微生物的食物链：促进牙周炎的营养相互作用

大阪大学领导的研究人员阐明了口腔微生物F. nucleatum整合的代谢网络。通过与其他共生口腔细菌共培养分析发现，代谢性交叉培养可使F. nucleatum增加多胺、腐胺和尸胺的产生，从而促进牙周炎的发生。

在一项发表在《mSystems》杂志上的新研究中，大阪大学领导的研究人员揭示了Fusobacterium nucleatum在牙周炎(也被称为牙龈疾病)发展中的作用。牙周炎以牙龈发炎为标志，可导致牙龈损伤和牙齿脱落。牙周炎的一个重要微生物是一种被称为牙龈卟啉单胞菌(Porphyromonas gingivalis，P. gingivalis)的病原体。

在口腔微生物组中，发生了一种称为代谢交叉供养的过程，其中细菌分泌产物——通常是营养废物——被其他细菌消耗，从而促进这些细菌的生存。该研究小组此前表明，在健康和疾病状态下，F. nucleatum是口腔微生物组的共同组成部分，它与另一种口腔细菌参与交叉供养关系。然而，F. nucleatum参与牙周炎进展的机制尚未确定，这促使研究团队进一步研究F. nucleatum与其他口腔细菌的相互作用。

第一作者Akito Sakanaka说:“为了更好地了解成F. nucleatum的代谢相互作用是如何促进牙龈疾病的发展的，我们分析了F. nucleatum与口腔中发现的其他共生细菌的共培养。”共生微生物(包括细菌)是居住在身体表面、口腔和消化道内不会造成伤害的微生物。

研究人员发现，F. nucleatum与其他共生菌的共培养可以增加某些氨基酸的可得性，然后F. nucleatum用来生产腐胺和尸胺等多胺。

通讯作者Masae Kuboniwa博士说:“我们发现，F. nucleatum通过与其他共生细菌的代谢交叉供养产生多胺，如腐胺和尸胺。这些多胺创造了有利的条件，让牙周病原体P. gingivalis生长和传播，从而促进牙周炎的发展。”

对人体菌斑样本的分析表明，P. gingivalis的存在与F. nucleatum和其他共生细菌产生腐胺所需的遗传信息相吻合。这些结果表明，F. nucleatum整合了口腔微生物群中的代谢网络，可能促进牙周病的发展。

“换句话说，忽视刷牙可能会提供充足的交叉供养机会，口腔细菌会自发地通过交换代谢物，最终导致牙周病原体的增加。”资深作者Atsuo Amano博士说。“考虑到F. nucleatum也与结直肠癌等严重的系统性疾病密切相关，需要进行更多的工作来关注F. nucleatum在多微生物群落中的代谢特性，这可能为F. nucleatum介导的疾病打开新的治疗机会。”

目前尚不清楚为什么多胺会引起P. gingivalis行为的剧烈变化。还需要更多的工作来揭示多胺对P. gingivalis生理影响的分子机制。

Akito Sakanaka, Masae Kuboniwa, Shuichi Shimma, Samar A. Alghamdi, Shota Mayumi, Richard J. Lamont, Eiichiro Fukusaki, Atsuo Amano. Fusobacterium nucleatum Metabolically Integrates Commensals and Pathogens in Oral Biofilms. mSystems, 2022