拔牙原因的分析 12% 57% 31% n= 年 15% 41% 44% n= 年.

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2 拔牙原因的分析 12% 57% 31% n=11433 1953年 15% 41% 44% n=10000 1986年

3 第四章 牙周病微生物学 Chapter 4 Microbiology of periodontal diseases

4 多因素(multi-factorial)
牙周炎是特殊的感染性疾病 慢性(chronic) 多因素(multi-factorial) 感染性(infectious) 破坏性(destructive)

5 世界上的微生物有多少种(how many)?
类群 已知种数 估计总种数 已知种百分数（％） 病毒 细菌 真菌 一般将微生物划分为以下8大类：细菌、病毒、真菌、 放线菌、立克次体、支原体、衣原体、螺旋体。

6 极端环境微生物 extreme environmental microorganism
在极端环境下能够生长的微生物称为极端微生物，又称嗜极菌。嗜极菌对极端环境具有很强的适应性，极端微生物基因组的研究有助于从分子水平研究极限条件下微生物的适应性，加深对生命本质及起源的认识。 有一种嗜极菌，它能够暴露于数千倍强度的辐射下仍能存活，而人类一个剂量强度就会死亡。该细菌的染色体在接受几百万拉德a射线后粉碎为数百个片段，但能在一天内将其恢复。 极端微生物的研究与应用将是取得现代生物技术优势的重要途径，其在新酶、新药开发及环境整治方面应用潜力极大。如PCR技术中的TagDNA聚合酶。

7 Section 1. summary 第一节 概述 牙周生态系(periodontal ecosystem)
牙周组织形成了从有氧到无氧各种氧张力的特殊微环境；合适的温度；湿度和营养等，适宜各种微生物的定居、生长和繁殖。 牙周正常菌群之间以及与宿主牙周组织之间的相互作用。 口腔中微生物的量(Quantity) ：500种以上，唾液中超过108/ml，牙菌斑中超过1011/g湿重 各种微生物之间的相互关系(corelationship among the microbes) ： 共生（symbiosis） 竞争(competition) 拮抗(antagonism) 是一种动态的平衡(dynamic equilibrium)

8 共栖（commensalism） 正常菌群（oral normal flora） 固有菌丛（indigenous flora）：各菌群之间以及菌群与宿主之间保持着动态平衡，一般对宿主无害，甚至有益。

9 口腔微生物保持动态平衡的意义significance of dynamic equilibrium
1. 生物屏障作用(barrier function):抑制外 源性微生物 2. 维持口腔或全身微生物的生态平衡 (balance of host microbes) 3. 刺激宿主免疫系统(increase host immune function) 4. 产生营养功能(nutritious function)：某些细菌 会产生Vitamine K等机体所需的营养物质

10 微生物与宿主失衡unbalance/disequilibrium
导致内源性感染 (intrinsic infection) 为外源性感染提供条件 (contribute to extrinsic infection) 致敏宿主，造成牙周组织破坏 (challenge the host and incurred destroy of periodontal tissues)

11 人体微生态中微生物的数量quantity of microbes in humans
眼睛(eyes): 1g 鼻腔(nasal cavity): 10g 口腔(oral cavity): 20g 皮肤(skin): 200g 肺(lung): g 肠道(intestinal tract ): 1000g 生殖道(tractus genitalis): 20 g 总量:1271g

12 牙周病的致病因子(pathogenic factors of periodontal diseases)
始动因子（initial factor）：牙菌斑 局部促进因素(contributing factors)：牙石、食物嵌塞、咬合创伤等 全身影响因素(systemic factors)：内分泌失调、免疫缺陷、遗传因素、系统性疾病、吸烟等

13 Section 2. dental plaque biofilm 第二节 牙菌斑生物膜

14 生物膜--微生物的城市 Biofilm-the city of microbes

15 微生物与人类(microbes & human being)
微生物是地球上最古老的生命形式之一(the oldest life on the globe) 人体表面和与外界连通的腔道中大量微生物聚集(aggregated colonized on the surface of the body) 以前的观点：微生物是单个个体存在的，生长繁殖迅速(individual or ecosystem)

16 Complexity, order and harmonious whole

17 生物膜结构(structure of biofilm)：多种群微生物组成的，高度分化，结构复杂。就象我们居住的城市。
定居在一座城市：首选合适的城市，然后选择合适的邻居，把家安在一个合适的社区，最后也可能会因为某些原因离开这座城市。

18 Biofilm： 微生物在自然状态下的生存方式
微生物的单个个体难以面对严酷的自然环境，只有聚集在一起，才能在自然环境中生存 据估计，95%以上的微生物在自然界是存在于生物膜中 NIH的估计，人类大约60%的感染性疾病是由生物膜微生物引起

19 牙菌斑生物膜（dental plaque biofilm）
是一种细菌性生物膜，为基质包裹的互相粘附、或粘附于牙面、牙间或修复体表面的软而未矿化的细菌性群体，不能被水冲去或漱掉。 牙菌斑生物膜的形成过程可分为三大基本阶段 获得性薄膜形成 细菌粘附和共聚 菌斑成熟

20 获得性薄膜形成（acquired pellicle）是由唾液蛋白或糖蛋
白吸附至牙面，而形成的一层无结构、无细胞的薄膜，厚度为1~20μm 细菌粘附（adhesion）和共聚(coaggregation) adhesion:口腔内细菌陆续地定殖于薄膜，细菌表面与宿主组织表面间存在着高度选择性，仅少数细菌具有直接粘附于薄膜的能力。G+球菌、乳杆菌、放线菌（碳水化合物-细菌-胞外多糖；菌体表面的特殊结构(adhesin) Coaggreagtion:不同类型细菌表面的相应分子间的互相特异性识别并粘附称为共聚。 菌斑成熟（maturity）细菌通过粘附和共聚相互连接，定植菌迅速分裂(cell division) 、繁殖(multiplication)、生长(growth)或扩散(diffusion)，导致菌斑细菌数量和种类增多，形成复杂菌群。12小时的菌斑可被菌斑显示剂着色，早期菌斑增长较快，成熟时则较慢，9天后便形成各种细菌的复杂生态群体，约10~30天的菌斑发展成熟达高峰。

21 Circulation of biofilm
初始黏附阶段 微菌落的形成 成熟生物膜 微生物从生物膜中离散

22 (function of acquired pellicle)
获得性膜的生物学作用 (function of acquired pellicle) 1.确定首先定植在牙面的细菌种类及附着顺序。细菌是选择性地黏附在获得性膜上，而不是随意落入其中（orient the strain of initial colonized flora)。 2.细菌代谢的营养来源(provides nutrition for bacteria)。 3.保护牙釉质表面(protect the enamel) 。减少牙釉质对酸的敏感性。 4.牙面上的离子保护库( mineralization and demineralization ) 直接影响牙面与周围环境的物质交换和再矿化过程。

23 细菌对获得性膜黏附的机制(mechanisms of the adhesion between bacteria and acquired pellicle)
1. 钙桥作用(calcium bridge)获得性膜中糖蛋白所带的磺酰基团和羧基带负电荷，细菌细胞壁中磷壁酸的终末磷酸基团带负电荷，通过Ca2+的桥结作用连接，使细菌黏附到牙面上。 2. 氢键作用 (hydrogen bond) 细菌产生的胞外多糖与获得性膜中糖蛋白的羟基之间有氢键力的作用连结，使细菌黏附到牙面。

24 Mechanisms of the Adhesion Between Bacteria and Acquired Pellicle
3. 受体—粘附素作用(receptor–adhesin interaction) 许多细菌表面具有蛋白样的成分，即粘附素（adhesin），可与组织表面的补体分子或受体结合。也就是说细菌通过粘附素与获得性膜表面的受体发生特异性结合，使细菌牢固地黏附在牙面上。

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26 菌斑微生物是牙周病的始动因子的证据(evidence of the initiation of dental plaque in periodontal diseases)
1.实验性龈炎(experiment) 1965年Loe等选择12名牙周健康的牙科学生 停止口腔卫生措施—牙龈炎—恢复口腔卫生措施—牙龈恢复健康。 2.流行病学调查(epidemiology)牙周病的分布、患病率和严重程度与该 人群的口腔卫生情况、菌斑积聚的量呈正相关。 3.机械清除菌斑或抗菌治疗效果(antibiotics) 采用机械清除菌斑的方 法，如洁治、刮治、根面平整等，可使袋内细菌数量减少，牙龈炎症消退。 4.动物实验研究(animal study) 无菌动物实验证明仅有牙石或丝线结扎等 异物刺激，如无细菌不引起牙龈炎； 而用加有细菌的食物饲养可造成实验 动物的牙周炎。 5.宿主免疫反应(host immune reaction)牙周病患者的血清、龈沟液中可 检测到对牙周可疑致病菌的高滴度的特异性抗体，接受牙周治疗后下降。

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28 菌斑的分类(classification of dental plaque)
龈上菌斑（supragingival plaque）位于龈缘以上的牙面，主要分布在牙冠的近牙龈1/3处和其他不易清洁的部位，如窝沟、裂隙、邻接面、龋洞表面等。以G+菌为主组成。近龈缘的龈上菌斑与牙周组织的破坏有关。 龈下菌斑（subgingival plaque） 附着性龈下菌斑（attached subgingival plaque） 由龈上菌斑延伸至牙周袋内，附着于牙根面。健康牙龈因龈沟较浅，龈下菌斑量少，形成牙周袋后，菌斑量增加。与龈下牙石的形成、根面龋、根面吸收及牙周炎有关。 非附着性龈下菌斑（unattached subgingival plaque）位于附着性龈下菌斑的表面，为结构较松散的菌群，直接与龈沟上皮或袋内上皮接触，主要为G-厌氧菌，如牙龈卟啉单胞菌（porphyromonas gingivalis）、福赛坦氏菌(tannerella forsythia)和具核梭杆菌(fusobacterium nucleatum)等。

29 classification of dental plaque
adjacent tissues Predominant bacteria pathogenicity supragingival plaque 釉质或龈缘处暴露的牙骨质 需氧菌和兼性菌 龋病、龈炎、龈上牙石 attached subgingival plaque 在牙周袋内的根面牙骨质 兼性菌和厌氧菌 根面龋、牙周炎、龈下牙石 unattached subgingival plaque 龈沟上皮、结合上皮、袋内上皮 厌氧菌和能动菌 牙周炎、牙槽骨吸收

30 白垢（materia alba） 概念：也称软垢，为疏松地附着在牙面、修复体表面、牙石和龈缘处的软而粘的沉积物，附着不如菌斑紧密，位于牙颈部1/3、邻面及错位牙不易清洁的区域，肉眼可直接。 组成：微生物团块、脱落的上皮细胞、白细胞、唾液中的粘液素、涎蛋白、脂类及少量的食物碎屑等混合组成。 危害：口腔异味/影响美观 现已与菌斑不严格区分

31 牙菌斑的生态学 dental plaque ecosystem
牙菌斑内细菌之间以及与宿主之间的相互作用称牙菌斑生态系。基本的生物膜特征虽然对龈上菌斑和龈下菌斑均适用，但两者因所处的位置不同，故又具特殊的决定因素和不同的细菌组成。

32 龈上菌斑 supragingival plaque
直接暴露于口腔，易受口内食物的机械作用及咀嚼的摩擦作用影响，还易受唾液冲洗和宿主防御成分的影响，细菌积聚受限。此外，食物的硬度也影响龈上菌斑的形成，软的食物特别是碳水化合物，有利于菌斑的堆积，硬的食物或纤维素性食物可妨碍菌斑形成。

33 龈下菌斑 subgingival plaque
藏匿在龈沟或牙周袋内，它受解剖空间限制，比较薄，其生长主要受物理空间和宿主先天性防御系统的制约。 牙周袋内的氧化一还原电势低，有利于厌氧菌的生长 以生态群体方式协同地生长繁殖，故能长期生存，难以控制 一些细菌能释放膜泡和外膜，"消耗"宿主免疫成分，从而有助于保护菌斑内细菌。

34 菌斑细菌集聚为有秩序的立体结构，其顺序有令人吃惊的模式
There are at least six major microbial complexes: red orange yellow green purple blue

35 microbial complex 第一复合体(red)：与牙周炎紧密相关菌群，包括：福赛坦氏菌， 牙龈卟啉单胞菌、齿垢密螺旋体；
第二复合体(orange)：与牙周炎紧密相关的核心群，包括：具核 梭杆菌的牙周亚种，中间普氏菌、变黑普氏菌 和微小消化链球菌； 第三复合体(yellow)：由血链球菌、口腔链球菌、轻链球菌、格 登链球菌及中间链球菌组成； 第四复合体(green)：包括：三种二氧化碳噬纤维菌、简明弯曲菌、 侵蚀艾肯菌、伴放菌放线杆菌血清型a； 第五复合体(purple)：由小韦荣球菌和溶齿放线菌构成； 第六复合体(blue)：由放线菌构成。 其中第一复合体与牙周临床参数、特别与牙周袋深度和探诊出血紧密相关，第二复合体与牙周袋深度也相关，红色与橙色复合体之间有密切联系，在牙周病的诊断方面富有意义。

36 Two kinds of hypothesis
非特异性菌斑学说（non-specific plaque hypothesis） 特异性菌斑学说（specific plaque hypothesis） It is a dilemma

37 non-specific plaque hypothesis
观点：认为在牙周健康者与牙周病患者之间、同一个体的不同牙位之间或不同类型牙周病之间，其菌斑组成相似，牙周病主要由于菌斑数量增多、或微生物毒力增大、或宿主抵抗力降低引起。 依据： 1. 将健康者或牙周病患者的牙菌斑悬液接种于动物皮下，均 可引起脓肿 2. 临床上和流行病学证据表明，菌斑牙石多者，牙周病较重 不能够解释：为何有些人菌斑、牙石很多，龈炎很严重，年代经久，却不发展成牙周炎，相反有些人仅有少量菌斑，却发生严重的牙周组织破坏；为什么有的患者仅某些牙发生牙周破坏，而另些牙却不受侵犯？

38 specific plaque hypothesis
观点：只有某些微生物是牙周致病菌，当它们在菌斑中存在或达到一定数量时即可致病。强调菌斑细菌的质。 不能解释： 究竟何种细菌是何型牙周病的特殊致病菌，尚无定论 临床上还没有仅去除某种特殊致病菌，保留其他细菌而治愈牙周病的足够证据 某些证明有效抑制致病菌的药物，多为广谱抗菌药 某些特异的牙周致病菌在健康部位也能检出

39 折衷观点（compromised theory）
认为牙周病是一群由不同病因引起的疾病，某些类型的牙周病是由外源性的特殊致病菌感染所致(特异性)，而另一些类型可能由内源性的口腔正常菌群比例失调或某些细胞过度增殖而成机会性致病菌所致（非特异性）。 破坏性牙周病是由口腔中正常菌群在龈下定居，其中某些毒力较大的细菌出现的频率高，所占的比例和绝对数也高，并具有干扰宿主防御系统的能力，因此在发病中起的作用较另一些细胞大，实质上就是菌群失调（dysbacteriosis）而导致的一种机会性感染(opportunistic infection)

40 正常情况下，微生物之间、微生物和宿主之间处于
生态平衡状态。 某些细菌增殖过盛，正常口腔微生物失去生理组 合，即产生生态失调，导致疾病。 牙周病是口腔生态失调的表现。 防治的关键是生态调整，而不是消灭口腔所有细菌。

41 病毒与牙周炎(virus and periodental diseases)
在人类疾病中有50％是由病毒引起。 人体内有很多种病毒存在，只有一小部分是可致病病毒，其余的都与人“和平共处”，不会致病。 病毒可以被改造和利用，如基因治疗的在基因工程中用做载体。 疱疹病毒（herpesvirus） AIDS-virus-associated periodontitis

42 第三节 牙周微生物的致病机制 (CIPED)
Section 3. pathogenic mechanisms of microbes 第三节 牙周微生物的致病机制 (CIPED) 定植与存活（colonization） 细菌侵袭(invasion) 体内繁殖(proliferation) 抑制或躲避宿主的防御功能(evasion) 5. 损害宿主的牙周组织(damage)

43 细菌侵袭 (invasion) 三种攻击作用（attack） 细菌在口腔组织面上量的积聚超过宿主的耐受阈值,从而致病
细菌附着后,抗原成分/毒性产物引发白细胞的趋化、吞噬及炎症过程,导致表面组织的损伤 细菌及其产物通过上皮细胞或细胞间质进入表层下组织

44 抑制或躲避宿主的防御功能(evasion)
体内繁殖(proliferation) 有毒力的细菌必须在宿主局部增殖或在组织中繁殖，或扩散至全身。其繁殖能力是由细菌的遗传特性所决定，同时具有抑制宿主防御功能的能力，否则可能被宿主杀死或清除。 抑制或躲避宿主的防御功能(evasion) 细菌要抑制宿主的非特异性免疫功能，特别是吞噬细胞。抵御唾液和龈沟液中的多种杀菌因子。

45 损害宿主的牙周组织（damage） 一 . 菌体表面物质
1.内毒素（endotoxin）是革兰阴性菌细胞壁外膜中的脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）是G-阴性菌独有的一类高度活性的致病物质，在细菌死亡/菌体崩解时释放出来，也可由活的细菌以胞壁发泡的形式释放。 抑制成纤维细胞对根面的趋动附着 促进骨吸收 提高其它其它骨吸收因子的生物性

46 2. 脂磷壁酸（lipoteichoic acid, LTA）G+菌的细胞壁、细胞膜和荚膜上一种含磷酸甘油残基的聚合物。
骨吸收作用（是内毒素活性的1/10） 抑制成纤维细胞的合成能力 促使巨噬细胞释放溶酶体酶 3. 外膜蛋白（outer membrane proteins,OMP）是细菌与外环境之间的一种物理和化学屏障，具有选择性通透、运输、细胞获能、生物合成和分泌外部组份的功能，具有菌株特异性

47 4.纤毛蛋白(fimbriae protein)
细菌对牙周组织的粘附是致病的第一步，菌毛或纤毛在粘附过程中起重要作用。许多G-厌氧菌表面具有由蛋白亚单位组成的菌毛（pili）/纤毛（fimbriae） 牙龈卟啉单胞菌 产黑色素普氏菌 脆弱拟杆菌 具核梭杆菌

48 5. 膜泡（vesicles）或细菌胞外膜泡（extracellular vesicles, ECV）
是由细菌外膜向外膨出呈芽状，并可从细菌外膜游离进入周围微环境中的一种泡状膜结构。是G-菌的一种适应性或功能性生物学特征。 体积小，容易透过上皮屏障 含有与细菌表面相同的抗原和功能成分消耗宿主的抗体及免疫细胞反应削弱宿主对细菌的的抑杀作用 含载致病因子，导致深部组织的破坏

49 水解蛋白质，破坏胶原纤维，从而使结缔组织破坏，附着丧失，引进牙槽骨吸收破坏
二. 致病有关的酶 (pathogenic enzymes) 胶原酶（collagenase）宿主和口腔中许多细菌均可产生胶原酶，宿主来源的胶原酶由粒性白细胞和单核细胞释放。 水解蛋白质，破坏胶原纤维，从而使结缔组织破坏，附着丧失，引进牙槽骨吸收破坏 2. 蛋白酶（proteinase）降解牙周组织细胞的蛋白质 3. 透明质酸酶（hyaluronidase）由γ-溶血性链球和葡萄球菌等产生。牙龈上皮细胞和结缔组织细胞间均有透明质酸，它可破坏细胞间质，而使细菌及其产物易于进入深层结缔组织中。

50 四. 代谢产物（metabolic end products）
三. 毒素---白细胞毒素（leukotoxin, LTX）是伴放线放线杆菌产生的外毒素，对蛋白酶敏感，属膜损伤毒素，具有溶血性。白细胞受LTX作用后1小时内即死亡。 四. 代谢产物（metabolic end products） 丁酸、丙酸、已酸、乳酸和长链脂肪酸、硫化氢、吲哚、氨、毒胺等，直接对宿主的上皮细胞和成纤维细胞有不同程度的毒性作用，从而导致牙周组织损伤。

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