1、1,口腔生物学,Oral BiologyOral Bioscience,2,医学基础口腔临床的桥梁课程 组合性 内容广泛 应用价值 富于活力,3,口腔微生物学口腔生物化学 口腔免疫学 口腔分子生物学 牙周骨组织生物学,4,1 口腔生态系 2 口腔正常菌丛 3 口腔正常菌丛 4 牙菌斑代谢 5 口腔其他微生物 6 硬组织代谢 7 口腔组织代谢、唾液及龈沟液 8 口腔免疫学 9 口腔分子生物学 10 骨组织生物学,5,口腔微生物学,OralMicrobiology,6,口腔微生物学是研究口腔内微生物与人 体（健康及疾病）关系的科学。着重研究口腔微生物的分布特点，生物学 性质及其在口腔内存在的病理和
2、生理意义。,7,简史 Van Leeuwenhoek 在1676（1683）利用简 易但精确的300X显微镜观察3 天不清洁的前牙牙 龈附着物，看到一些活的“微小动物”。 这是人类第一次看见细菌。,8,Miller，美国牙医，口腔微生物学之父。 他在十九世纪后叶，去Robert-Koch那里学 习微生物学，目的是 进行寻找导致龋病“细菌” 的研究。 当时Koch创立用固体培养基培养细菌的方 法，并提出发现病原菌的三原则： 必须有规则地从可疑病例中发现并分离 同一种病原体； 该病原体能在体外培养并传代； 培养出的病原体能使易感动物发病，并 从发病的动物继续分离培养出该病原体。,9,Miller从
3、多龋患者口腔培养出微生物，使这 些微生物作用于碳水化合物产酸，再让这样的酸 引起牙齿脱钙。根据一系列实验结果提出龋齿发 生的“细菌-化学学说”。指出牙菌斑由微生物组成。 在大量摄入糖类食物的易感宿主中，菌斑微生物 将糖类转化为酸，这些酸导致牙齿脱矿。提出去 除菌斑是口腔疾病治疗的基础。 “Micro-organisms of the human mouth” Miller，1889年,10,Clarke 在1924年成功地分离变形链球菌， 确认变链菌是龋齿的病原体。,11,第一节 口腔生态系 （Oral ecosystem）,12,一、口腔生态系的构成及特点 （Composition and
4、characteristic of oral ecosystem) 口腔生态系 = 口腔生境 + 微生物 生境 (habitat) ：正常（固有、常居）微生物 群在机体特定部位生存环境。 口腔生境：口腔正常微生物群特定生存环境： 牙齿、粘膜、龈沟 (液)、唾液。,13,（一）牙齿 牙表面结构稳定，有利于微生物定植，形成微生物膜牙菌斑（dental plaque)。 Biofilm 牙滞留区： 天然滞留区：窝沟、邻面及牙颈部等。 异常滞留区：牙列不齐、阻生齿等。 病源滞留区：牙周炎导致根面暴露。 医源滞留区：不良充填物、修复体。 由于局部环境的差异，不同滞留区菌斑形 成过程、栖息的细菌种类不同。
5、,14,（二）粘膜表面 口腔粘膜： 唇、颊、腭、牙龈、口底及舌背粘膜。 被覆粘膜、咀嚼粘膜和口底粘膜由于咀嚼活动 及上皮更新，表面附着菌量相对较少。 舌背部有乳头结构，再加上舌苔的存在， 易使细菌滞留，易成致病菌（厌氧菌）的 寄居 部位。,15,（三）唾液 唾液的理化特征和物质成分是口腔微生物 赖于生存的重要环境和基础。,16,（四）龈沟及龈沟液 龈沟是游离龈和牙面间形成的一条狭窄沟 隙，环绕牙颈部，向口腔开放。其中的液体即 龈沟液。 龈沟液对细菌生长有双重作用。 助长：丰富营养成分、适宜的氧含量，适 合兼性（及专性）厌氧菌生长。 抑制：抑菌成分、龈沟液流动、排溢。,17,二、口腔生态系统的影
6、响因素 (Factors affecting oral ecosystem) 温度 氧化还原电位（Eh） pH 营养 抗菌、抑菌物质,18,（一）温度 稳定而多变 正常温度：3536.5C 波动幅度大 适合对温度变化适应能力强的嗜温微生物 嗜温微生物：2537 嗜冷微生物：25 嗜热微生物：45 ,19,（二） 氧化还原电位（redox potential, oxidation- reduction potential, Eh) 电位: 指个电极间的电势差。 氧化还原: 指化学过程中电子的转移。 物质失去电子后本身被氧化， 得到电子则本身被还原。 物理过程中的电子移动、得失，就产生电位。 如果
7、此电位和化学过程的氧化还原相关，称 氧化还原电位（Eh） 。 Eh值反映环境氧化还原趋势。Eh值越高, 氧含量越高。,20,阳性Eh 氧含量高，氧化环境,(物质)易失电子； 阴性Eh 氧含量低，还原环境,(物质)易得电子。 不同Eh值环境适宜不同细菌生长。,21,根据细菌代谢与氧的关系进行细菌分类(五类)： （1）专性厌氧菌（obligate anaerobe）： 只能在无氧环境中发酵生长，会被氧抑制 或杀灭的细菌。如牙龈卟啉单胞菌。 （2）兼性厌氧菌（facultative anaerobe）： 有氧条件下, 利用氧代谢生长。 缺氧以发酵方法进行代谢。如内氏放线菌。 （3）专性需氧菌（obl
8、igate aerobe）： 必需以氧作为受氢体，无氧就不能生长的 细菌。如奈瑟菌。,22,（4）微需氧菌（microaerophiles ）: 生长时需氧，但所需氧的浓度比正常低的细菌. 适合需氧菌生长的氧浓度即可抑制这类细菌。 如变形链球菌。（5）耐氧厌氧菌(aerotolerant anaerobes )： 耐氧，但不利用氧进行代谢作用。如破伤风芽 孢杆菌。 口腔菌丛的主要成员为 兼性厌氧菌、专性厌氧菌和微需氧菌。,23,口腔不同部位的氧张力和氧化还原电势不同。 同一部位的氧化还原电位有无变化? 有。 牙面将形成牙菌斑的部位： 起始: 牙釉质表面 Eh值为 200mV , 适合细菌? 定
9、居生长: 氧消耗? 氧含量? Eh值? 适合细菌? 延续: 细菌密度? 氧补充?氧消耗? 氧含量? 6 7天后Eh值为 -140mV 。,24,新鲜唾液Eh约：240 400mV 粘膜表面Eh约: 200mV 釉质表面Eh约: 200mV菌斑深层Eh约 -140mV健康龈沟Eh约 50mV牙周袋 Eh约 -50mV 厌氧菌适宜生长的Eh值为-50 -140mV。,25,（三）pH 口腔内平均pH 6.77.2，是适合多数微生物 生长的中性环境。 影响口腔局部pH的因素： 外源性物质（食物、药物）： 细菌代谢(产物) 唾液缓冲作用,26,1. （直接的）外源性物质： 影响：直接、短暂,27,2.
10、 细菌代谢： () 蛋白质分解： 牙周炎致病菌多为G-厌氧菌, 产生氨基酸、尿 素等, 牙周袋pH可能升到7.8, 有利于革兰阴性厌 氧菌生长(牙龈卟啉单胞菌生长的适宜pH为7.5)。,28,() 碳水化合物代谢: 产酸菌代谢产物乳酸、乙酸等 - pH下降至 pH5.0以下。酸性环境是牙表面脱钙的危险因素。,29,3. 唾液稀释、缓冲作用： 碳酸盐系统: HCO3- / H2CO3 刺激性唾液中重要的缓冲系统唾液。 磷酸盐系统: HPO42- / H2PO4- 非刺激性唾液中主要的缓冲系统唾液。,30,（四）营养1内源性营养( eudogenous nutrients ): 唾液及龈沟液成分,
11、 如蛋白质、糖蛋白、微量元素和气体等。 组织分解产物。2外源性营养(exogenous nutrients) : 碳水化合物类食物供产酸菌代谢产酸，被合 成胞内多糖和胞外多糖而促进菌 斑形成及龋病的 发生。 蛋白质和氨基酸类食物，有助于分解利用蛋 白质的细菌生长。,31,（五）抗菌及抑菌物质 唾液内抑菌成分，抑制细菌过度生长，保持 口腔生态平衡作用。 抗菌药物，适量使用可控制感染和疾病。不 适当使用则可能产生耐药菌株，也可能造成菌群 失调，而出现继发性感染现象。,32,三、口腔生态系平衡 (Dynamic equilibrium in oral ecosystem)在宿主和微生物之间、微生物之
12、间相互依 存、相互制约的动态平衡关系。 同一个体口腔不同部位、同一部位不同时间的微生物群分布不同。不同的微生物组成或变化 决定口腔生态系的平衡或失调，决定口腔健康或 疾病。,33,（一）微生物之间的作用1. 协同作用 （synergetic interactions） （1）两种或更多细菌共同参与一种活动。 细菌在菌斑内分解唾液糖蛋白过程: 先由含糖苷酶的细菌，如口腔链球菌、普氏 菌分解糖蛋白侧链。 随后是有蛋白水解酶的具核梭杆菌、中间普 氏菌分解蛋白质部分。,34,（2）细菌产物互相利用： 利用 沃廉菌 甲酸类物质 产生 产生 血红素 产黑色素类杆菌 利用,35,2. 拮抗作用 (antag
13、onistic interactions) 口腔生境中一种细菌产生的物质对其他菌种 产生的约束和抑制作用。 血链球菌、轻链球菌 过氧化氢 抑制厌氧菌,36,3. 细菌素对口腔微生物群的作用 细菌素是细菌所产生的能够影响（抑制） 其他细菌生长的蛋白质（肽类）毒素。,37,（1）几乎所有的细菌都可产生（多种）细菌素。 与抗生素不同，细菌素的杀菌谱较窄，只对相关 细菌起作用。口腔内产生细菌素的能力最强的是 链球菌。许多口腔链球菌都可以产生细菌素。变 形链球菌可以产生至少5种细菌素：变链素至 。变链素抑制血链球菌的生长。这可能是变形 链球菌水平较高的菌斑中血链球菌水平较低的原 因之一。,38,（2）细
14、菌素可通过作为信号分子相似物发挥作 用来影响种群间的相互作用。 如酿脓链球菌和唾液链球菌产生的细菌素 在结构上相似，可与彼此的双组分信号系统相 互作用。 （3）许多微生物都能使用细菌素成分与其他 种属的细菌竞争。由变黑普氏菌产生的细菌素， 对牙龈卟啉单胞菌、中间普氏菌，福赛菌及放 线菌有杀菌作用。 （组氨酸激酶和效应调节蛋白两部分组成 的信号系统）,39,（4）细菌素的产生受到细菌自身的严格调控外， 还受环境中细胞密度、营养供给、pH值，以及 遗传因素等共同影响。这些调节系统使得细菌 素在恰当的时间和部位产生，使之有效地在 （口腔）微生物群落生态平衡中发挥作用。,40,（5）细菌素有助于细菌彼
15、此（双向）选择“邻居”， 促成建立特定细菌群落，在（口腔）生态系中微 生物群落之间的平衡中发挥重要的作用。 人体口腔微生物群的稳定只有在同一生物环境中的不同种群间达到生态平衡才能获得，往往是生物群落中生态活动的结果。,41,(二)宿主与微生物之间相互作用1. 微生物对宿主的依赖 ( microbacterial dependent on host) （宿主给予微生物的生存条件） pH稳定 温度适宜 Eh值 营养,42,2. 宿主对微生物抑制作用 (host inhibit to microbacteria) 机械清洁作用 宿主对微生物的免疫 口腔免疫体系和功能,43,第二节 牙菌斑 （Dent
16、al plaque, Plaque，Biofilm） 定义： 堆积在牙齿或其他硬的口腔结构表面， 不能被中度水喷冲去的细菌团块。 - Black 微生物在口腔生态系里的一种存在形式。 能容纳多种微生物生存的 Biofilm (microbial film) 。,44,概念： 是细菌粘附于牙面、修复体或其他口腔结 构上的以细菌为主体的生态环境，细菌在其中 进行生长、繁殖和代谢，是口腔常见的感染性 疾病龋病和牙周病的主要病因。,45,生物学特点： 菌斑的内外环境保持动态平衡，参与维持 口腔正常生理功能。 菌斑生存环境发生改变时，菌斑内菌群数 量及比例失调。 致病菌成为优势菌，菌斑产生异常有害物质，
17、 可能引起疾病。,46,一、牙菌斑形成(Formation of plaque) 获得膜形成 细菌 传递 细菌 初期附着 细菌 粘附 细菌 共聚 菌斑 形成 菌斑细菌 扩散,47,1获得膜形成 （ pellicle formation） 获得膜是被覆在牙表的不足1m的膜，由 混合唾液和细菌产物组成。 菌斑形成的基础。 细菌通过获得膜定植在牙表面。 获得膜是细菌附着的必须条件。,48,获得膜主要成分来自混合唾液和细菌及其产物。 来源于混合唾液： 粘蛋白、富脯蛋白、富组蛋白、球蛋白、 富酪蛋白、溶菌酶、淀粉酶、脂类、脂糖、 凝集素、纤维蛋白原 来源于细菌： 葡聚糖、葡糖基转移酶、果糖基转移酶、 细
18、菌“碎片” ，,49,2细菌传递（microbial transport ） 细菌作为微粒悬于唾液中，多数以被动的 方式、少数有活动能力的细菌以主动运动方式 向牙表面靠近。,50,3初期附着 (attached by long-range physico-chemical force) 细菌附着于获得膜。借助于细菌表面粒子和 获得膜表面粒子间产生的范德瓦尔斯力（van der waals force）。属于一种“远距离”的、较弱而可 逆的物理-化学性附着。,51,细菌 “远距离”的附着。,52,4细菌粘附 (molecular interactions between adhesins and
19、 receptors) 细菌表面粘附素与获得膜表面受体的结合， 是一种“近距离”、特异性的化学作用，粘附是不 可逆的过程。 粘附素与受体之间是特异性结合。,53,54,5细菌共聚（co-aggregation） 细菌之间的相互粘附。 细菌表面不仅有粘附素外，自身也有受体， 可以与其它细菌的粘附素特异性粘附。,55,56,细菌的粘附与共聚。,57,6菌斑基本形成(plaque formation) 大量细菌粘附和共聚； 逐渐从唾液和食物中获得营养过度至利 用细菌自身的细胞外酶将碳水化合物转变为葡聚 糖、果聚糖等； 菌斑有结构（基质）能源储备和循环； 菌斑细菌间、菌斑与外界有物质交换； 菌斑成为微
20、小的生态环境； 大约56天。,58,7扩散（diffusion, detachment from surface） 菌斑细菌不断增殖，部分细菌脱逸、扩散、转移到其他部位定植。细菌自身的一些酶能使共聚的细菌脱离菌斑。 变形链球菌-蛋白释放酶（protein-releasing enzyme）。,59,菌斑基本形成及扩散,60,61,二、菌斑结构、基质成分及变化 (一) 结构： 获得膜 （基底层） 细菌 + 基质 （细菌层） 散在细菌、食物残渣等（表层） 细菌排列特点: 纤毛菌、丝状菌及长杆菌垂直于获得膜表 面，栅栏样排列，球菌、短杆菌呈散在或链 状分布。 细菌间隙中有菌斑基质。 表面有散在细菌、
21、脱落细胞，食物残渣等,62,菌斑构成（形态结构）：,基底层：即获得性薄膜 无细胞结构，HE红染。 细菌层：中层,以互相平行的纤毛菌为主构成的、与牙面垂直、呈栅栏状的一层, 其间堆着球菌、杆菌等。 表层：表面松散分布的细菌，脱落细胞，食物残渣等,63,64,65,谷穗样（corn-cob）结构：以纤毛菌为轴心，球菌、短杆菌粘附在其周围，形似谷穗。,66,67,菌斑细菌密度21011个 / g2000亿个 / g (200 billions / g)固体培养基上细菌菌落的细菌密度液体培养基培养细菌后离心沉淀的细菌密度,68,（二）菌斑基质成分： 水 基质 无机物：钙. 镁 .磷. 钠. 钾. 铁.
22、 氟 固体 有机物：类1. 糖类：葡萄糖、蔗糖、多糖2. 蛋白质类：免疫球蛋白、白蛋白、乳铁蛋白，氨基酸 及糖蛋白（粘多糖） 3. 酶类：溶菌酶、淀粉酶、水解蛋白酶4. 脂类：少量脂糖及磷脂 5. 代谢产物：乳酸、甲酸、乙酸、氨、吲哚、甲硫醇,69,（三）菌斑基质成分的变化：,70,三、菌斑分类和细菌成分（ Classification of plaque and components of bacteria ）菌斑分类（）： 龈上菌斑（supra gingival plaque）： 光滑面、邻面、 窝沟。 龈下菌斑（sub gingival plaque） 附着性：附着于牙根表面； 非附着性
23、：不附于牙根表面，游离在深牙 龈沟或牙周袋，常与上皮接触。,71,菌斑分类： 龈上菌斑龈缘菌斑（gingival margin plaque）龈下菌斑,72,73,四、菌斑致病的特点： 菌斑作为寄居在牙齿表面和牙周袋内的微生 物膜，是口腔常居菌群的存在形式。成熟菌斑有 结构特征。通常菌斑处于附着形成、清除、再形 成的动态过程。菌斑与局部环境以及宿主间保持 着生态平衡。如果菌斑内某些菌群出现异常增殖， 并产生毒性物质，使口腔组织受损而最终导致疾 病。,74,五、菌斑与口腔疾病 1利于菌斑滞留区域多为龋及牙周病易感区。 2. 疾病发生早期及进展期，菌斑内致病菌菌群 比例及数量明显增加, 成为优势菌。 3. 菌斑致病菌产生对牙体及牙周组织有害的毒 性物质。消除致病细菌及毒素，疾病得到改 善。 4. 菌斑引起疾病属于内源性感染。其病原菌多 数属于条件致病菌。有多因素、多菌种、多 毒性特点。,75,一、口腔生态系 重点要求： 口腔生态系影响因素（Eh为主，概念和数值） 细菌分类（根据细菌生长与氧的关系） 口腔生态系内微生物之间的协同和拮抗作用（阐述） 一般了解： 口腔生态系的构成及特点； 二、牙菌斑 重点要求： 牙菌斑形成过程 牙菌斑化学组成及其变化 菌斑分类和细菌成分（理解） 一般了解： 牙菌斑的分类及细菌成分 菌斑致病的特点,
