人类与细菌的基因差异塑造口腔微生物群与健康

为何口腔的隐形世界至关重要

你的口腔是一个繁忙的微生物城市，这些微生物帮助分解食物、防御入侵者；当平衡被打破时，它们也会导致龋齿和牙龈疾病。本研究提出了一个看似简单但意义深远的问题：这座微观城市有多少是由你的DNA塑造的，又有多少是由微生物自身的DNA决定的？通过对来自1.25万多人的唾液中人类与细菌基因组同时测序，作者表明，遗传决定的唾液化学成分和细胞表面的糖链有助于决定哪些微生物能繁荣生长——进而影响谁更可能脱牙或依赖假牙。

对口腔微小居民的大规模考察

研究者重用了来自唾液的全基因组测序数据，不仅读取人类DNA，还捕获来自细菌、真菌及其他微生物的零星读段。从12,519名参与者中，他们构建了迄今为止最大的口腔微生物图谱，追踪了645种微生物，其中439种为常见物种。他们发现年龄是决定这些群落如何变化的主要因素：随着乳牙/恒牙萌出和饮食扩展，儿童期多样性迅速上升，随后在晚年逐渐下降。相比之下，性别、遗传谱系和自闭症诊断对物种组成与丰度的影响仅为中等或有限。

调节口腔环境的基因差异

为了了解人类遗传如何塑造这一微观群落，团队在数百万个遗传变异中扫描与整体微生物组模式的关联。他们发现了人类基因组中11个关键位点，常见变体与口腔微生物差异密切相关。其中若干位点落在控制唾液化学成分的基因上。一个是AMY1，编码唾液淀粉酶，即在舌面开始消化淀粉的酶；其他则编码丰富的唾液蛋白或免疫反应的门控因子。另有两个基因，ABO和FUT2，决定了装饰口腔细胞表面和分泌蛋白的复杂糖类（与血型相关）。这些糖既可作为食物，也可作为许多微生物的停靠位点，因此这些基因的微小DNA变化可以改变不同细菌物种之间的平衡。

从唾液化学到牙齿丧失

最引人注目的是AMY1的故事。人们在该基因的拷贝数上差异很大，从两拷到三十多拷不等，每增加一拷大致会提升唾液中淀粉酶的水平。更高的拷贝数与数十种细菌物种的系统性变化相关，导致群落组成为阶梯式变化。利用英国生物样本库（UK Biobank）和美国“All of Us”计划的数据，作者还显示更多的AMY1拷贝数与佩戴假牙或全口缺牙的概率相关，但与体重无关。两个罕见的编码变异在AMY1中与假牙尤其强相关，表明口腔中淀粉分解方式的细微变化可能通过长期改变局部微生物群，从而逐步损害牙齿。

微生物对我们糖类的适应

人类DNA只是故事的一半——细菌也在进化。通过检查细菌基因覆盖度如何随人类变体升降，团队定位了18个微生物基因组中68个小区域，这些区域似乎会根据宿主基因型的不同被获得或丢失。其中一个突出例子是在某些Prevotella菌株中的一种糖苷水解酶基因。那些口腔细胞呈现大量A型血型糖并能将这些糖分泌到唾液中的人，更可能携带具有该酶的Prevotella，该酶似乎专门切割并利用这些A型修饰。其它区域编码粘着在表面的粘着蛋白（adhesins），帮助细菌附着于被糖基化的宿主蛋白。这些粘着蛋白在携带功能性FUT2（能产生分泌型血型样糖）的个体中富集，暗示宿主糖型模式与细菌附着工具之间存在紧密的共同适应。

对日常口腔健康的意义

简而言之，这项工作表明我们的基因帮助为口腔微生物“摆好餐桌”——控制它们可以进食或附着的糖与蛋白——而微生物则通过调整自身基因组来利用这些资源。某些人类变体与微生物适应的组合与龋齿和牙齿丧失相关，尤其是通过以唾液淀粉酶为起点的路径。对非专业读者而言，这一信息表明口腔健康不仅仅关乎刷牙和饮食；还有一种遗传决定的化学景观，会偏向某些口腔细菌。理解这些基因—微生物伙伴关系最终可能引导更精确的龋齿预防措施，比如定制化益生菌或旨在将口腔生态系统重新推向更健康平衡的干预手段。

引用: Kamitaki, N., Handsaker, R.E., Hujoel, M.L.A. et al. Human and bacterial genetic variation shape oral microbiomes and health. Nature 651, 429–439 (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-025-10037-7

关键词: 口腔微生物组, 人类遗传学, 唾液淀粉酶, 龋齿, 宿主—微生物相互作用