《eBioMedicine》：Oral microbiome perturbations link periodontal health to cognitive ageing in a large community cohort
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为探索口腔-大脑轴的关联机制，研究人员在社区队列中开展了一项横断面研究，将牙周临床检查、唾液微生物组分析与认知评估相结合。结果显示，五种牙周指标与认知功能呈负相关，并鉴定出10个认知相关微生物属、21条功能通路及2个共生模块。研究表明，包括硝酸盐还原类群和密螺旋体驱动的炎症模块在内的11个微生物特征，可能部分介导了牙周健康与认知功能之间的关系，从而为通过维护口腔健康和微生物稳态来早期预防认知衰退提供了潜在靶点。
认知障碍和痴呆症是全球性的重大健康挑战，在中国尤为突出，这与人口快速老龄化密不可分。尽管遗传因素在疾病易感性中扮演了一定角色，但越来越多的证据强调了生活方式和其他可调节因素在塑造认知轨迹中的关键作用。在这些因素中，口腔健康——一个在神经退行性疾病研究中长期被忽视的领域——正逐渐显现为一个具有影响力且可控的决定因素，为早期干预和维持认知功能提供了有前景的机会。特别是考虑到中国普遍较差的口腔健康状况，口腔相关干预的潜在影响可能更为显著。
流行病学证据不断支持口腔健康与认知结果之间存在关联，其中牙周状况是这一关系的核心要素。牙周炎可能通过释放促炎介质引发全身性的炎症级联反应，对多种系统性疾病产生不利影响，并可能导致大脑中的神经炎症和淀粉样蛋白沉积。与此同时，口腔卫生习惯欠佳、牙齿缺失或更严重的牙周炎，通常与较低的认知表现和认知衰退风险升高相关。相反，结构化的口腔护理已被证明可以改善牙周状态并减少炎症。虽然因果关系仍有待证实，但这些发现共同强调了牙周健康可能是认知轨迹中一个潜在的可调节因素，这促使研究者对连接口腔与大脑健康的生物学机制愈发感兴趣。
在众多连接牙周健康与认知功能的潜在机制中，微生物失调被认为是一条核心途径。多项证据已将口腔菌群失调与认知障碍联系起来。在阿尔茨海默病（Alzheimer's disease, AD）患者的大脑组织中检测到了几种口腔病原体和毒性蛋白酶。针对特定口腔细菌的血清抗体水平在认知障碍个体中发生改变。此外，多项研究报告了不同认知状态下，口腔微生物多样性、特定类群和代谢物谱的改变。然而，大多数现有证据来自病例对照或小样本研究，很少有研究在大规模的社区人群中整合牙周指数、口腔微生物组谱和认知评估。
基于此，研究人员在大型社区队列“泰州影像研究（Taizhou Imaging Study）”中，整合了临床牙周检查、认知评估和唾液微生物组测序，进行了一项综合研究。该研究旨在：识别与认知表现相关的牙周指数；系统性地描述口腔微生物组、牙周指数和认知功能之间的关联；通过中介分析探索牙周健康与认知之间潜在的微生物组介导通路，从而为理解口腔-大脑轴提供机制性见解。
研究主要方法概览：本研究为横断面设计，基于“泰州影像研究”社区队列，纳入1157名参与者，这些参与者均接受了全面的牙周检查、唾液微生物组16S rRNA基因（V3–V4区）测序以及认知功能评估。认知功能评估采用了标准化神经心理学测试组合，覆盖全局认知、记忆等多个领域，并根据诊断标准将参与者分为认知正常、轻度认知障碍或痴呆。牙周评估根据WHO标准进行，并定义了牙周炎的严重程度。唾液样本经DNA提取后进行扩增子测序，数据处理、分类学和功能分析在QIIME2、Tax4Fun2等平台进行。统计分析使用了β回归模型评估牙周与认知的关联，使用MaAsLin3识别与认知相关的微生物特征，并使用SCNIC进行微生物相互作用网络分析，最后通过中介分析探索微生物特征在牙周与认知关系中的可能介导作用。所有分析均调整了年龄、性别、教育、APOEε4等位基因携带状态、吸烟、饮酒、每日刷牙频率等多种混杂因素。
研究结果
1. 参与者特征与牙周状态和认知表现的关联
研究纳入的1157名参与者中，认知障碍（轻度认知障碍或痴呆）的参与者通常年龄更大、教育水平更低、刷牙频率更低且缺失牙齿更多。β回归模型分析显示，在九项牙周健康指标中，有五项与认知表现呈负相关，包括牙石位点百分比、平均临床附着丧失、探诊深度≥5 mm的位点比例、临床附着丧失≥4 mm的位点比例以及牙周炎严重程度。这些关联在敏感性分析中保持稳健。
2. 不同牙周和认知状态下的口腔微生物组特征
唾液微生物组在门水平上以拟杆菌门、芽孢杆菌门、假单胞菌门和放线菌门为主。全局分析显示，牙周炎严重程度与α多样性（香农指数、辛普森指数、皮卢均匀度指数和Chao1指数）增加以及β多样性的显著差异相关。尽管α多样性在认知状态间无差异，但β多样性分析显示，认知正常个体与认知障碍（轻度认知障碍或痴呆）个体的微生物群落结构存在显著分离。线性判别分析进一步揭示了在不同牙周炎严重程度和认知状态组别中显著富集的特定微生物类群，例如，在轻度/无牙周炎组和认知正常组中富集的嗜血杆菌、罗氏菌，以及在重度牙周炎组和痴呆组中富集的密螺旋体、中间普雷沃菌、牙龈卟啉单胞菌等。
3. 与牙周和认知状态相关的口腔微生物特征
MaAsLin3分析识别出63个与牙周指标显著相关的微生物属，以及10个与认知功能显著相关的属。例如，密螺旋体、Solobacterium与牙周炎症增加呈正相关，而嗜血杆菌、罗氏菌、TM7x则与更好的牙周和认知表现呈负相关或正相关。功能分析揭示了70条与牙周健康相关的通路和21条与认知相关的通路。与牙周炎相关的通路涉及细菌定植、运动和免疫激活，而与认知表现正相关的通路包括FoxO信号通路等。
4. 连接牙周与认知特征的微生物共生模块
通过SCNIC分析构建了17个物种水平的共生模块。其中，9个模块与牙周健康指标相关，2个模块与认知功能相关。例如，模块M4（富含齿垢密螺旋体、Treponema amylovorum、Treponema medium）与更差的牙周状态和较低的MMSE（Mini-Mental State Examination）评分相关，是一个促炎症模块。而模块M8（包含副流感嗜血杆菌、Neisseria subflava等）与更好的牙周和认知特征相关，被认为是一个硝酸盐还原模块。
5. 口腔微生物组在牙周-认知关联中的介导作用
中介分析探讨了口腔微生物特征是否介导了牙周健康与认知之间的关联。研究发现，包括关键菌属、功能通路和共生网络模块在内的11个微生物特征，在牙周状态与认知评分之间形成了24条显著的中介路径。其中，TM7x、嗜血杆菌、M8模块等表现出保护性的介导效应，而密螺旋体、M4模块等则表现出不利的介导效应。这些介导特征涉及核糖体生物合成、磷酸酯代谢、炎症信号传导和氮代谢等功能通路。
结论与意义
这项大型社区横断面研究结果表明，牙周健康指标与认知功能呈负相关，口腔微生物组的改变——包括促炎类群的富集、硝酸盐还原共生菌的耗竭以及氧化应激相关功能通路的激活——可能在牙周健康与认知功能的关系中起到部分介导作用。研究揭示了一个由密螺旋体等驱动的促炎症微生物联盟，以及一个由副流感嗜血杆菌等硝酸盐还原菌组成的保护性微生物模块，分别与不良和有益的认知结果相关联。功能分析进一步支持了牙周炎症可能通过促进全身性氧化应激和神经炎症过程，进而加剧认知衰退的潜在机制。
本研究的发现支持了“口腔-大脑轴”存在合理的机制联系，并强调了牙周健康和口腔微生物稳态作为认知障碍早期预防和干预策略的潜在靶点。尽管横断面设计无法推断因果关系，但这项整合了详细表型、多变量分析和网络分析的研究，为在真实世界人群中探索口腔与大脑健康的关系提供了坚实的证据框架。未来需要通过纵向和干预性研究，以及整合炎症谱和神经影像等多组学数据，进一步阐明口腔-大脑轴的机制，并验证通过维护口腔健康来支持大脑健康的转化潜力。
