Microbiology of periodontal diseases

第四节 牙周致病菌Section 4. periodontal pathogen

Principal Putative periodontopathogenic bacteria

Putative bacteria related periodontal diseases

伴放线放线杆菌 局限性侵袭性牙周炎

牙龈卟啉单胞菌 慢性牙周炎

证据充分致病菌

福赛坦氏菌 慢性牙周炎

中间普氏菌

妊娠期龈炎、急性坏死溃疡性龈炎、慢性牙周炎

具核梭杆菌 急性坏死溃疡性龈炎、慢性牙周炎

粘放线菌 慢性龈炎

中等证据致病菌

齿垢密螺旋体 急性坏死溃疡性龈炎

1. 伴放线放线杆菌（ Actinobacillus actinomycetemeomitans, Aa）与侵袭性牙周炎关系密切。 G-短杆菌，有的略弯曲，无芽胞、无动力，成单、成双或小堆状排列。微需

氧。

致病性和临床意义 根据血清学分类： a、 b、 c、 d、 e 五个血清型（ serotype ）国外报道为 b 型为侵袭性牙周炎最常见的血清型，我国以 c 型为主， b 型较少。

细菌表面有小的突起和无定形结构，还有菌毛等附着器，易于附着定植在牙周袋内，还能入侵牙龈组织。

1. 降低宿主抵抗力 唯一能分泌白细胞毒素（ leukotoxin, LTX ）的细菌。

2. 骨吸收作用 具有内毒素及破骨细胞激活因子等骨吸收因子，通过膜泡释放到菌外，造成牙槽骨的吸收与破坏。

3. 组织破坏作用 成纤维细胞抑制因子、胶原酶

Actinobacillus actinomycetemcomitans HK1651

临床意义 从局限型侵袭性牙周炎的牙周袋中分离出 Aa 的阳性率高达 97% ，而同一患者口腔的健康部位、慢性牙周炎患者或健康者检出率低于 20% 。经过有效的牙周治疗后，该菌消失或极度减少。

Aa 很可能是局限型侵袭性牙周炎的重要病原菌

2. 牙龈卟啉单胞菌 (porphyromonas gingivalis, Pg)

Pg 是牙周病，尤其是慢性牙周炎病变区或活动部位最主要的优势菌，而健康龈沟内很少。 Pg的存在与牙周炎治疗后复发及病情继续加重有关。

G-无芽胞的球杆菌，有纤毛，专性厌氧。

致病性和临床意义

附着和凝集的有关因子 通过表面的纤毛、荚膜、外膜、膜泡和一些蛋白酶等 Pg能附着于颊粘膜、牙周袋上皮及菌斑中其他细菌的表面。

抵抗宿主先天性免疫系统 能阻断防御反应的关键步骤：•不能刺激内皮细胞产生选择素 E（ E-selectin），白细胞不能移出•抑制单核细胞产生白细胞趋化因子，逃避宿主的先天性免疫反应。•释放膜泡，分泌毒力因子，如牙龈素 gingipains 、胶原酶 collagenase 、内毒素 (LPS)等

多形性白血球移向血管壁过程

ATCC 33277

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ATCC ： American type culture Collection

美 国 典 型 物 保 藏 中 心 ， 又 称 美 国 模 式 典 型 物 收 集 中心， ATCC 是位于马里兰洲洛克菲勒的一家私营的，非赢利性组织。目前它可以提供以下物品：

细胞系（ 3000 种）；

细菌和噬菌体（ 15000 种）；

动植物病毒（ 2500 种）；

原生动物 1200 种以及重组物品等。

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福赛坦氏菌 (Tannerella forsythia， Tf)

生物学特性 G-梭形拟杆菌 ,两头尖细 ,中间膨大 ,属于拟杆菌。专性厌氧、生长缓慢、营养要求很高。因此不易培养，故对该菌的研究较少。致病性和临床意义 常在重度牙周炎附着丧失处的龈下菌斑中检出，常与牙龈卟啉单胞菌、齿垢密螺旋体或具核梭杆菌同时检出，吸烟者的检出率明显升高。

产生有意义的毒性产物和酶，导致牙周组织的损伤，目前该菌已被公认为重要的牙周致病菌之一，但在许多方面尚未作充分研究。

Anne C. R. Tanner

具核梭杆菌（ fusobacterium nucleatum,Fn）

是龈上菌斑、龈下菌斑、牙周袋及感染根管等口腔感染部位的优势菌，大部分临床研究表明， Fn检出数量、频率与牙周组织的炎症、破坏程度之间存在着正相关关系。

它是口腔坏疽性病变的主要病原菌，如急性坏死性溃疡性龈炎、牙源性颌面部感染等。常在与螺旋体、链球菌或福赛坦氏菌等混合感染中起协同作用。

生物学特性

G-无芽胞的梭形杆菌 ,两端尖锐 , 中间膨大 ,胞内常有 G+颗粒 ,模式株为 ATCC25586。专性厌氧。

致病性和临床意义 Fn拥有几种凝集素，能凝集人及绵羊红细胞，能粘附于上皮细胞和羟磷灰石表面。它即可与早期定植菌如链球菌、放线菌等共聚，又可与晚期定植菌如卟啉单胞菌、放线杆菌、螺旋体等共聚。 Fn能作用于甲硝唑，使其产生乙酰胺而失去抗菌作用，使伴随的 Pg得到保护而生长，提示 Fn在菌斑生物膜形成、细菌定植、混合感染的进展变化中起重要作用，在临床药物治疗中应注意这种抗药作用。 Fn有致病潜力，能产生内毒素，可引起组织的出血性坏死、抑制细胞生长和局部施瓦反应等毒性作用，还可产生蛋白酶、硫酸酯酶以及一些有机酸等，造成牙周组织的破坏。

中间普氏菌（ Prevotella intermedia, Pi）

生物学性状

G-，长短不一。模式株为 ATCC25611。专性厌氧。

致病性和临床意义

Pi有许多与 Pg类似的毒力因子，如荚膜、纤毛、内毒素，酸性和碱性磷酸酶、胰酶样蛋白酶、 IgA蛋白酶、 IgG蛋白酶及氨等，可造成牙周组织的破坏。

Pi与中度或重度牙龈炎、妊娠期龈炎、急性坏死性溃疡性龈炎和慢性牙周炎有关。

粘放线菌 (Actinomyces viscosus, Av)

口腔中存在着数量很多、种类复杂的放线菌，数量仅次于链球菌，是口腔正常群成员，主要定植在牙菌斑、牙石、龈沟、口腔粘膜和唾液等部位。临床和流行病学研究证实病原性放线菌可引起内源性感染，常形成有慢性肉牙肿、化脓、窦道的颈部放线菌，在感染根管和根尖肉芽肿也常分离到放线菌。近年来Av与牙周病关系的研究日益增多。

生物学特性

G+杆菌，可弯曲，末端膨大，长短不一，排列成X、 Y 和 V 形，模式株为 ATCC15987。兼性厌氧。

致病性和临床意义 粘放线菌 (Av)为可疑致龋菌，在动物实验中可引起仓鼠牙周炎和根面龋， Av是一种产酸菌，可利用葡萄糖、乳糖、麦芽糖和蔗糖，在有氧条件下乙酸产生量最多，在无氧环境下，终产物以乳酸为主，因此在厌氧环境中不能低估 Av的致龋能力；实验性龈炎形成过程中，菌斑内 Av比例增加，数量明显增多，其数目增多常发生在临床症状出现之前，提示可能在形成龈炎的初期起作用。

齿垢密螺旋体（ Treponema denticola,Td）Td常为人、动物体内共生或寄生的厌氧性螺旋体，形态上有时不呈螺旋体，而呈扁平波浪形，具复杂的抗原结构，能自主运动，多呈旋转运动。

生物学特性

Td为细长螺旋形细胞，末端尖削和稍弯，两根轴丝插入细胞的两端，几乎见不到从细胞末端伸出的轴丝，以颠簸的迅速移动方式运动，幼龄细胞沿它们的轴迅速旋转。

致病性和临床意义

位于牙和牙龈交界处，在牙周袋内氧张力低的部位定居，通过酸性粘多糖粘附于牙周上皮组织，产生一系列毒性物质，其致病机制尚无定论。•机械性穿入•致病性酶和侵袭性酶•抑制成纤维细胞•抑制免疫作用•螺旋体细胞壁具有内毒素样物质

第五章 牙周病宿主的免疫炎症反应和全身促进因素Chapter 5. immunity,inflammation and contributing factors of the host in periodontal diseases

宿主的炎症免疫反应是保护性的，防止局部感染发展为系统的全身性感染；然而，宿主组织的局部变化和破坏也可导致牙周病，与牙周炎的组织破坏有关。

牙周病的大多数组织损害是由于宿主对感染的应答反应引起的，而不是感染的微生物直接引起的。

Section 1. mechanism of periodontal defense system

牙周组织的防御机制

• 上皮屏障（ epithelial barrier ）• 吞噬细胞 (phagocytose)

• 龈沟液 (gingival crevicular fluid,GCF)

• 唾液 (saliva)

上皮屏障（ epithelial barrier ）• junctional epithelium / epithelial attachment

A collar of epthelial cells attached to the tooth surface and subepithelial connective tissue found at the base of the gingival crevice.

结合上皮是龈牙结合部的牙龈上皮组成部分 , 呈领圈状紧密附着于牙面 . 它独特的解剖位置使得其在组织内环境稳定和抵抗微生物及代谢产物中具有重要作用 . 研究表明 , 结合上皮的组织结构、代谢更新和免疫应答等方面在牙周防御反应中发挥着积极作用 .

上皮屏障 1. 结合上皮与牙齿表面连接形成上皮附着，构成机械

性 屏障，保护下方的结缔组织。 2. 结合上皮更新代谢快，侵入结合上皮的细菌随脱落

的 上皮细胞脱落。 3. 上皮细胞与细菌及代谢产物接触以交互方式应答 1）产生抗菌肽，控制入侵的微生物维持健康牙龈内 的微生态系 2）分泌 IL-8 、趋化因子、细胞因子等，吸引中性粒 细胞 3）加快更新，改变信号传导，改变细胞的分化和死 亡来达到组织平衡 4）朗格汉斯细胞及树突状细胞通过细胞因子将上皮 与后天获得性免疫连接一起

吞噬细胞 (phagocytose)

• 人类的吞噬细胞有大、小两种。 小吞噬细胞是外周血中的中性粒细胞

（ polymorphonuclear leukocyte, PMN）。 大吞噬细胞是血中的单核细胞 (monocytes) 和多种器官、组织中的巨噬细胞 (macrophages, Mφ ) ，两者构成单核吞噬细胞系统。

中性粒细胞（ PMN）：为第一道防线 伴有 PMN 数目减少或功能缺陷的全身 疾病如周期性白细胞缺乏症、掌跖角 化 - 牙周破坏综合征等患者常发生严重 牙周病 单核 -巨噬细胞：有些快速进展型牙周炎 伴有单核 -巨噬细胞趋化功能障碍

龈沟液 (gingival crevicular fluid,GCF)

是从牙龈结缔组织通过龈沟内上皮和结合上皮深入到龈沟内的液体，是一种炎症渗出液，主要成分与血清相似。

目前多认为 GCF量与炎症程度成正比 , 但不能说明牙槽骨的破坏程度 , 不能作为活动期的判断标准。

龈沟液的成分与口腔疾病的关系： GCF含有多种宿主反应因子和细菌因子等成分 , 在牙周炎症的发生发展中有重要意义。

龈沟液的作用：1.冲洗龈沟内的细菌等外来物质2.含有可以增进上皮附着于牙面的血浆蛋白3.具有抗微生物的成分4.所含补体可促进抗体的活化5.提供细胞的营养，也提供细菌的营养6.提供牙石矿化的矿物质 , 龋损的再矿化7.使游离龈紧贴牙面8.临床科研和诊断的手段

唾液 (saliva)1. 清洁功能：唾液的机械冲洗作用

2. 凝集功能：唾液薄膜，唾液蛋白参与了菌斑的形成

3. 杀菌功能：唾液中的抗菌成分：溶菌酶、过氧化物酶、乳 铁蛋白、分泌型免疫球蛋白（ SIgA 、 IgG 、 IgA）

4. 影响功能：唾液中其他蛋白质：富脯蛋白、富胱蛋白、粘蛋白、富组蛋白等对细菌的生态环境有一定影响。

5. 润滑功能：帮助吞咽6. 消化功能：唾液淀粉酶，初级消化7. 缓冲功能：釉的脱矿、再矿化、牙石的形成

肥大细胞是守卫机体门户的“哨兵”细胞

巨噬细胞是分布于全身各组织之中的“常住边防部队”

中性粒细胞是随血液循环的“野战部队”

T 和 B淋巴细胞是免疫系统的“现代化部队”

第二节 宿主的免疫炎症反应（ immune syste

m）

组织中的肥大细胞含有大量致密细胞颗粒（左）。 Crohn氏病患者肠粘膜组织的肥大细胞自发释放颗粒的内容物，留下许多细胞颗粒空穴（右）。

单 核 巨 噬 细 胞

单核细胞体积较大，蹄状核（左，普通光镜）。透射电镜显示其高尔基体发达、粒体丰富、胞浆颗粒明显（中）。扫描电镜显示腹腔巨噬细胞粘附于玻璃表面（右）。

在普通光学显微镜下观察 Giemsa染色血涂片，中性粒细胞呈淡藕荷色，多叶核，胞浆中含有大量的细胞颗粒。透射电镜下其胞浆颗粒清晰可辨。

免疫细胞是导致牙龈疾病的主要原因Immune cells put the teeth in gum disease

• 以前研究人员曾怀疑牙周病时骨质丢失和免疫细胞可能有关

• 福塞斯研究所（ Forsyth Institute ）的研究人员第一次在人类组织标本中证明了这一点。希望能够找到阻止骨质丢失的办法，从而改善牙周病患者的健康状况。

第三节 牙周炎发病中宿主和微生物的相互作用

Toshihisa  Kawai

研究的目的是要弄清在牙周病的情况下针对牙周细菌的免疫反应是起保护作用还是致病作用。

•  RANKL是调节破骨细胞的一种重要蛋白， RANKL主要导致炎症性骨质吸收。

• 牙周病骨质吸收时 RANKL的细胞来源？• 损伤的牙周组织的特点是大量 B 细胞和 T 细胞的浸润

• 即使 B 细胞产生了抗体以抵御细菌但是牙周病还是在进展。

• 牙龈组织中的 T 细胞和 B 细胞能够表达 RANKL• 缺失破骨细胞，细菌不能直接侵蚀和吸收骨质致骨质丢失而引起牙周病。

• 研究结果证明了免疫细胞在牙周病中是有害的这种理论是正确的。这是一个开创性的发现，因为这使得人们对牙周病有了一个全新的认识，同时还使人们重新认识免疫细胞。

Loe 等对斯里兰卡茶场工人 15 年的纵向观察

• 81% 人牙周病情缓慢加重，成为轻、中度牙周炎• 11% 人病情稳定而不加重• 8% 人牙周病情迅速加重， 40 岁时已缺失多个牙

第四节 牙周病的全身易感因素（ host contributing factors, susceptible factors ）

• 遗传因素（ genetic factors ）• 性激素 (hormone)• 吸烟 (smoking/tabacco use)• 有关的系统病（ systemic diseases ） 糖尿病（ Diabetes ） 吞噬细胞数目减少和功能的异常 艾滋病 (Acquired Immune Deficiency Syndrome, AIDS )

骨质疏松症 (Osteoporosis disease)

精神压力 (Mental pressure/stress)

遗传因素 (heredity)

牙周病不是遗传性疾病，但某些遗传因素可增加宿主对牙周病的易感性，是某些早发性和重度牙周炎的主要决定因素之一，能影响和改变宿主对微生物的反应，并决定疾病是否进展和严重程度。

白细胞粘附缺陷病

Down 综合征

Chediak-Higashi 综合征

掌跖角化 - 牙周破坏综合征（ Papillon-Lefevre syndrome,PLS）

低磷酸酶血症和缺触酶血症

单核细胞对脂多糖的反应性

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性激素(hormone)• 1. 牙龈是一些性激素的靶器官，牙龈细胞 中含雌激素、睾丸素的受体。• 2. 性激素及其代谢产物存在于牙龈组织 中，炎症时浓度增加。• 3. 血液和龈沟液中雌激素水平增高利于菌 斑中间普氏菌繁殖

吸烟 smoking/tabacco use ：1. 吸烟对牙周炎的影响：• 轻度吸烟者发生牙槽骨丧失的危险比值比（ OR） 3.25• 重度吸烟者发生牙槽骨丧失的危险比值比（ OR） 7.28• 吸烟与维护期牙周炎复发有关• 吸烟者牙周手术疗效较非吸烟者差2. 吸烟导致牙周炎的可能机制：•    1 ）改变中性粒细胞功能、减少血清 IgG、 IgM、 sIgA•    2 ）口腔卫生差，菌斑沉积多、牙石多•    3 ）影响成纤维细胞的生长•    4 ）抑制成骨细胞

Smoking and Periodontal Disease• Smoking may be one parameter to

use in deciding to treat refractory periodontitis in smokers with a systemic antibiotic therapy directed against smoking-associated periodontal bacteria.

• Smoking cessation seems to have a beneficial effect on periodontal health.

牙周袋的类型

• 根据牙周袋的形态以及袋底位置与相邻组织的关系分为两类– 骨上袋– 骨下袋

• 根据累计牙面的 情况分为三种类型

– 单面袋– 复合袋– 复杂袋

牙槽骨吸收• 与骨吸收有关的细胞由一系列因素来局部调

节，如 IL-1、 IL-6、 TNFα 、淋巴毒素（ lymphotoxin）。菌斑细菌释放脂多糖和其他产物到龈沟，刺激组织内的免疫细胞及成骨细胞释放炎症介质，激活的巨噬细胞和成纤维细胞分泌细胞因子和 PGE2 ，诱导大量的破骨细胞形成和牙槽吸收。巨噬细胞 PGE2 致炎作用，毛细血管通透性增加，介导骨骨吸收

促进牙槽骨吸收的局部因素

炎症：水平性骨吸收（ horizontal resorption）

颌创伤：垂直性骨吸收 (vertical resorption)

•牙槽骨破坏形式–水平型吸收 --- 骨上袋（ supragingival pocket ）–垂直型吸收 --- 骨下袋（ intrabony pocket ）

•一壁骨袋•二壁骨袋•三壁骨袋•四壁骨袋•混合壁袋

–凹坑状吸收–其他

骨下袋类型

凹坑状吸收指牙槽间隔的骨嵴顶吸收，其中央部分破坏迅速，而颊舌侧骨质仍保留形成弹坑状或火山口状缺损

牙松动和移位

• 牙松动原因1. 牙槽嵴吸收2. 合创伤3. 牙周膜的急性炎症4. 牙周膜翻瓣手术后5. 女性激素水平变化

牙周病的活动性

牙周炎是一组病因、疾病进展和对治疗反应不同的疾病，但它们的临床症状、组织病理学和超微结构的表现、组织破坏的途径以及愈合和再生方式是很类似的。

牙周炎活动性（ periodontal disease activity）

静止期（ quiescence ）与加重期 (exacerbation)交替出现。

Necrotizing Ulcerative Periodontitis

Prominent changes in

gingival contour are

associated with tissue

necrosis and loss of

periodontal attachment

and bonePhotograph courtesy of Dr. Valli I. Meeks, Baltimore, MDPhotograph courtesy of Dr. Valli I. Meeks, Baltimore, MD