、牙冠表面的沟裂、邻面、龈沟、舌背

12、面等滞留区、牙列状况等均可影响口腔微生物的种类和定植 微生物因素：微生物的种类和数量；口腔正常微生物群间的相互作用（共生和拮抗）是口腔微生物定植、种类、数量和分布的重要影响因素 环境因素：微生物生长的环境因子或生态因子，如温度、pH、Eh、营养物或生长因子等。口腔生境中生态因子的变化也是影响口腔正常微生物群的种类、数量和定植的重要因素口腔微生物种群1、 微生物的分类1.根据微生物的大小、结构、组成等分为三类：原核细胞型如：细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、支原体、立克次体。(也称广义的细菌)真核细胞型如：真菌、原虫非细胞型如：病毒、亚病毒、朊粒2. 细菌的分类 细菌的分类是根据一定原则对细菌进行分

13、群归类，并根据相似性与相关性的不同水平排列成系统。 分类原则：细菌表型特征的相似性和系统发育的相关性 细菌的分类单元及其等级： 界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(orfer)、科(family)、属(genus)、种(species) 最重要、最基本的单位是种，其次是属，种和属在细菌分类中常用；科及科以上的划分在细菌学中不太完善。 属(genus)：具有共性的若干种的组合，应与其他属有明显的差异 种(species)：细菌分类的基本单位。生物学性状基本相同的细菌群体构成一个菌种 菌株(strain)：从自然界中分离得到的任何一种微生物的纯培养物都可以称为微生物的一

14、个菌株；对不同来源的同一种细菌称为该菌的不同菌株。同一种细菌可有许多菌株，其主要性状应该完全相同，次要性状可稍有差异，通常用地名或动物名的缩写加编号作菌株名。标准菌株(type culture strain)：亦称模式菌株，是具有某种细菌典型特征的菌株。 （由于细菌分类单元的划分缺乏一个易于操作的统一标准，为了减少因采用不同标准界定分类单元所造成的混乱，细菌系统分类也像其他生物分类一样采用“模式概念”。） 培养物(culture)：一定时间、一定空间内微生物的细胞群或生长物。如微生物的鞋面培养物、摇瓶培养物等。 型(form/type)：常指亚种以下的细分。当同种或同亚种不同菌株之间性状差异，

15、不足以分为新的亚种时，可以细分为不同的型。如不同的血清型、噬菌型等。 菌株与型的区别：菌株之间不存在鉴别性特征的差异，命名不同的菌株无需分类学依据；不同型的细菌之间存在鉴别性特征的差异，命名或鉴定不同的型必须有分类学依据。3. 细菌的命名国际细菌命名法规：以“拉丁名称字义命名”的原则，根据双名法：属名+种名+命名人注：属名的第一个字母必须大写，其余均应小写。整个属名及种名在出版物中应排成斜体。例：Streptococcus mutans Clarke 1924几种不同的书写情况：属名重复出现，可缩写：E.coli（大肠杆菌）只确定属名，未确定种名的某一株细菌：Salmonella sp.只确定

16、属名，未确定种名的若干株细菌：Salmonella spp.亚种用spp.表示2、 细菌的鉴定 细菌鉴定是指借助于现有的细菌分类系统，通过特征测定，确定未知的、新发现的或未明确分类地位的细菌所应归属分类群的过程。 细菌的分类鉴定： 一般只有纯培养的细菌才能进行鉴定。DNA分子水平的鉴定主要限于专业实验室或做研究之用。常用的鉴别方式有染色鉴定、细胞形态鉴定、生理生化鉴定、血清型鉴定、菌细胞组分分析、遗传与分子生物学鉴定等。分类依据举例细胞形态外形、革兰氏染色、鞭毛、芽孢、大小、排列方式等菌落形态颜色、溶血、外形、大小等生理特性好氧、厌氧、光合、选择性培养基上生长发酵碳水化合物产酸或产气水解氨基酸

17、产氨酵解产物类型丁酸盐、乳酸盐、醋酸盐预制酶糖苷酶抗原对细菌表面蛋白的单克隆或多克隆抗体脂类甲基萘醌类、长链脂肪酸DNA碱基构成（G+C比例）、16S rRNA序列酶有/无，电泳迁移率肽聚糖氨基酸组成噬菌体分型哪种噬菌体侵染细菌3、 口腔微生物种群 口腔微生物的特点：数量多、种类复杂、相互关系密切，细菌是最常见的口腔微生物。细菌(bacteria)： 按革兰氏染色性质：G+菌、G-菌 按形态分为：球菌、杆菌、弯曲杆菌和螺旋体 按氧耐受性分为：需氧菌、兼性厌氧菌、微需氧菌、专性厌氧菌古细菌(archaea)：生存在极端环境下（高温、高盐、低pH），细胞壁无肽聚糖真菌(fungus)病毒(viru

18、s)、支原体(mycoplasma)、原虫(protozoa)、衣原体(chlamydia)等 口腔不同部位常见微生物的分布部位优势微生物唾液唾液链球菌、缓症链球菌、奈瑟球菌、韦荣球菌、乳杆菌、放线菌唇表皮葡萄球菌、口腔链球菌颊缓症链球菌腭口腔链球菌群、嗜血菌舌唾液链球菌、口腔链球菌群、奈瑟球菌牙口腔链球菌群、放线菌、梭杆菌、普雷沃菌、卟啉单胞菌、二氧化碳噬纤维菌牙龈及龈沟口腔链球菌群、放线菌、梭杆菌、普雷沃菌、卟啉单胞菌、二氧化碳噬纤维菌、韦荣球菌、螺旋体义齿及矫正器口腔链球菌群、假丝酵母菌1. 革兰阳性球菌1.1.兼性厌氧菌葡萄球菌属(Staphylococcus) 金黄色葡萄球菌(Sta

19、phylococcus aureus)：革兰阳性球菌，葡萄状排列，溶血环；触酶阳性，有致病性（凝固酶阳性和甘露醇发酵阳性）；是颌面部疖痈、伤口感染和婴幼儿口角炎的病原菌； 表皮葡萄球菌(Staphylococcus epidermidis)：常参与牙周、根管或颌面部混合菌感染，是口腔最常见的葡萄球菌，在牙周炎、感染根管、冠周炎等病灶中可检出； 腐生葡萄球菌 解糖葡萄球菌性状金黄色葡萄球菌表皮葡萄球菌菌落色素金黄色白色凝固酶+-葡萄糖+甘露醇+-溶血素+-耐热核酸酶+-A蛋白+-磷壁酸类型核糖醇型甘油型噬菌体分类多数能不能致病性强弱链球菌属(Streptococcus) 口腔链球菌属是正常口腔中

20、的优势菌群，检出率80%，是口腔数量和种类最多的革兰阳性的兼性厌氧球菌。唾液链球菌群(Saliva streptococcus groups)：唾液链球菌、前庭链球菌 唾液链球菌：主要从人和动物的口腔中检出，是舌面和唾液中的正常菌群成分，不被认为是机会致病菌；可产生类细菌素抑制性物质(BLIS)；缓症链球菌群(Mitis streptococcus groups)：血液链球菌、口腔链球菌、缓症链球菌 血液链球菌：球形或卵圆形，直径0.81.2m；是牙菌斑的主要菌群成分；可产生对氨基苯甲酸(PABA)，被认为是变异链球菌定植生长的助生菌；可产生H2O2、血链素等抗菌物质，也被认为是口腔重要的生理

21、菌和牙周益生菌；是条件致病菌，当拔牙或摘除扁桃体时，细菌可以侵入血液，可能导致心内膜炎或败血症。变异链球菌群(Mutans streptococcus groups)：变异链球菌、表兄链球菌；表型相同，但血清型和遗传型不同。变异链球菌：是主要致龋菌：有强粘附力，产酸耐酸，葡萄糖基转移酶(GTF)；主要定植在人口腔的非脱落表面（牙面、义齿表面），是龋病的主要病原菌，可导致菌血症、心内膜炎等继发性感染。肠球菌属(Enterococcus)口腔球菌属(Stomatococcus)颗粒链球菌属(Granulicatella)孪生球菌属(Gemella)1.2.革兰阳性厌氧球菌消化链球菌属(Peptos

22、treptococcus) 微小消化链球菌：条件致病菌，常参与口腔内的混合菌感染；牙周炎的主要龈沟菌群成员之一，被视为破坏性牙周炎的主要可疑病原菌之一；该菌亦可以从口腔其他混合菌感染，以及健康口腔的龈沟和龈上菌斑中检测出。肠球菌属(Enterococcus)粪肠球菌：人体的上呼吸道、口腔或肠道的常驻菌；根管治疗后继发感染的主要病原菌之一，检出率约80%；可在根管壁及根尖孔外形成生物膜。消化球菌属(Peptococcus)解糖葡萄球菌2. 革兰阳性无芽孢厌氧杆菌放线菌属(Actinomyces) 生物学特性：G+杆菌；口腔正常菌群成员，是邻面牙菌斑的主要成分，与根面龋有关。 常见菌种：黏液放线菌

23、：主要定植与龈下菌斑、龈缘菌斑和牙石，是致龋菌之一。衣氏放线菌：机会致病菌，可导致颌面部及其他部位放线菌病。内氏放线菌：主要定植与口腔扁桃体和牙菌斑。溶牙放线菌真杆菌属(Eubacterium) 又名优杆菌属 生物学特性：G+杆菌，无芽孢，专性厌氧杆菌 常见菌种：迟缓真杆菌：主要定植于肠道。砂真杆菌、不解乳真杆菌：正常口腔中检出率较高的真杆菌，主要从牙周袋和脓肿中检出；不解乳真杆菌为条件致病菌。短真杆菌、缠结真杆菌：可疑牙周致病菌。丙酸杆菌属(Propionibacterium)乳杆菌属(Lactobacillus) 生物学特性：G+杆菌，厌氧或微需氧，无芽孢杆菌；是人和动物肠道中最常见和最重

24、要的正常菌群成员，对维护健康有重要意义。 常见菌种：干酪乳杆菌：经常从龋损部位检出，被视为致龋菌。也作为调节人体肠道的益生菌。嗜酸乳杆菌、发酵乳杆菌双歧杆菌属(Bifidobacterium)3.革兰阴性球菌3.1.革兰阴性厌氧球菌韦荣菌属(Veillonella) 生物学特性：G-球菌，厌氧，直径0.30.5m 常见菌种： 小韦荣菌：可从唾液、舌面、牙菌斑等标本中检出，可利用乳酸产生较弱的丙酸，被认为是牙菌斑中的有益菌，也是肠道正常菌群之一。3.2.革兰阴性需氧和兼性厌氧的球菌奈瑟球菌属(Neisseria) 生物学特性：G-菌，需氧，双球菌；是牙面的早期定植菌之一，通过在牙菌斑中消耗氧气为

25、其他厌氧细菌提供生长条件，在牙菌斑的形成中起重要作用；大多数属于正常菌群成员，一般无致病性。 常见菌种：干燥奈瑟菌、乳糖奈瑟菌、微黄奈瑟菌、灰色奈瑟菌、长奈瑟菌黏膜炎莫拉菌(Moraxella catarrhalis) 生物学特性：形态学类似奈瑟球菌属，也叫卡他奈瑟球菌，但该菌与奈瑟球菌的DNA碱基组成含量及脂肪酸组成有差异；是脑膜炎、心内膜炎、中耳炎和上颌窦炎的机会致病菌。4. 革兰阴性杆菌4.1.兼性厌氧菌嗜血菌属(Hemophilus) 生物学特性：G-兼性厌氧杆菌 常见菌种：副流感嗜血菌：一般不致病，但可作为条件致病菌。嗜沫嗜血菌、副溶血嗜血菌二氧化碳噬纤维菌属(Capnocytoph

26、aga) 生物学特性：G-兼性厌氧杆菌，可滑动；是人和灵长动物的正常菌群成员，主要定植于口腔。 常见菌群：牙龈二氧化碳噬纤维菌属，生痰二氧化碳噬纤维菌属艾肯菌属(Eikenella) 生物学性状：G-兼性厌氧杆菌，无芽孢；血琼脂培养基表面可形成侵蚀性和非侵蚀性两种不同的菌落；与牙周病有关。 常见菌种：啮噬艾肯菌弯曲菌属(Campylobacter)4.2.革兰阴性无芽孢厌氧杆菌卟啉单胞菌属(Porphyromonas) 牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis)：杆状或球杆状，不分解糖类，有菌毛介导黏附；为主要牙周致病菌，也是牙髓根尖周感染致病菌。坦纳菌属(Tanner

27、ella)普雷沃菌属(Prevotella)中间普雷沃菌：主要定植于龈沟，可能是妊娠期牙龈炎的主要病原菌。产黑色素普雷沃菌：分离自龈沟和一些临床标本梭杆菌属(Fusobacterium) 生物学特性：G-长梭杆菌、无芽孢、无动力；可以和大部分的口腔细菌发生共聚，是早期和晚期牙面黏附菌的重要桥梁；是人和动物体内正常菌群的成员，部分可作为条件致病菌。 代表菌种：具核梭杆菌 纤毛菌属(Leptorichia)月形单胞菌属(Selenomonas) 生物学特性：G-杆菌、活泼动力、专性厌氧菌、弯曲或螺旋形的杆状。另：产黑色素革兰阴性厌氧杆菌群：产生黑色素黑色菌落恶臭味培养物代谢酸为丁酸或乙酸发酵碳水化

28、合物及产生靛基质试验 代表菌种：牙龈卟啉单胞菌、中间普雷沃菌4.3.革兰阴性芽孢杆菌 需氧芽孢杆菌属：芽孢杆菌属(Bacillus) 厌氧芽孢杆菌属：梭菌属(Clostridium)4.4.螺旋体(Spirochete) 生物学特性：革兰氏染色阴性螺旋形细菌，呈反射性方式快速运动；严格厌氧菌。密螺旋体属(Treponema)：是口腔常驻菌，与牙周炎和种植体周炎关系密切，是坏死性溃疡性牙龈炎的致病菌。5. 真菌(Fungus)假丝酵母菌属(Candida)白假丝酵母菌：革兰染色阳性、圆形或卵圆形、芽生孢子和假菌丝，是口腔最常见的真菌；主要定植于口腔黏膜、矫治器和义齿基托。科玛嘉显色培养基： 白假

29、丝酵母菌翠绿色 热带假丝酵母菌铁蓝色 克柔氏假丝酵母菌粉红色，菌落较大 光滑假丝酵母菌紫色 其他假丝酵母菌白色6. 支原体(Mycoplasma)原核生物中最小的一类，其大小为0.20.3m主要定植于黏膜表面，与上呼吸道感染有关多定植于咽喉部、牙菌斑和牙结石，是急性呼吸道感染的病原之一7. 原虫(Protozoa) 生物学特性：主要定植于龈沟，健康人检出率452%；都具有可动性，厌氧；都属于非自养生物，营养来自于吞噬其他微生物，宿主白细胞和死亡有机物。牙龈阿米巴(Entamoeba gingivalis)：主要以滋养体形式存在，直径820m口腔毛滴虫(Trichomonas tenax)：梨形

30、滋养体8. 病毒(Virus)单纯疱疹病毒(HSV)：最常见巨细胞病毒柯萨奇病毒，手足口病人乳头瘤病毒(HPV)腮腺病毒人类免疫缺陷病毒(HIV)乙型肝炎病毒(HBV)牙菌斑生物膜 (Dental Plaque Biofilm) 一、牙菌斑的定义（掌握） 二、牙菌斑的分类（了解） 三、牙菌斑的基本结构（掌握） 四、牙菌斑的组成（了解） 五、牙菌斑的形成和发育（掌握） 六、牙菌斑的物质代谢（了解） 七、牙菌斑的致病性（了解）一、牙菌斑生物膜是牙面上或牙周袋内的多种菌丛构成的生态系。细菌在内生长、发育和衰亡。其复杂的结构使它能包涵对氧不同敏感性的细菌，这些细菌嵌入在由多糖、蛋白质和矿物质组成的基质

31、中。细菌在其中的代谢活动，影响着细菌与宿主之间或细菌菌属之间的动态平衡 牙菌斑生物膜的意义： 1.节制细菌代谢活性和保护菌丛抵抗口腔苛刻环境，使细菌在不适合的条件中仍能存留。 2.膜内高水平的巯基能中和氧基，保护菌细胞免受氧化损伤。 3.膜内的多聚物基质起约束网络作用，摄取和收藏食物，控制基质成分的移动速度。 4.浓缩从环境中来的营养物质和其它元素，保留一些细胞内遗漏出来的溶解物质（如eDNA）。 5.细菌耐药性2、 分类：（一)以龈缘为界: 龈上菌斑 龈下菌斑：附着菌斑，非附着菌斑 1）龈上菌斑（supragingival plaque） 位于牙颈部龈缘以上牙面上的菌斑。包括窝沟菌斑、光滑面

32、菌斑、邻面菌斑、颈缘菌斑。这种菌斑的结构比较完整，主要细菌是革兰阳性球菌、杆菌。随着菌斑成熟，革兰阴性球菌、杆菌和丝状菌的数量增多。 2）龈下菌斑(subgingival plaque) 位于龈缘以下，分布在龈沟或牙周袋内，分为附着龈下菌斑和非附着龈下菌斑 附着龈下菌斑 由龈上菌斑延伸到牙周袋内，附着于牙根面，其结构、成分与龈上菌斑相似，细菌种类增多，主要为革兰阳性球菌及杆菌、丝状菌，还可见少量革兰阴性短杆菌和螺旋体非附着龈下菌斑 位于附着龈下菌斑的表面，为结构较松散的菌群，直接与龈沟上皮和袋内上皮接触，主要为革兰阴性厌氧菌，还包括许多能动菌和螺旋体 龈上、龈下菌斑的主要特征特征菌 斑 龈上菌

33、斑 龈下菌斑生长环境 有氧、兼性厌氧 兼性、专性厌氧优势菌 G+需氧菌和兼性菌 G-厌氧菌和能动菌唾液清洁 + - -食物摩擦 + - -代谢底物 糖 类 血清蛋白、氨基酸、糖宿主防卫机制 唾液Ig 血清Ig （二）根据致病作用分类： 1. 致龋菌斑 与龋病发生有关的牙菌斑，多位于牙齿的咬合面、光滑面、邻面和颈缘。主要的致病产物是各种有机酸，如乳酸。 致龋性菌斑的主要生物学特征:（1）利用蔗糖的速度快，乳酸产生速度快；（2）产生多糖的速度快，接触蔗糖15分钟内20%以上转化为细胞内多糖；（3）变链球菌的数量多，而非致龋性菌斑中血链球菌的数量多；（4）与产碱代谢相关酶（尿素酶、精氨酸脱亚胺酶）的

34、活性较非致龋菌斑低 2. 致牙周病菌斑 指位于龈缘和牙周袋内，与牙周疾病发生有关的菌斑。此类菌斑因所处的生态环境不同，含更多的专性厌氧菌，如螺旋体。主要致病产物是破坏性酶和毒素牙周复合体 三、基本结构 1）基底层：牙菌斑紧靠牙面的获得性膜，无细菌的均质性结构，HE染色呈红色，厚度一般在1-10 m 2）中间层：牙菌斑的主体部分，由粘附在获得性膜上的丝状菌彼此平行排列，且与牙面垂直构成，丝状菌之间有大量球菌、杆菌分布或互相粘附。有时平行排列的丝状菌迫使球菌排成链状，好似栅栏，称为栅栏状结构 (palisade structure)。栅栏状结构是牙菌斑的基本结构，也为牙菌斑深层的细菌获得营养和氧气

35、提供通道。 3）表层：菌斑的表层结构比较疏松，细菌组成复杂，变动较大，球菌和丝状菌互相交织，短杆菌穿插其间。“谷穗状”结构(corncob)，以丝状菌为中心，周围有许多革兰氏阳性球菌粘附在其表面。以“谷穗”为中心，周围有长杆菌粘附的“瓶刷样”结构(bristle brush)。 四、组 成1. 细菌的种类繁多。 2. 不同年龄阶段微生物种类差异较大，组成呈动态变化。 3. 致病性菌斑与非致病性菌斑的细菌种类差异不大，功能差异较大。 世界历史分期 牙龈卟啉单胞菌的检出率明显升高 开始有变异链球菌检出 古代人口腔微生物的多样性保持相对稳定（p 0.05） 现代人口腔微生物的多样性明显减低 致龋性与

36、非致龋性菌斑的细菌构成致龋性菌斑 细菌数量 非致龋性菌斑变链球菌 多 粘性放线菌血链球菌 血链球菌粘性放线菌 变链球菌乳酸杆菌 少 乳酸杆菌 致牙周病菌斑与非致牙周病菌斑的细菌构成 致牙周病菌斑非致牙周病菌斑球菌少多可动菌多少螺旋体多少二）化学组成1. 水 占菌斑体积的30%-50%，重量的80%，其中50%在菌细胞内，30%在菌斑基质中。基质中的水大约25%呈游离状态， 剩余部分与蛋白质结合呈结合态。 2. 蛋白质和氨基酸 蛋白质占牙菌斑干重40%-50%，主要来自宿主唾液和龈沟液，少量来自细菌。细菌蛋白则包括细菌本身以及细菌产生的酶，以及免疫球蛋白和少量的氨基酸。 3. 糖 占牙菌斑干重的

37、13%-18%，来源于食物和细菌，包括低分子可溶性糖，如单糖、双糖、低聚糖和多糖细胞内多糖（Intracellular Polysaccharides, IPS） 存在于细菌体内，作为一种储能形式，当外源性糖提供不足时，为菌斑细菌的新陈代谢提供能源。主要为糖原和支链淀粉。细胞外多糖（extracellular polysaccharides, EPS） 存在于细菌体外，主要有葡聚糖、果聚糖和少量的杂聚糖。细胞外多糖分为水溶性和水不溶性两种。 4. 脂质 占菌斑干重10%-14%，多位于菌斑基质中，主要有磷脂、糖脂和中性脂。菌斑中的脂质对菌斑的矿化和细菌对牙面的粘附有一定影响。 5. 无机物 占

38、菌斑干重的5%-10%，主要有钙、磷、镁、钠、钾及少量的铜、铁等。无机物一部分位于菌细胞内，另一部分分布于菌斑液中。菌斑具有集中钙、磷、氟的能力，菌斑中钙、磷、氟含量明显高于唾液。 五、形成和发育 1、获得性膜的形成 2、细菌的黏附和集聚 3、生物膜的成熟4、生物膜的分散（一）获得性膜的形成唾液糖蛋白选择性吸附在牙齿表面所形成 1.形成机制（图略） 2. 组成 糖蛋白、酸性富脯蛋白、富酪蛋白、白蛋白、氨基酸、脂类物质、碳水化合物、一些酶和免疫球蛋白等。 3. 生物学作用 （1）确定首先定植在牙面的细菌种类 （2）细菌代谢的营养来源 （3）保护釉质表面 （4）牙面上的离子保护库 一） 细菌的黏附

39、：细菌在牙面上的附着 （1）钙桥作用 （2）氢键作用 （3）疏水作用 （4）受体-黏附素作用 黏附素（Adhesin）：细菌表面的蛋白样成分，以立体化学的特异方式结合到组织表面的受体上 受体（Receptor）：组织表面与黏附素结合的物质黏附素与受体结合模式 主要口腔细菌的黏附素和受体细菌名称黏附素受体血链球菌唾液酸蛋白 粘蛋白轻型链球菌唾液酸蛋白 粘蛋白、淀粉酶变异链球菌几种蛋白 粘蛋白、淀粉酶、富脯蛋白 远缘链球菌葡聚糖蛋白 葡聚糖粘性放线菌I型菌毛 富脯蛋白、富酪蛋白II型菌毛 半乳糖残基、链球菌内氏放线菌II型菌毛 半乳糖残基、 链球菌颊纤毛菌半乳糖蛋白 半乳糖残基具核梭杆菌半乳糖蛋白

40、 半乳糖残基、胶原中间普氏菌半乳糖蛋白 半乳糖残基、胶原牙龈卟啉单胞菌菌毛、血细菌凝集素 富脯蛋白、精氨酸、多肽胶原2. 集聚（aggregation） 一种细菌黏附于另一种细菌的表面称之为集聚（1）细菌间通过自身合成的细胞外聚合物而相互粘附（2）不同种细菌直接粘附在一起（3）细菌与宿主的聚合物相互作用，使细菌容易聚集在菌斑中牙菌斑的发育（三）牙菌斑生物膜的成熟1. 牙菌斑的生长周期在牙面清洁并抛光后20min内形成获得性膜，1-2h内达到稳定。获得性膜形成几分钟至几小时后，开始有细菌附着于其上。最初附着的细菌为球菌，主要为链球菌。之后，细菌聚集，成倍增长，24h后链球菌占菌斑菌丛的95%以上

41、。链球菌在菌斑中作为主要的微生物维持7d，之后随着菌斑生态环境的改变，菌斑内细菌开始调整，菌斑进入成熟阶段，厌氧丝状菌逐渐增多，至第14天，显微镜下见厌氧丝状菌为主要微生物。至后期，菌斑由以球菌为主变为由球菌、杆菌、丝状菌、螺旋体菌混合构成。（摘自口腔组织病理学（第7版）P161）2. 成熟牙菌斑的形态结构特征 栅栏状结构（LM）（四）生物膜的分散 环二鸟苷酸(c-di-GMP)是生物膜分散的核心分子 分散形式：主动分散（active dispersal）：在外来刺激下，如营养变化、代谢产物堆积、温度变化、噬菌体攻击、酰基高丝氨酸内酯(AHL)、右旋氨基酸等作用下进行；主动分散的细菌具有独特的

42、生物学特性，如鞭毛相关编码基因被激活，细菌运动能力显著增强；被动分散（passive dispersal）：如唾液冲刷、食物咀嚼等，菌细胞无生物学特性改变6、 物质代谢（一）糖类代谢 1. 分解代谢 产生多种有机酸，如乳酸、甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和戊酸。 2. 合成代谢 （1）细胞内多糖：糖原、支链淀粉 （2）细胞外多糖： Soluble ECP: -1,6 糖苷键 葡聚糖(右旋糖苷) -2,6糖苷键 果聚糖(左旋糖苷) Insoluble ECP: -1,3糖苷键 葡聚糖(glucan) 变聚糖 -2,1糖苷键 果聚糖(fructan）（二）碱性物质代谢 当牙菌斑处于饥饿状态时，菌斑内尿素酶

43、能够将唾液中尿素分解为氨、二氧化碳，使牙菌斑pH上升。同时，菌斑中细菌可以利用氨基酸，使菌斑pH下降/上升。 目前认为，细菌的产碱代谢是龋病发生的保护因素，口腔主要的产碱细菌包括格式链球菌、唾液链球菌、血链球菌、内氏放线菌等。 尿素酶(urease)及精氨酸脱亚胺酶(arginine deiminase)是口腔细菌最主要的两条产碱代谢通路，对维持口腔微生态平衡具有重要意义（三）无机物代谢 在酸性环境中，磷酸盐会变为易溶解的相，钙释放到基质中。当菌斑pH下降到临界时(低于pH5.5)，羟磷灰石就会转化为钙/磷比值低的盐：Ca10(PO4)3(OH)2+8H+6CaHPO4+2H2o+4Ca2+

44、在酸性条件下，磷酸氢钙(CaHPO4)进一步分解：CaHPO4+H+Ca2+H2P4O 当牙菌斑pH上升，这时牙菌斑的钙/磷比值又将增高。10CaHPO4+8OH-Ca10(PO4)3(OH)2+4HPO42-+6H2O七、致病性 牙菌斑是造成人类两大口腔疾病-龋病、牙周病的始动因子。 （一）牙菌斑与龋病 1. 龋病是发生于牙齿硬组织的慢性细菌性疾病，表现为牙体硬组织色、形、质的改变。 2. 致病性 （1）产酸性 （2）合成细胞外多糖，对牙面的粘附能力 （3）耐酸性Stephan曲线细胞内、外多糖的种类和作用1.种类:葡聚糖、果聚糖和少量的杂聚糖以及糖原和支链淀粉2.作用: 作为菌细胞壁成分或

45、位于胞内。 作为菌斑基质的主要成分，构成菌斑的基本骨架。 作为细菌代谢所需的能源。 促进细菌对牙面的粘附和细菌间的聚集。糖的种类与pH（二）牙菌斑与牙周病 牙周病是发生在牙的支持组织的疾病，主要临床症状是牙龈出血、溢脓、牙齿松动、牙槽骨吸收以及牙周袋形成，该病是造成成年人失牙的主要原因之一。 1. 牙菌斑代谢产物的直接破坏作用 （1）酶 （2）毒素 （3）其他产物 2. 牙菌斑引起的免疫病理损害 免疫反应的类型是以细胞免疫为主，体液免疫参与，补体系统加入反应两个方面，在牙周炎症的不同阶段，各有特点。 龋病微生物学主要内容1.细菌与龋病发生的关系。2.致龋菌的生物学特性。3.为什么说变异链球菌是

46、主要致龋菌？龋病的定义: 龋病是发生于牙硬组织的慢性细菌感染性疾病，造成牙硬组织的颜色、形态、质地的改变龋病并发症 蜂窝织炎:：蜂窝织炎是指由金黄色葡萄球菌、溶血性链球菌或腐生性细菌引起的皮肤和皮下组织广泛性、弥漫性、化脓性炎症。龋病病因学虫牙学说-内源性理论(体液学说 活体学说)- 外源性理论(化学(酸)学说、寄生腐败学说)-化学细菌学说-蛋白溶解学说-蛋白溶解螯合学说-现代四联因素论-龋病生态病因学内源性理论体液学说：龋病是由于辛辣和腐蚀性液体的内部作用而发生, 中医认为，龋病是由于阴阳五行失调所致活体学说：龋病是由牙内部发生的外源性理论 医学经验科学-实验科学寄生腐败学说：龋病与微生物活

47、动密切相关19世纪对微生物学的发展做出了奠基性贡献，主要功绩：1.细菌分离、鉴定技术2.病原微生物确定标准3.发现结核杆菌化学细菌学说：菌丛的化学作用1889 Louis Pasteur1890 W. D. Miller首次详细论证了细菌、酸和龋病三者的关系(The Microorganisms of the human Mouth)Miller人工龋实验 牙齿+面包（糖）+ 唾液 - 龋 牙齿+面包（糖）+ 煮沸唾液 - 无龋 牙齿+脂肪（肉）+ 唾液 - 无龋细菌酵解碳水化合物产酸是龋病的病因几个经典的动物实验Orland 无菌动物实验微生物是龋病发生发展中的关键因素，没有微生物的参与就不

48、会有龋病的发生Keyes龋病传播动物实验无龋仓鼠与患龋鼠混合喂养，或感染患龋鼠的排泄物，会发生龋齿给妊娠期或哺乳期的患龋鼠使用青霉素，可减少子代患龋率。化学细菌学说的评价总结了龋病发生中的主要因素：口腔微生物在产生酸方面的作用；微生物发酵碳水化合物底物；产生的酸导致牙矿物质溶解；第一次阐明了口腔微生物、食物、酸与龋病发生的关系，抓住了龋病发生的本质局限性：未阐明牙面微生物的存在形式不能解释龋发生的特异性部位不能解释龋发生的个体差异未确定致龋的病原菌蛋白溶解学说(proteolysis theory)釉质中有机基质的存在早期釉质龋多见于釉质有机基质丰富区龋坏区中的色素沉着是蛋白分解所致由于蛋白的

49、溶解作用，微生物通过釉质的有机途径侵入并使龋病发生(先有有机物的分解后有无机物的脱矿)蛋白溶解-螯合学说 螯合有机成分降解-矿物质溶解细菌产生的蛋白溶解酶将牙内有机成分分解，产生具有螯合功能的有机酸可与牙中的钙盐结合形成可溶性的螯合物，从而使牙硬组织中的无机和有机物破坏崩解局限性成熟釉质中不到1的有机物分解产生的螯合剂如何螯合大量(96)的无机磷灰石晶体？龋病的四联因素细菌细菌致龋的必要条件：牙面附着：GTF，FTF，GBP等产酸：LDH，Enolase等耐酸：F-ATPase，AgDS等毒力调控相关因子：QS，TCSs食物碳水化合物（致龋）能量胞外多糖（EPS）和胞内多糖（IPS）选择含氮化

50、合物（抗龋）尿素酶（Urease）精胺酸脱亚胺酶（ADS）精氨酸脱羧酶（ADC）宿主牙齿：矿化程度，窝沟深浅，牙齿位置唾液：缓冲能力，唾液免疫球蛋白，乳铁蛋白，过氧化氢酶，唾液溶菌酶等全身因素：血糖浓度与牙本质小管液流动方向遗传因素：单基因遗传关联（唾液分泌及免疫球蛋白合成），全基因组关联（GWAS）时间 Stephan 曲线：进食后菌斑原位pH的变化过程甜食频率 vs 甜食的量再矿化 vs 龋病形成所需时间龋病病因的新认识牙菌斑 (dental plaque)： 细菌粘附于牙面或修复体上形成的生态环境，细菌在其中生长、繁殖和衰亡，并进行着复杂的物质代谢活动，在条件适当时，细菌的代谢产物可造成牙体或牙周组织的破坏生物膜 (biofilm)各种细菌嵌于来自其自身和/或外界环境的胞外