生理相关性牙龈组织模型中宿主-微生物组长期互作机制的突破性研究

本研究针对口腔微生物组与宿主长期互作机制的研究空白，开发了首个支持7天共培养的生理相关性牙龈组织模型（OTM）。通过整合解剖学结构、唾液动态模拟和口腔卫生干预，研究人员证实该模型可维持宿主屏障完整性（TEER>300Ω/mm）、保留健康微生物群落多样性（Shannon指数>3.5），并揭示hBD-2抗菌肽的动态分泌规律及IL-1β/IL-10的时序性炎症调节网络。这项发表于《npj Biofilms and Microbiomes》的成果为口腔-全身疾病关联研究提供了革命性体外平台。

　　

口腔作为人体第二大微生物栖息地，其菌群失衡与阿尔茨海默病、关节炎等全身性疾病密切相关。然而传统培养方法难以模拟牙龈沟的解剖微环境，导致宿主-微生物互作研究长期局限于24小时内。美国马萨诸塞大学洛厄尔分校（University of Massachusetts Lowell）的M. Adelfio团队突破性构建了三维人源化牙龈模型，首次实现健康状态下宿主与口腔微生物组的7天稳态共培养。

研究采用三大核心技术：1）丝蛋白基解剖支架模拟牙龈沟氧梯度（上中下层氧分压梯度达15%）；2）定制生物反应器提供生理性唾液剪切力（1 mL/min）；3）PMA（propidium monoazide）活菌DNA富集技术确保16S rDNA测序准确性。8名健康捐赠者的龈下菌斑样本经模块化分析显示4个特征性菌群网络。

宿主-微生物组互作的早期响应

模型接种后24小时即出现典型防御反应：hBD-2分泌量激增2.3倍（p<0.05），同时IL-1β等促炎因子短暂升高。透射电镜显示Syto9标记的活菌在支架孔隙中形成跨区域生物膜桥接结构。

长期稳态维持机制

7天培养后：1）上皮屏障完整性（E-Cadherin+）保持稳定（TEER p=0.8）；2）微生物存活率达77.8%（流式细胞术）；3）LEfSE分析发现TM7菌门（Saccharibacteria）在低氧区显著富集（LDA>4）；4）Veillonella parvula与Streptococcus mitis呈现强共生关系（Spearman=0.66）。

空间异质性特征

Aitchison距离分析显示：上层好氧菌Aggregatibacter占比达18%，显著高于中下层（p<0.01）；而严格厌氧菌Gemella在下层占比提升3.7倍。这种分布模式与临床龈沟氧梯度高度吻合。

该研究开创性地证实：解剖结构驱动的微环境异质性是维持口腔生态平衡的关键。模型成功保留了83%的初始菌种多样性，并首次在体外重现了IL-1RA对过度炎症的负调控机制。未来该平台可用于：1）鉴定牙龈炎早期生物标志物；2）评估益生菌干预效果；3）解析口腔-肠脑轴机制。研究团队计划进一步引入免疫细胞（中性粒细胞/巨噬细胞）以完善炎症消退过程的模拟。

（注：全文数据源自原文Figure 1-7及Supplementary Figures，所有菌名、分子标记物均保留原始命名规范，如hBD-2代表human beta-defensin 2，TEER为TransEpithelial Electrical Resistance缩写）