In vitro evaluation of tolerance ability of cross-kingdom biofilm towards oral dynamic fluctuations
跨界生物膜对口腔动态波动耐受能力的体外评价
来源：BMC Oral Health 2025, Volume 25, Article number 1216
《BMC口腔健康》，2025年，第25卷，文章编号1216
摘要
本研究探究变异链球菌与白色念珠菌组成的跨界双菌种生物膜对口腔环境胁迫的耐受能力。采用BioScreen系统检测浮游生长动力学，构建48小时生物膜后给予氧化、酸性、渗透压、热胁迫处理，通过菌落计数、荧光显微镜观察存活与结构，并检测基质形成、耐酸、抗氧化相关基因转录水平。结果显示共培养对数期延长，双菌种生物膜活菌数更高、胁迫后存活率更高、结构更完整，且相关毒力与应激基因显著上调。表明跨界生物膜通过上调基质与耐受基因，对口腔动态波动具有更强的耐受性。
关键词
变异链球菌；白色念珠菌；双菌种生物膜；跨界互作；应激耐受；口腔动态波动；毒力基因
研究目的
评价变异链球菌与白色念珠菌形成的跨界生物膜对口腔常见环境波动的耐受能力，阐明其协同耐受的分子机制。
研究思路
分别培养单菌种与双菌种浮游菌，检测生长动力学；构建48小时生物膜，进行氧化、酸、渗透压、热四种胁迫处理；比较存活菌落数、生物膜结构完整性；定量PCR检测基质合成、耐酸、抗氧化相关基因表达，解析协同耐受机制。
研究亮点
1 首次系统评价跨界生物膜对四种口腔环境胁迫的综合耐受能力。
2 证实双菌种生物膜比单菌种具有更强的胁迫存活率与结构稳定性。
3 揭示基质合成与应激耐受基因共同上调是高抗性的分子基础。
4 为儿童龋、根面龋等真菌‑细菌协同致病提供新机制解释。
可延伸的方向
1 在唾液模拟体系中验证跨界生物膜的应激耐受表型。
2 探究多菌种跨界群落对动态波动的适应性。
3 开发靶向基质合成或应激通路的防龋干预策略。
4 研究抗菌剂/抗真菌剂联合处理对跨界生物膜的清除效果。
5 分析不同pH、糖冲击下跨界生物膜的代谢与基因调控网络。
测量的数据及研究意义
1 浮游生长动力学OD600数据（图1A），显示双菌种共培养对数期延长、生物量更高。
2 生物膜不同时间点CFU计数数据（图1B、1C），证明双菌种活菌数显著高于单菌种。
3 四种胁迫处理后存活率CFU数据（图2A‑E），证实双菌种生物膜耐受显著更强。
4 活死染色荧光显微镜图像（图3），直观显示双菌种生物膜结构更完整、死菌更少。
5 基质与应激基因qPCR数据（图4A、4B），揭示gtfB/C、ftf、bcr1、hwp1、耐酸、抗氧化基因显著上调。
结论
1 变异链球菌与白色念珠菌跨界共培养可延长对数生长期，提升生物膜总量。
2 双菌种跨界生物膜对氧化、酸、渗透压、热胁迫均具有更高的耐受能力。
3 双菌种生物膜在胁迫下能维持更完整的三维结构与更高活菌比例。
4 基质合成基因与应激耐受基因共同上调是跨界生物膜高抗性的核心机制。
5 跨界互作通过增强环境适应性促进致龋生物膜的致病性与稳定性。
使用芬兰Bioscreen仪器测量数据的研究意义
使用Bioscreen C全自动生长分析仪对变异链球菌、白色念珠菌单培养与共培养物进行24小时连续OD600监测，每30分钟自动读数，精准获得浮游生长动力学曲线；客观量化共培养体系的延滞期、对数期时长、增殖速率与稳定期生物量，明确双菌种协同促生长效应，为跨界互作的表型判断提供标准化、无干扰、高重复性的定量依据，是本研究生长协同结论的核心实验支撑。