文章摘要理解口腔微生物与宿主细胞之间的相互作用，对于揭示口腔疾病的发病机制及其对全身健康的潜在影响非常重要。然而，现有的体外共培养模型无法同时满足哺乳动物细胞和厌氧菌的生长条件，限制了对它们相互作用的全面研究。本研究开发了一种非对称气体共培养系统（asymmetric gas coculture system），通过分别维持牙龈上皮细胞的常氧和厌氧菌的厌氧条件，模拟口腔微环境。以关键口腔病原体具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）为主要测试对象，该系统能够保持细菌活性，并支持端粒酶永生化牙龈角质形成细胞（telomerase-immortalized gingival keratinocytes）的完整性。此外，该模型还能够支持更氧敏感的口腔病原体牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）的生长。这种共培养平台为研究口腔微生物致病机制和筛选治疗药物提供了一种生理相关的研究方法，有助于推进口腔和全身健康研究。
研究内容简介
口腔微生物与宿主细胞之间的相互作用是口腔健康和疾病的关键因素。口腔微生物群落复杂多样，其中某些厌氧菌如具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）和牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）与牙周病等口腔疾病密切相关。这些微生物不仅影响口腔局部的免疫反应，还可能通过炎症途径影响全身健康。然而，现有的体外共培养模型在模拟口腔微环境方面存在显著局限性，尤其是无法同时满足哺乳动物细胞和厌氧菌的生长需求，导致对它们相互作用的研究受到限制。
本研究旨在开发一种新型的非对称气体共培养系统，以更准确地模拟口腔微环境，研究口腔微生物与宿主细胞之间的相互作用。
图1.利用永生化牙龈上皮细胞系构建
非对称气体共培养系统本研究开发的非对称气体共培养系统通过分别为牙龈上皮细胞和厌氧菌维持常氧和厌氧条件，成功模拟了口腔微环境。
图2.三种具核梭杆菌菌株在常氧和非对称气体共培养条件下对牙龈角质形成细胞的不同影响
图3.非对称共培养系统支持氧敏感厌氧菌牙龈卟啉单胞菌与牙龈角质形成细胞单层共同培养
实验中，使用端粒酶永生化牙龈角质形成细胞（telomerase-immortalized gingival keratinocytes）作为宿主细胞模型，并以具核梭杆菌（Fusobacterium nucleatum）为主要测试对象。结果表明，该系统不仅能够保持细菌的活性，还能支持宿主细胞的完整性，并显著增强了细菌的侵入能力、细胞内细菌负荷以及宿主的促炎反应。
此外，该系统还能够支持更氧敏感的牙龈卟啉单胞菌（Porphyromonas gingivalis）的生长，并精确评估抗生素对细胞内病原体的疗效。本研究的贡献在于提供了一种生理相关的平台，用于研究口腔微生物致病机制和筛选治疗药物。未来的研究方向将包括进一步优化该系统，以模拟更复杂的口腔微生物群落与宿主细胞的相互作用，并探索其在个性化医学和新型治疗策略开发中的应用潜力。
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