龋齿是人类口腔中最常见的细菌感染性疾病，数以亿计的人群深受其困扰。变异链球菌作为公认的致龋菌之一，在龋齿发生发展中占据重要地位。
传统防治龋齿的方式以机械法和药物法为主，但由于存在清洁程度差、易导致菌群失衡等问题，亟待开发一种安全有效的新型防治手段。目前，乳酸菌因具有拮抗口腔致龋菌、提升人体免疫力的功能，显现出广阔的开发前景。
本文以变异链球菌为指示菌，综合多个指标筛选具有抗龋齿潜力的乳酸菌菌株，初步探索了乳酸菌发挥抗龋作用的机制，并利用龋齿局部酸环境和生物膜表面电荷特性，制备了对龋病部位具有靶向递送作用的乳酸菌微胶囊。
一、龋齿
1.龋齿现状
龋齿又称“蛀牙”或“虫牙”，是人类口腔中最常见的细菌感染性疾病，具有发病率高、分布广泛的特点，不仅引起疼痛、影响美观，还易引发心脏病、败血症、牙髓炎等疾病。
据全国第四次口腔流行病学调查显示，我国5岁和12岁儿童龋齿的发病率分别为70.9%和34.5%，比十年前提高了5.8和7.8个百分点，儿童患龋率逐年增高。
此外，成年人的龋患率也呈现升高态势，88%的成年人具有龋齿问题，数以亿计的人群深受龋齿困扰。
2.龋齿成因
龋齿的发生是一个复杂的过程，受多种因素影响。从1683年第一次发现牙齿表面有微生物开始，无数研究者对龋病病因进行了探究，经化学细菌学说、蛋白溶解学说、内因学说、糖原学说、神经营养细菌说、三联因素学说等理论演变更迭后，口腔医学界较为认可的理论为四联因素学说，即宿主、口腔环境、时间和细菌综合作用。
为避免酸环境的侵蚀，S.mutans发展出多方面酸压力应答机制，主要包括：质子移位膜ATP酶上调，将质子泵出胞内；诱导应激蛋白和膜相关脂肪酸形成；胍基丁胺脱亚胺酶系统增加碱产量；形成多种双组份调控系统。
以上多种酸应答机制有助于S.mutans维持胞内pH稳定，保护胞浆中与糖酵解相关酶的活性，从而保证细菌细胞在强酸环境下维持较强的生存能力和功能特性。
研究表明，在强酸环境下牙菌斑生物膜内的大量细菌难以生长或代谢，S.mutans所具备的高耐酸性促使其在低pH下表现出显著的竞争优势。黏附能力也是S.mutans致龋的关键毒力因子，主要分为非蔗糖依赖性黏附和蔗糖依赖性黏附。
3.龋齿防治措施
龋齿是一种慢性进行性口腔疾病，通常会对牙齿造成不可逆转的伤害，因此对于龋齿应采取防重于治的手段。
近年来随着龋齿的早期检测和监控手段的发展，预防龋齿已经从手术模式转向医疗模式，优先考虑在未形成龋齿前就对口腔健康进行预防的人群大幅增加。
常见的防治龋齿措施主要有以下几种：
机械法：机械法作为目前防治龋齿的最有效方法，主要通过牙刷、牙线等机械性手段去除牙齿表面的菌斑和残留物等。但该种方法受到个人不良习惯的制约，常呈现清洁程度差、清洁意愿低等情况。另外，通过医疗手段清理牙齿、使用密封剂对龋洞进行密封等方法也属于机械法的范畴。
药物法：药物法主要针对于龋齿的治疗，主要分为化学药物和天然药物。常见的化学药物有表面活性剂、氟化物和抗菌素等，化学药物对儿童和成人的龋齿均具有较为优良的治疗作用，但同时也可能会破坏宿主口腔内的微生态平衡，对人体健康造成负面影响。
天然药物主要从植物中进行提取，如大蒜素、绿茶多酚、姜黄素等，已被证明具有安全有效的抗龋功能，但天然药物多具有特殊气味，单独使用很难被人群所接受。
益生菌法：益生菌已被证明对口腔致龋菌具有良好拮抗效果，通过将益生菌株引入口腔，抑制致龋菌的生长与定植，从而达到改善口腔环境、调节口腔微生态平衡的目的。
二、益生菌
1.益生菌的定义与应用
世界卫生组织定义益生菌为一类在摄入适当数量后会对宿主机体产生益处的活性微生物。目前已经发现的益生菌种类主要包括乳酸杆菌、双歧杆菌、酵母菌和链球菌等。
大量研究证明，益生菌在肠道疾病、阴道炎、口腔疾病、便秘等常见疾病的预防和治疗中起着重要作用。过去对于益生菌的研究主要集中在肠道疾病上，关于益生菌防治口腔龋齿方面的报道较少。
2.益生菌抗龋齿研究进展
（1）益生菌防治龋齿的作用机制
①抑制致龋菌生长
益生菌可通过拮抗竞争营养物质、产生抑菌物质等途径抑制致龋菌的生长。研究发现，益生菌的主要抑菌能力来自其胞外分泌物。乳酸菌发酵产生的有机酸、过氧化氢、细菌素等抑菌物质能够直接抑制致龋菌的生长繁殖，且每种代谢产物均有其较为特异的抑菌途径。
②共聚效应
共聚是指两种不同种属的菌株间发生特异性识别而结合在一起的现象。益生菌进入口腔后与致龋菌菌株发生共聚反应，可能能够掩盖致龋菌与暴露牙面或牙菌斑生物膜的结合位点，随着吞咽行为清除口腔内浮游的致龋菌菌株，降低口腔内致龋菌水平，从而降低患龋风险。
共聚实验能够作为筛选抗龋齿益生菌的有力辅助指标，并筛选到六株与口腔病原菌具有较好聚集能力的乳杆菌。
③抑制生物膜形成
龋齿是牙菌斑生物膜介导的感染性疾病，抑制生物膜对龋病的防治至关重要。乳酸菌衍生的表面活性剂、多糖、脂磷壁酸等物质能够显著抑制致龋菌生物膜的形成。
④抑制黏附
黏附是益生菌和致病菌定植机体并发挥作用的前提。益生菌通过竞争、排阻和置换的模式有效抑制口腔致病菌的黏附，其作用方式主要有如下三种：一为益生菌通过与致龋菌或牙面受体预先结合，阻断或抑制致龋菌与黏附位点的结合，从而阻断致龋菌在牙齿表面的黏附；
二为益生菌主动与致龋菌竞争黏附位点、竞争消耗营养素，或代谢产生抑菌物质抑制口腔致病菌生长，被动争夺黏附位点；三为某些不具备黏附能力的口腔致龋菌需与牙菌斑生物膜结合发挥致龋作用，益生菌介入后能够发挥抑膜作用显著降低生物膜量，从而抑制口腔致病菌的黏附。
⑤免疫调节
益生菌的免疫调节作用主要与系统的树突状细胞相关，它可以促进淋巴细胞的分化，转化具有免疫应答作用的浆细胞，产生大量的分泌型免疫球蛋白A（IgA），从而干扰致龋微生物与牙齿表面的结合。
（2）益生菌防治龋齿的应用
目前，多项体外研究报道了益生菌如罗伊氏乳杆菌、植物乳杆菌、鼠李糖乳杆菌和粪肠球菌等菌株具有防治龋齿的功效，体内也有诸多关于益生菌抗龋齿的研究。
采用益生菌对龋齿进行防治，不仅能够有效减少龋患率，降低致龋菌的耐药性，同时还可以调节致龋菌感染导致的微生态失衡，恢复口腔微生态平衡，从而提高防治效果。然而，益生菌抗龋齿具有菌株/菌种特异性，防治龋齿的益生菌种类仍需进一步丰富。
三、龋齿的靶向治疗
1.龋齿微环境
口腔是一个独特的生态系统，具有复杂的物理化学特征，如pH、氧、温度或氧化还原电位。在生理环境中，唾液的正常pH范围为6.2~7.6，平均pH为6.7，温度约为37℃。同时，口腔被大量微生物定植。
在健康状态下，这些特征处于稳定状态。当龋齿发生时，口腔内正常的稳态被打破，富含糖的饮食导致胞外多糖合成，并促进口腔生物膜在牙齿上的“附着”。同时，产酸-耐酸微生物群逐渐占据优势，局部酸性微环境形成。
在活性龋病部位，pH降低至4.5~5.5，在生物膜内pH甚至低于4.5。另外，口腔生物膜因含有eDNA等聚合物，表面呈现负电荷。
利用龋齿较低的pH环境和静电吸引作用，特异性地设计包埋聚合物载体，将包埋物靶向递送至口腔生物膜处并实现定向释放，可能是防治龋齿相关生物膜感染的新策略。
2.抗龋齿药物靶向递送
研究现状目前的抗菌药物能够帮助人们口腔维持与健康状态相一致的微生物水平，但对于龋齿环境而言，致龋细菌通常被保护性EPS基质包裹难以去除，生物膜状态下的细菌对药物的耐药性显著强于浮游状态，药物难以发挥抗菌效用。
因此，在设计新的治疗方法时，必须考虑到致龋生物膜的物理和生物学复杂性。在这种情况下，未来的治疗策略可以通过将药物递送设计为特异性针对生物膜基质和嵌入细菌的体系来靶向生物膜微环境。
目前，已出现针对于口腔感染性疾病的药物递送系统。药物递送系统是一种可以在体内以特定的速率将治疗药物或生物活性物质递送和释放到特定部位的方法，通常由载体和相关的治疗药物组成。通过局部给药和控制药物缓释，DDS可以提供更优质的疗效和更少的副作用。
四、结语
龋齿是一种常见的细菌感染性疾病。传统治疗手段一般采用机械法和药物法来降低致龋菌数量、去除牙菌斑。但因清洁程度差、易导致菌群失衡等缺陷，亟待开发出一种安全有效的新型治疗手段。
益生菌因其具有拮抗口腔致龋菌、提升人体免疫力的功能，具有广阔的开发前景，但益生菌抗龋具有菌种/株特异性，因此，采用系统的方法筛选出特异性益生菌菌株对防龋具有重要意义。
本研究旨在筛选出一株具有抗龋齿功效的乳酸菌菌株，评价其益生特性，初步探索其作用机制，并以龋齿局部酸环境和生物膜表面电荷特性为靶点，制备对龋病部位具有靶向递送作用的乳酸菌微胶囊，为口腔益生菌的生产和应用奠定基础。
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