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为探究电子烟（E-cig）气溶胶对口腔微生物群落的影响，研究人员结合非靶向代谢组学、元转录组学和荧光显微镜技术开展研究。结果发现 E-cig 暴露会改变口腔微生物代谢、基因表达和生物膜结构，这为揭示 E-cig 危害口腔健康的机制提供了依据。
在当今社会，电子烟的使用日益普遍，尤其在年轻人中，它就像一个 “隐形杀手”，悄然威胁着人们的健康。以往的研究虽已表明电子烟会影响人体疾病的病理生理过程，但对于电子烟如何改变口腔微生物生态系统，以及其中的具体机制，科学界仍知之甚少。为了揭开这层面纱，来自美国密歇根大学牙科学院牙周病学与口腔医学系等多个研究机构的研究人员展开了深入研究，其成果发表在《npj Biofilms and Microbiomes》上。
此次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。在分析电子烟气溶胶化学成分时，采用气相色谱 - 质谱联用技术（GCMS）；构建多物种生物膜模型模拟口腔微生物环境；利用核磁共振光谱（NMR）和捕获离子淌度谱串联飞行时间质谱（TIMS - TOF）进行细菌代谢组学分析；通过 RNA 分离、元基因组测序等技术探究基因表达变化；借助共聚焦激光扫描显微镜结合 IMARIS 软件分析生物膜拓扑结构；还收集临床样本，利用 TIMS - TOF 分析唾液代谢组。
研究结果
- 电子烟气溶胶的化学成分：通过 GCMS 分析，研究人员发现含尼古丁和不含尼古丁的电子烟气溶胶成分差异较大。在检测出的众多化合物中，有 12 种被认定为 “危险化学品”，8 种存在 “警告” 标识，15 种高浓度摄入或吸入有害。
- 口腔细菌对电子烟气溶胶的代谢：研究表明，口腔细菌能代谢电子烟气溶胶。代谢产物的生成在暴露 1 小时内居多，且多数可识别代谢物属于人类暴露组。主成分分析（PCA）显示，尼古丁浓度和生物膜多样性是代谢组变化的来源，不同生物膜暴露于电子烟气溶胶后代谢物多样性增加。此外，机器学习算法可根据代谢物特征区分生物膜组成和蒸汽类型。
- 电子烟诱导群体感应调节的基因表达：研究人员发现电子烟能诱导口腔生物膜中群体感应（QS）调节的基因表达。元转录组分析显示，暴露于电子烟气溶胶后，大量基因上调，其中许多与 QS、生物膜形成和甘油代谢相关。不同生物膜类型中，基因表达变化存在差异，且代谢物与转录本之间存在显著相关性。
- 电子烟暴露改变生物膜拓扑结构：共聚焦激光扫描显微镜观察发现，电子烟暴露 1 小时内会增加生物膜表面积，随后下降。暴露后，共生生物膜的表面体积比、平均生物量和扩散距离显著增加，表明生物膜结构发生了适应环境的改变。
- 电子烟使用者唾液代谢组特征：对电子烟使用者唾液代谢组分析发现，其代谢组特征与体外病原体丰富生物膜对含尼古丁气溶胶的代谢相似，且能与双用者和前吸烟者区分开来。
在本次研究中，研究人员通过多组学和成像技术相结合的方式，全面揭示了电子烟气溶胶对口腔微生物群落的影响。研究表明，口腔细菌可代谢电子烟气溶胶，产生多种化合物，这些化合物会改变口腔微生物生态系统的结构和功能。群体感应在细菌应对电子烟诱导的应激中起关键作用，不同生物膜对电子烟的反应不同，共生生物膜可能通过产生胞外基质和重构空间结构来抵御应激，而病原体丰富的生物膜则表现出抗菌耐药性增强等变化。这一研究为深入理解电子烟对口腔健康的危害机制提供了重要依据，也为后续制定相关预防和干预措施指明了方向。不过，该研究存在一定局限性，如体外生物膜模型与实际口腔环境有差异，未来还需进一步开展体内研究，以更全面地揭示电子烟对口腔健康的影响。
