2022年1月4日整理发布：生活在我们口腔内的微生物，统称为口腔微生物组，以许多尚未完全了解的方式影响我们的整体健康。一些细菌会引起炎症，导致牙周炎和其他全身性疾病，如心血管疾病和糖尿病。其他口腔生物与某些类型的癌症有关。科学家们正在努力了解这些微生物如何与彼此以及我们的身体相互作用，以梳理它们在健康和疾病中的各自作用。

在我们口腔内的多种细菌物种中，有一组属于候选门辐射(CPR)。这些虫子特别神秘，因为它们超小，与宿主细菌采用独特的共生生活方式，而且大多数还没有被科学家培养并在实验室中进行研究。CPR中唯一需要深入检查的细菌是一组名为TM7的细菌，由福赛斯研究所研究员何雪松博士于2014年首次培养。

为了更好地了解这些难以捉摸的细菌，He博士和他的合作者华盛顿大学的JeffreyS.McLean博士开发了一种新的模型系统，该系统使用第一个分离的人类口腔TM7菌株TM7x及其宿主细菌，溶牙放线菌。研究人员使用该模型系统对这些微小细菌进行了实验研究，测试了关于TM7如何适应人类体内的假设，并提供经验数据来证实之前的基因组研究。他们的研究结果今天发表在《国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。

科学家们在许多不同的环境中发现了TM7，包括土壤、地下水和其他哺乳动物的身体。研究表明，虽然总体上保持了非常相似的基因组，但在人类口腔中发现的TM7与其他环境中的TM7不同，因为它们获得了编码精氨酸脱亚胺酶系统或ADS的基因簇。

“这让我们很感兴趣，因为在这组基因组已经很小的微小细菌从环境过渡到哺乳动物时，似乎很少发生基因组变化，”麦克莱恩博士说。

研究人员假设TM7获得ADS作为一种进化优势，以帮助它们在人类口腔中适应和生存。为了验证这一假设，该研究的第一作者Jing"Janet"Tian博士使用该模型系统通过实验研究了ADS对TM7x及其宿主细菌的功能和影响。她发现ADS帮助TM7x分解精氨酸，这一过程会产生化合物三磷酸腺苷(ATP)和氨。增加的ATP和氨丰度增加了TM7x的感染性或繁殖能力，从而使TM7x受益。它还保护TM7x及其宿主细菌免受酸胁迫，由于细菌以膳食碳水化合物为食并代谢膳食碳水化合物时产生的酸，微生物经常在人类口腔中遇到这种情况。

最终，实验表明TM7x能够在实验环境中存活的时间比不添加精氨酸的时间更长，这要归功于ADS。

“目前对CPR细菌的大多数研究都是基于独立于培养的基因组方法。使用这个TM7细菌模型系统，我们能够直接测试从基因组分析中产生的假设，这有助于将CPR研究领域从以基因组为中心的对假设驱动研究的研究，以更好地了解它们的生物学，”何博士说。

“通过TM7编码的ADS产生氨会提高人体口腔微环境的pH值，这对TM7在龋齿发展中的作用提出了一个有趣的问题，”北京大学医院儿科牙医田博士说。口腔医学博士，福赛斯访问学者。在之前对儿童龋齿的研究中，田博士发现，在治疗龋齿后，TM7的丰度显着增加。“我们认为这表明TM7可能与无龋状态更相关，我们正计划在这方面做更多的研究，”田博士说。

这项研究还增加了越来越多的证据，表明TM7细菌可能比研究人员最初认为的更能保护口腔健康。例如，发现牙周病患者口腔中TM7的丰度急剧增加，这使科学家们假设细菌导致了这种疾病。但最近由Forsyth的BatbilegBor博士领导的一项研究显示出相反的效果——TM7减少了小鼠模型中的牙周炎症和骨质流失。

“我们仍处于了解这些超小型寄生细菌的许多不同类型如何影响健康和疾病的早期阶段，我们基本上只是在人类中发现这些细菌，”麦克莱恩博士说。

“这就是为什么拥有一个细菌模型系统如此重要的原因，它不仅可以更好地了解TM7的独特生活方式，而且可以通过实验测试基于基因组研究或临床观察的假设是否真的成立，”何博士说。“现在，我们为TM7提供了一个可操作的模型系统，这确实是一个主要优势。”