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细菌是这样引起蛀牙的!与此同时,科学家发现了清除牙菌斑的关键

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发表于 2020-9-8 08:27:01 | 显示全部楼层 |阅读模式
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▎药明康德内容团队编辑

谁都不喜欢去看牙医,但遇到蛀牙时就没办法了。而蛀牙(龋齿),却是全世界最常见的感染性疾病之一,影响人数多达23亿。在一些贫困地区,儿童中有蛀牙的比例更是高达60%-90%。


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图片来源:Pixabay

科学家们发现,口腔内一种叫变形链球菌(Streptococcus mutans)的细菌是引起蛀牙的罪魁祸首之一。然而,我们对于这些细菌如何腐蚀牙齿的过程还知之甚少。

最近,美国宾夕法尼亚大学(University of Pennsylvania)牙科医学院和佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的一支科研团队,仔细检查了严重龋齿的儿童拔下的蛀牙,采用一种新颖的三维成像技术,终于看清变形链球菌在牙齿上“安营扎寨”的关键细节。与此同时,科学家们也揭示出瓦解这些细菌大军的关键点。


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▲研究结果发表于《美国国家科学院院刊》(PNAS)

在这项研究里,科学家们将超分辨率共聚焦扫描电镜与计算分析相结合,对蛀牙上完整的菌斑进行了分析。牙菌斑就是牙齿上细菌的聚集定居之处。新的成像技术让研究人员得以一层一层地检查牙菌斑,构建出它们的三维图像。

高分辨率的三维成像结果让研究人员们发现,细菌们在牙齿上形成的组织结构堪称精密有序。在蛀牙上,最常见的一种结构被研究人员命名为“半球状”:其中的主角——变形链球菌,像土堆一样黏附在牙齿表面,组成了密集的内核;在其外围,口腔链球菌(S. oralis)等其他细菌,形成了一圈圈“光环”。而细菌产生并分泌到细胞外的糖分子,则构成了支架,支撑和分隔细菌层,有效地包围和保护着这些致病细菌。


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▲牙菌斑的高分辨率结构显示,细菌群落形成了精密有序的结构,半球状(左1)在蛀牙上最为常见,其中的变形链球菌含量也最多(图片来源:参考资料[1])


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▲染色显示一个典型的半球型细菌群落,中间大部分是致病的变形链球菌(绿色),外围是其他链球菌(红色)和其他非链球菌的细菌(蓝色)(图片来源:参考资料[2])

这种凸起的半球形结构对于细菌腐蚀牙齿有什么特别的帮助吗?为了回答这个问题,研究人员做了进一步探索。
他们在实验室里尝试着用变性链球菌、口腔链球菌和糖溶液在牙齿表面重建天然的牙菌斑结构。在成功培育出了半球形的细菌“城堡”后,研究人员开始测量局部的酸碱水平和牙齿表面的脱矿程度。

“我们的发现令人兴奋,这些半球形结构创造了一个高度酸性的区域,与牙釉质上的脱矿区域完美匹配。”研究负责人Hyun Koo教授说。“就和牙医发现蛀牙时看到的情况一样,牙齿上形成了脱钙的‘白点’。也就是说,这些半球形结构可以解释蛀牙是怎么开始发生的。


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▲随着细菌(绿色指示致病细菌)在牙齿表面形成有序的三维空间结构,局部的牙釉质开始遭到破坏(图片来源:参考资料[1])

这种特殊“建筑”,不仅是细菌们腐蚀牙釉质的基地,还为它们提供保护,抵挡了抗菌素。在最后一组实验中,研究人员使用一种常见于漱口水的抗菌素,对细菌群落的“圆形城堡”展开攻击。

他们发现,当细菌群落的外围结构完好无损时,处于中心的变形链球菌们便可以躲过抗菌素的攻击,大部分能避免死亡。而当外围的支架材料被分解后,如同拆掉了城墙,抗菌素得以渗入细菌群落的内部,才终于有效地杀死了引起蛀牙的细菌。


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▲牙菌斑的外围保护环让中间的致病细菌不容易被抗菌素杀死(图片来源:参考资料[1])

“要了解病原体的致病原理,不仅仅要知道它们是什么,还要知道它们的结构。”这项研究的另一位负责人Marvin Whiteley教授总结说,“细菌是高度社会化的生物,它们的盟友和敌人共同决定了它们的行为。”

牙齿和口腔是身体不可分割的一部分,支持着人体的基本功能。不少研究指出,口腔健康与全身性疾病有关。当致病细菌们在牙齿上安营扎寨,既是腐蚀牙齿的开始,也给其他一些疾病的发生埋下隐患。牙菌斑的高清结构让我们看到,要瓦解细菌大军并不容易。

因此,想要控制蛀牙,最首要的还是预防:用含氟牙膏刷牙,尤其是睡前刷牙,少吃含糖饮料和零食,定期看牙医。这些小习惯都可以帮助改善牙齿的整体健康状况。

参考资料

[1] Dongyeop Kim et al., (2020) Spatial mapping of polymicrobial communities reveals a precise biogeography associated with human dental caries. PNAS. doi:10.1073/pnas.1919099117

[2] Cavity-causing bacteria assemble an army of protective microbes on human teeth . Retrieved May 20, 2020, from https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-05/uop-cba051420.php

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发表于 2020-9-8 08:27:08 | 显示全部楼层
据我的生活经验,蛀牙对普通人来说是几乎不可避免的,除非能做到完全精致的生活方式。至于蛀牙形成原因反正不是这样的细菌就是那样的细菌,细软的牙刷可以更好的清洁牙齿表面,至于牙膏。。。还是各取所需吧。
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发表于 2020-9-8 08:27:49 | 显示全部楼层
其它动物们会有市龋齿蛀牙吗
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发表于 2020-9-8 08:28:29 | 显示全部楼层
前面说都不愿看牙医,后面却要定期看牙医,滑稽
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发表于 2020-9-8 08:28:50 | 显示全部楼层
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发表于 2020-9-8 08:28:55 | 显示全部楼层
电动牙刷三万频率的才能治我的牙疼
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发表于 2020-9-8 08:29:39 | 显示全部楼层
防弹头盔可以借鉴
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发表于 2020-9-8 08:30:13 | 显示全部楼层
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发表于 2020-9-8 08:30:24 | 显示全部楼层
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发表于 2020-9-8 08:31:12 | 显示全部楼层
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