正畸治疗与口腔微生物组的相关性研究进展

    微生物组（microbiome）是由共栖、共生和致病微生物组成的生态群落，它们和人体组织细胞共享人类机体空间，是影响健康和疾病的决定因素。微生物组学（microbiomics）是以微生物组为研究对象，探究其结构与功能、内部群体间的相互关系和作用机制，阐释其与环境或者宿主的相互关系，并实现调控微生物群体生长、代谢等目的，为人类健康和社会的可持续发展服务。
    近年研究发现，正畸治疗会对口腔微生物组产生影响，口腔微生物组的改变与正畸治疗相关疾病的发生发展也密切相关。本文对相关研究文献进行综述，以期帮助研究人员及医务工作者了解相关领域的最新进展。
    1.口腔微生物组
    微生物组包括肠道微生物组、口腔微生物组、皮肤微生物组、鼻腔微生物组和泌尿生殖道微生物组等。口腔作为人体与外界交换物质的重要场所，容纳了人体多样化程度第二高的微生物群落。在口腔微生态环境中，有超过700种细菌黏附在牙面和口腔黏膜上，这些微生物的集合被称为口腔微生物组（oral microbiome），与各种口腔和全身疾病密切相关。目前，口腔微生物组学的研究尚处于初期阶段，研究方法并未统一，从其他微生物学领域借鉴的经验有助于研究人员设计和实施相关研究。
    2.固定矫治与口腔微生物组
    固定矫治中托槽、带环等附件改变了口腔微环境，影响口腔微生物组的组成结构和数量。然而，微生物组在固定矫治过程中的改变模式与持续时间还存在争议。有研究表明固定矫治会对口腔微生态带来不可逆转的改变，但也有研究认为这种改变仅是一过性的，能够随着正畸治疗的结束而恢复。此外，固定矫治的不同阶段和附件类型也会对口腔微生物组产生不同的影响。除口腔微生物组外，固定矫治还会对全身微生物组带来一定的影响。
    2.1固定矫治对口腔微生物组的影响模式
    Papageorgiou等分析指出固定矫治器的存在可以持续引起龈下微生物群的组成结构变化。固定矫治器粘接后3～6个月，龈沟液中伴放线聚集杆菌的数量增加，矫治器移除后3个月内正畸患者龈下菌斑中福赛坦氏菌检出率仍较高，矫治器移除后6个月内正畸患者龈下伴放线聚集杆菌数量虽逐步下降但仍高于治疗前水平。
    Pan等也得出了相似的结论，虽然大多数微生物学指标在矫治器移除后3个月趋于正常，如龈下菌斑中的中间普氏菌、牙龈卟啉单胞菌和福赛坦氏菌在去除矫治器后明显减少，但中间普氏菌仍然高于治疗前水平，即正畸治疗所引起的变化仅部分可逆。然而，也有学者认为固定矫治对口腔微生物组没有显著影响，或仅存在一过性影响。
    2017年，Guo等分析指出在矫治器一直存在的情况下，增加的龈下牙周病原菌可在矫治开始6个月后恢复至治疗前水平。粘接固定矫治器后，3个月内牙龈卟啉单胞菌和伴放线聚集杆菌的检出率无明显变化，而福赛坦氏菌和中间普氏菌显著增加；6个月后，龈下牙周病原菌的数量降低至治疗前的初始水平。
    2019年，Guo等进一步研究发现，在第一磨牙和中切牙粘接托槽3个月时，利用16SrRNA基因测序仅能检测到牙周病原菌中的中间普氏菌、直肠弯曲菌、具核梭杆菌和齿垢密螺旋体等有增加的趋势但不显著，可能仅会导致暂时性轻度牙龈炎。赵钦文等使用PCR技术对9～16岁进行固定矫治的儿童做了相关研究，检测到儿童固定矫治后3个月内龈沟液中牙龈卟啉单胞菌数量显著升高,而6个月后可恢复至治疗前水平。
    2.2固定矫治周期对口腔微生物组的影响
    在固定矫治的不同阶段，口腔微生物组的组成与结构会出现不同的改变。冯伟等发现固定矫治1个月后龈沟液内牙龈卟啉单胞菌、伴放线聚集杆菌、福赛坦氏菌检出率明显升高。固定矫治2个月时，通过培养漱口液发现，相较于正畸治疗前，口腔念珠菌的检出率和数量均出现显著增加且其类型发生了显著变化，治疗前白色念珠菌是主要的口腔念珠菌类型，随着治疗进行，近平滑念珠菌、热带念珠菌、克柔念珠菌先后在不同的患者口内被检测到。
    固定矫治3个月时，龈上菌斑培养结果显示，致龋菌中的远缘链球菌、轻型链球菌、乳杆菌检出率显著增加。固定矫治6个月后，16SrRNA测序技术结果显示，龈上菌斑和唾液中与牙周疾病相关的普氏菌、卟啉单胞菌、二氧化碳嗜纤维菌和月形单胞菌属在内的专性厌氧菌和兼性厌氧菌相对丰度显著增加，而所有随固定矫治时间延长而减少的细菌如奈瑟菌属均是需氧菌或兼性厌氧菌。
    Kim等在研究中指出，固定矫治正畸治疗开始6个月后，龈下菌斑中福赛坦氏菌、直肠弯曲菌以及变黑普氏菌的检出率显著增加，且磨牙比切牙处变化更明显。研究显示，在为期12个月的固定矫治过程中，牙菌斑和唾液中的口腔念珠菌数量持续增加，前6个月的增长速度较快，后6个月增长速度放缓，Lemos等观察到固定矫治12个月后，受试者龈下菌斑积聚显著增加；棋盘式DNA-DNA杂交检测结果显示，放线菌属相对丰度降低，橙色复合体细菌比例增加，红色复合体细菌比例保持不变，但该微生物变化对牙周附着水平并无显著临床影响。
    2.3固定矫治附件对口腔微生物组的影响
    正畸治疗对患者口腔环境带来的最大改变来自于托槽的粘接。复杂的托槽设计会导致口腔卫生维护困难，不同的托槽类型、托槽材质均会导致口腔微生物组出现不同的改变。了解口腔中不同托槽表面中定植微生物的多样性有助于改进托槽设计，从而在正畸治疗过程中避免或最大程度地减少对口腔微生物组的影响。
    2.3.1磨牙带环与颊面管
    Ireland等的临床研究使用变性梯度凝胶电泳和16SrDNA微阵列技术发现，磨牙粘接颊面管组和带环组菌斑中的牙龈卟啉单胞菌、福赛坦氏菌和缠结优杆菌均有增加，而只有粘接颊面管组中直肠弯曲菌、微小微单胞菌和龋齿放线菌数量水平增加，进而指出磨牙粘接颊面管更有可能引起口腔微生物组向疾病风险升高的方向转变。Mártha等则发现，正畸粘接颊面管和带环的存在均可影响龈下微生物群的数量和组成，且两组龈下牙周病原菌的存在情况无明显差异。
    2.3.2托槽的类型
    托槽类型可以影响口腔微生物的黏附，导致使用不同类型托槽的患者口腔微生物组出现不同。与非自锁托槽相比，自锁托槽不需要使用结扎丝等额外的部件，便于牙面卫生维护。但是，关于自锁托槽是否比非自锁托槽保留更少或更多的菌斑，仍存在争议。Jing等在使用qPCR技术检测唾液样本的过程中，发现正畸治疗18个月时，非自锁托槽组变形链球菌水平高于自锁托槽组，且后者治疗期间该菌数量水平保持不变，因此推测使用非自锁托槽更易导致釉质白垩斑。
    Bergamo等通过棋盘式DNA-DNA杂交检测发现，粘接矫治器2个月后自锁托槽组橙色和红色复合体的检出率高于非自锁托槽组，提示较高的牙周疾病风险。Folco等则认为正畸治疗会引起菌斑增加和牙龈炎症，但适当的卫生宣教和牙周基础治疗可以保持牙龈健康并且使得自锁托槽和非自锁托槽导致的牙周组织炎症反应相似。此外，有研究表明舌侧矫治器比唇侧矫治器可能更易受牙周病原菌的污染。
    2.3.3托槽的材质
    作为牙齿表面菌斑附着的影响因素，托槽的材质可影响微生物的黏附和定植，并作为外来菌群的储备源和可能的疾病传染源。Sanz-Orrio-Soler等通过培养口腔黏膜微生物发现金属托槽和陶瓷托槽对口腔内白色念珠菌的定植情况均无显著影响。Brusca等则通过体外实验发现，托槽材质分别为复合材料、陶瓷和金属时，变形链球菌的黏附性不随托槽材质改变而改变，复合材料托槽会增加白色念珠菌的黏附，金属托槽则可减少其黏附，白色念珠菌和变形链球菌共存时最易黏附至复合材料托槽上，因此使用陶瓷或复合材料托槽时应更关注口腔卫生的维护。
    2.4固定矫治对全身微生物组的影响
    固定矫治对口腔微生物组的影响，还可能导致口腔内致病性微生物和条件性致病微生物的增加，从而提高其传播至全身引起身体其他组织器官疾病的风险。Perkowski等通过对牙周拭子的培养研究发现固定矫治期间粪肠球菌、屎肠球菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌以及白色念珠菌的检出率增加，同时在一些正畸患者口内检测到了棘阿米巴囊肿，进而认为固定矫治器的存在会对全身致病性和机会性致病菌在口腔生物膜的定植产生影响，增加其扩散到其他人体组织和器官的风险。此外，固定矫治还可导致二重感染微生物的出现。
Naranjo等通过培养龈下微生物样本的方法检测到固定矫治3个月后口腔内阴沟肠杆菌、产酸克雷伯氏菌、肺炎克雷伯菌和粘质沙雷氏菌的存在，导致罹患呼吸系统感染、泌尿系统感染、败血症等疾病的风险增加。
    3.隐形矫治与口腔微生物组
    目前，多数学者认为隐形矫治对口腔微生物组的结构不会产生有害影响。如果口腔卫生宣教得当，隐形矫治不会导致口腔微生物群落的生物多样性出现显著变化。
    Guo等利用16SrRNA基因测序方法检测龈下菌斑时发现隐形矫治3个月后，龈下微生物群落仅出现非致病性变化，表现为微生物多样性略有下降，微生物组结构虽发生显著变化但其核心微生物和龈下牙周病原菌水平相对稳定。与上述研究结果不同的是，Zhao等使用同样的基因测序方法，发现隐形矫治前6个月期间口腔微生物多样性和唾液微生物群落结构没有显著变化，这可能得益于患者良好的口腔卫生习惯和保健意识。相较于固定矫治，主流研究观点认为隐形矫治更有利于维持正畸治疗过程中的口腔健康，特别是对于牙龈炎高风险人群。
    与固定矫治相比，Gujar等通过棋盘式DNA-DNA杂交技术发现，隐形矫治期间患者更不易受红色和橙色复合体微生物的侵袭。Mummolo等指出正畸治疗6个月后隐形矫治患者唾液培养样本中变形链球菌以及乳杆菌定植率相较固定矫治患者更低。Sifakakis等利用PCR技术发现，使用隐形矫治器和自锁托槽矫治器治疗1个月后，青少年患者唾液里致龋菌中的变形链球菌和嗜酸乳杆菌无显著差异，但前者血链球菌的水平更低，这与上述研究结果有所矛盾，可能是由于该研究进行微生物组评估时，受试者接受正畸治疗的时长较短。
    4.正畸相关口腔疾病与口腔微生物组
    釉质白垩斑（white spot lesions，WSLs）、龋齿、牙龈炎、牙周炎等正畸相关口腔疾病的发生发展也与口腔微生物组的改变有关。正畸治疗过程中不佳的口腔卫生状况常引起菌斑积累、牙龈炎症和牙龈退缩，虽然正畸治疗可以引起口腔内牙周病原微生物数量水平的改变，但是目前没有足够的证据表明其会对治疗前后的牙周附着水平产生具有临床意义的影响。
    除了牙周组织损害外，釉质脱矿也是临床上十分常见的问题，近50%接受正畸治疗的患者牙面出现釉质白垩斑，这些长期存在的点状或斑块状白垩色改变不仅影响美观且有可能进一步发展为龋齿。了解正畸治疗过程中口腔微生物组的改变及其对釉质白垩斑发生发展的影响，有助于寻找预防釉质白垩斑的有效方法。
    Klaus等通过培养龈上菌斑和唾液样本指出，与口腔卫生情况良好的受试者相比，在正畸矫治过程中出现釉质白垩斑受试者的菌斑和唾液中可以检测到较高的念珠菌和乳杆菌数量水平。而Tanner等指出与釉质白垩斑相关的口腔细菌还包括苛养颗粒链菌、韦荣球菌、双歧杆菌、变形链球菌和Scardoviawiggsiae，同时提出为了预防釉质白垩斑的发生还需要测试更多的细菌类群，并考虑治疗方案对各种微生物群的影响。
    5.总结与展望
    正畸治疗会对口腔乃至全身微生物组产生影响。不同的矫治技术、托槽类型或材质等均可导致口腔微生物组出现不同的改变，矫治过程的不同阶段也会出现不同的口腔微生物组结构特征。然而，现有研究仍无法明确正畸治疗改变微生物组的模式，对于正畸治疗导致的微生物组改变能否在矫治结束后得到恢复也存在争议。
    口腔内细菌种类数量繁多，微生态环境复杂，如何高效研究口腔微生物在正畸治疗中的变化过程、减少个体差异对研究结论的影响、统一研究方法（如菌斑取样方法、口腔卫生评价标准、指数牙的确定、DNA提取和测序技术、数据处理分析方法等）从而得到具有临床指导意义的结论，是目前该领域面临的挑战和难题。
    在当前的精准医学时代，基于口腔微生物组学相关技术，检测、分析正畸患者口腔微生物组结构变化，从而个性化地选择不同的矫治器、矫治方法和口腔卫生维护措施，在获得良好矫治效果的同时维护患者口腔微生物组的稳定，从而避免诸如牙龈退缩、釉质白垩斑等正畸相关口腔疾病的出现，有望成为口腔正畸学科的热点研究领域和重要发展方向。