文献解读|Int J Oral Sci（24.897）：全身性抗生素会增加微生物群的致病性和口腔骨质流失

牙周炎影响全球大约一半的成年人口，是一种广泛存在的口腔疾病，会导致牙周软组织和硬组织的破坏。全身性抗生素治疗广泛用于多种感染性疾病，如慢性骨髓炎、细菌性眼内炎、气道感染和痤疮。然而，使用抗生素会导致肠道菌群失调。肠道微生物群可能是一般健康与牙周炎之间的潜在联系。然而，抗生素药物治疗引起的肠道菌群失调是否会对牙周炎产生负面影响尚不清楚。

牙周炎实验组（Abs组）小鼠在饮水中加入四种抗生素混合物（头孢西丁、庆大霉素、甲硝唑和万古霉素，各1 mg/mL），而对照组（N组）小鼠则接受正常饮水；两种处理均持续 4 周。结果表明，抗生素治疗后Abs组肠道菌群的群落均匀度和群落多样性均低于N组（图1a-b）。在主坐标分析（PCoA）中，N 和 Abs 组在属水平上有显著差异，表明这些组之间的群落组成存在差异（图 1c ）。在门水平上，变形杆菌的丰度作为肠道菌群失调和肠道疾病的潜在因素，在 Abs 组中急剧增加（图1b）。在属水平上，益生菌Lachnospiraceae_NK4A136_group和Alistipes 在 Abs 组中均减少（图1d）。

图1. 长期使用抗生素导致肠道菌群失调

与肠道菌群结果不同，抗生素增加了口腔菌群的群落均匀度和多样性（图2a-b），抗生素还改变了微生物组成（图2a-d），并增加了口腔微生物群的致病性。与牙周健康相关的细菌减少，包括链球菌、奈瑟菌和棒状杆菌（图2d）。此外，与牙周炎相关的细菌增加，如肠球菌和异形单胞菌（图2d）。这些结果表明，长期使用抗生素会导致肠道菌群失调，增加牙周炎相关病原体，并减少口腔微生物群中与牙周健康相关的益生菌。

图2. 长期使用抗生素会增加口腔微生物群中与牙周炎相关的病原体

4周后，Abs组去除抗生素水，然后将N组和Abs组小鼠分成两组，分别为：N+N组、N+Lig（结扎）组、Abs+N组和Abs+Lig组。使用丝线结扎两周在N+Lig和Abs+Lig组中建立实验性牙周炎模型（图2a）。在停用抗生素 2 周后，与N+N组相比，Abs+N组的肠道微生物群的物种丰富度急剧下降（图 3b）。先前由抗生素（Abs+N和Abs+Lig组）引起的群落均匀度和群落多样性的减少没有恢复。值得一提的是，在结扎组（N+Lig 和Abs+Lig）中，群落均匀度和群落多样性增加（图3b），抗生素和牙周炎都改变了群落组成（图3c）。在 Abs+N 组中，变形菌门（肠道生态失调的潜在因素）的丰度仍然很高，而放线菌门的丰度显著降低（图3a），放线菌门在调节肠道通透性、免疫系统、新陈代谢和肠脑轴方面起着至关重要的作用。在属水平上，致病菌显著增加，包括Blautia、Parasutterella和Moganella（图3d）。然而，肠道健康相关细菌norank_Muribaculaceae 的丰度在 Abs+N 组中降低（图3d）。

图3. 停用抗生素 2 周后，肠道菌群失调并未恢复

在口腔微生物群中，虽然不同组之间没有发现物种丰富度的显著差异，但与未使用抗生素的组（N + N，N+Lig）（图4a-b）。在实验性牙周炎组（N+Lig和Abs+Lig）中，抗生素治疗增加了口腔微生物群的致病性。与N+Lig组相比，Abs+Lig组链球菌、奈瑟氏菌、伯格氏菌、乳球菌、魏斯氏菌等益生菌丰度显著降低，口腔病理菌克雷伯氏菌丰度升高（图4c-d）。

图4. 停用抗生素 2 周后，实验性牙周炎小鼠的口腔致病性增加

苏木精-伊红 (HE) 染色和组织学评分分析显示，抗生素（Abs+N和Abs+Lig）组小鼠肠道损伤明显，以回肠和盲肠损伤最为明显（图5a）。在整个实验过程中记录小鼠的体重，从第一天 (D1) 到第9天 (D9)，在 Abs 组中观察到体重明显减少。随后，这些小鼠的体重迅速增加，达到了高于 N 组小鼠的水平。30天后，带有结扎线（N+Lig，Abs+Lig）的小鼠体重显著降低，尤其是在Abs+Lig组中（图5b）。杯状细胞较少，紧密连接相关蛋白的阳性表达较少（图5c-d）。与未使用抗生素的组相比，在使用抗生素（Abs+N 和 Abs+Lig）的组中观察到。此外，抗生素会加重结扎小鼠的牙周炎。

图5. 抗生素的使用导致肠道损伤

与N +Lig组相比，Abs+Lig组有更多的TEAP-阳性破骨细胞和更多的Th17细胞相关的促炎细胞因子（IL-17A, IL-6）的表达（图6a-b）。与 N+Lig 组相比，抗生素还降低了 Abs+Lig 组中调节性 T 细胞 (Treg) 细胞相关促炎细胞因子（Foxp3和IL-10）的表达（图6a）。根据显微 CT 和 HE 染色分析，Abs+Lig 组比 N+Lig 组表现出更大的牙槽骨丢失和中性粒细胞浸润（图6c-d）。

图6. 抗生素使用加重牙槽骨丢失

粪便微生物群移植 (FMT) 是一种新的治疗形式，通过将健康供体的粪便微生物群移植到患病的接受者，重建正常肠道微生物群的物种组成和生理功能。另外 30 只小鼠在饮用水中饮用四种抗生素混合物 4 周，与上述 Abs 组相同。然后，将抗生素水更换为普通饮用水，并将小鼠分为FMT-N和FMT-Abs组。N+N 和 Abs+N 组小鼠的粪便微生物群分别转移到 FMT-N 和 FMT-Abs 小鼠中。FMT 两周后，FMT-N 和 FMT-Abs 组受体小鼠的肠道菌群明显不同（图7a-b）。

FMT 两周后，在所有小鼠（FMT-N+Lig 和 FMT-Abs+Lig组）中建立实验性牙周炎模型。与FMT-Abs Lig组相比，FMT-N Lig组小鼠的肠道微生物群表现出更高的α多样性，与更稳定、更健康的微生物群相关（图7b-c）。FMT-N + Lig组的norank_Muribaculaceae和Prevotellaceae_UCG-001等益生菌丰度显著高于对照组（图7d）。

图7. 用正常小鼠粪便进行 FMT 可部分恢复受抗生素干扰的肠道微生物群

至于口腔微生物群，虽然在FMT-Abs+Lig组和FMT-N+Lig组之间没有发现明显的α多样性差异，但在β多样性方面存在统计学显著差异（图8a-c）。在属水平上，与 FMT-Abs+Lig 组相比，FMT-N+Lig 组中口腔致病菌unclassified_Enterobacteriaceae和机会致病菌Morganella的丰度较低（图8d）。这些结果表明，当实验性牙周炎诱导小鼠时，正常小鼠粪便FMT形成了更健康的口腔微生物群组成。

图8. 用正常小鼠粪便进行 FMT 可降低抗生素治疗的实验性牙周炎小鼠口腔微生物群的致病性

在肠道损伤方面，与FMT-Abs+Lig组相比，FMT-N+Lig组的组织学评分较低，杯状细胞面积较大，紧密连接蛋白表达较多（图9a-b、d ），这可能是因为正常小鼠粪便的 FMT 重建了抗生素破坏的肠道微生物群并降低了其致病性。在整个实验过程中记录小鼠的体重。D30后，FMT-N 组的小鼠比 FMT-Abs 组的小鼠表现出更大的体重增加。结扎后，FMT-N+ Lig 和 FMT-Abs+Lig 组之间的权重差异变得更大（图9c）。

图9. 正常小鼠粪便的 FMT 减轻了肠道损伤

免疫组化染色显示，与FMT-Abs+Lig组相比，FMT-N+Lig组的Treg相关转录因子和细胞因子（Foxp3、IL-10）表达增加，th17相关细胞因子（IL-17A、IL-6）表达减少。此外，FMT-N+Lig 组的牙槽骨丢失、中性粒细胞浸润和 TRAP 阳性破骨细胞比 FMT-Abs+Lig组低得多（图10b-d）。这些结果表明，正常小鼠粪便的FMT减轻了给药小鼠的肠道损伤和牙周炎引起的牙槽骨丢失。

图10. 正常小鼠粪便的 FMT 减轻了实验性牙周炎小鼠的牙槽骨丢失