电子烟使用行为对龈下微生物组功能变化的影响：多组学整合分析揭示口腔健康风险新机制

《Scientific Reports》：The impact of vaping behavior on functional changes within the subgingival microbiome

本研究针对电子烟(ENDS)使用对口腔健康的影响机制尚不明确的问题，通过结合吸烟行为拓扑分析、龈下微生物组测序、唾液代谢组学及挥发性有机物(VOCs)检测，首次系统揭示了高吞吐量电子烟使用通过改变微生物群落结构（如减少Capnocytophaga、增加Fusobacterium）和代谢通路（如脂质代谢紊乱、炎症通路激活），显著提升牙周病风险。研究为电子烟相关口腔疾病的早期干预提供了分子靶点与理论依据。

　　

随着电子烟（Electronic Nicotine Delivery Systems, ENDS）在全球范围内的普及，其潜在健康风险引发广泛关注。传统吸烟是牙周病的明确危险因素，但电子烟通过加热雾化含尼古丁、丙二醇、香料等成分的液体产生气溶胶，其对口腔微生态的影响机制仍不清晰。尤其是个体吸烟行为（如单次吞吐量、频率）如何调控口腔微生物组功能及宿主代谢反应，尚未有研究系统揭示。这一问题对理解电子烟相关口腔疾病（如牙龈炎、牙周炎）的发病机制至关重要。

为填补这一空白，研究团队在《Scientific Reports》发表论文，首次整合电子烟使用行为拓扑分析、龈下微生物组测序、唾液非靶向代谢组学和气溶胶挥发性有机物（Volatile Organic Compounds, VOCs）检测，旨在揭示电子烟使用如何通过微生物-代谢互作驱动牙周病风险。

研究招募70名18-35岁健康成年人，包括48名规律电子烟用户和22名非吸烟对照。通过临床验证的吸烟拓扑设备（CReSS）将电子烟用户按吞吐量分为低、中、高三组，采集龈下菌斑和唾液样本，结合16S rRNA测序（V3-V4区）、气相色谱-质谱（GC-MS）和高性能液相色谱（HPLC）技术，分析微生物组成、功能通路及代谢物变化。关键方法包括：基于社区牙周治疗需要指数（CPITN）的牙周筛查、微生物DNA提取与QIIME2流程分析、Tax4Fun2功能预测、非靶向代谢组学检测及xMWAS网络整合分析。

微生物组成变化与吸烟行为相关

研究发现，电子烟用户龈下菌斑中有益菌门Bacteroidota显著减少，而牙周病相关菌门Spirochaetota和Synergistota增加。在属水平，Capnocytophaga和Streptococcus等保护性菌群丰度下降，Fusobacterium和Saccharibacteria（TM7）等促炎菌群上升。这些变化在高中吞吐量用户中尤为显著，且微生物α多样性（Chao1指数）显著降低，表明高强度电子烟使用导致微生物群落稳定性受损。

功能通路富集提示代谢紊乱与炎症激活

通过KEGG通路预测，电子烟用户显著富集于氨基酸代谢、核苷酸代谢及外源物降解通路。中、高吞吐量组分别特异性激活药物代谢、苯甲酸降解和脂质调控通路（如花生四烯酸代谢、前列腺素合成）。唾液代谢组学进一步验证了尼古丁代谢物（如2,6-二羟基伪氧化尼古丁）与微生物 taxa（如Corynebacterium durum）的强相关性，提示电子烟成分可能直接调控微生物代谢方向。

多组学网络揭示宿主-微生物互作机制

xMWAS整合分析显示，电子烟使用形成以Streptococcus NA2、Actinomyces为核心节点的网络模块，关联脂代谢通路（如酰基肉碱穿梭、脂肪酸β-氧化）和炎症介质（如白细胞三烯C₄）。VOCs-微生物-代谢物三方网络中，甲苯、己醛等挥发性有机物与微生物群落结构及糖胺聚糖降解通路密切关联，表明电子烟气溶胶成分可能通过直接化学刺激驱动口腔微环境失调。

讨论与结论

本研究通过多组学整合策略，证实电子烟使用尤其高吞吐量行为可导致龈下微生物组向促炎表型转化，并通过扰动脂代谢、氨基酸代谢及外源物降解通路，加剧口腔免疫失衡。值得注意的是，中等吞吐量即可激活苯甲酸降解等适应性代谢通路，而高吞吐量则引发更广泛的代谢网络紊乱，提示存在剂量依赖性效应。尽管研究存在样本量有限、横断面设计等局限性，但其首次将吸烟行为拓扑与分子表型关联，为电子烟相关牙周病的早期生物标志物发现和精准干预提供了新视角。未来需扩大队列并结合纵向设计，进一步验证微生物-宿主互作在电子烟健康风险中的因果作用。