根尖生物膜细菌组成及干扰措施

常 蓓，赵春苗，于丁一 综述;余 擎 审校

(第四军医大学口腔医院，陕西西安 710032)

根尖生物膜细菌组成及干扰措施

常 蓓，赵春苗，于丁一 综述;余 擎 审校

(第四军医大学口腔医院，陕西西安 710032)

根尖生物膜是难治性根尖周炎迁延不愈的重要原因，目前关于根尖生物膜的细菌种类及其去除方法的研究较多，但有关细菌种类的研究结果不尽相同;其去除方法仅限于根尖显微手术。本文就根尖生物膜的形成及其干扰措施的研究现状作一综述。

生物膜;根尖生物膜;根尖外科手术

［牙体牙髓牙周病学杂志，2014，24(1):52］

［Chinese Journal of Conservativedentistry，2014，24(1):52］

生物膜是由原核生物多细胞聚合而形成的［1］，既可以静止于物体的表面也可持续发展［2］。细菌生物膜是细菌的一个共生系统，浮游的细菌一旦形成了生物膜，其生存能力以及对外界的抵抗能力均大大提高。这种由细菌及其分泌物形成的结构广泛存在于机体表面，且其形成与否不仅与细菌生存环境中的养分、温度、pH、渗透压、铁离子浓度等因素有关［3］;同时还与细菌自身的浓度、生长状态，以及鞭毛、菌毛等附加结构有关［4］。许多疾病如骨髓炎、囊性纤维化、坏死性筋膜炎、细菌性前列腺炎以及慢性根尖周炎等都有细菌生物膜的参与。

口腔生态环境较为复杂，细菌生物膜广泛地存在于各种口腔硬组织和修复体表面［5］。目前对口腔生物膜的研究多集中在菌斑生物膜和根管内生物膜。菌斑生物膜是一种基质包裹的未矿化的细菌性群体，主要粘附在牙面或者修复体表面，是龋病和牙周病的主要致病因素。根管内生物膜是根管内细菌聚集在一起形成的细菌聚合体，存在于根管内和牙本质小管内，是根管感染性疾病的主要原因;粪肠球菌是根管内生物膜的主要组成细菌，也是根管治疗失败后持续感染的主要菌种［6］。根尖生物膜是在牙齿根尖部形成的生物膜结构，主要存在于慢性根尖周炎的根尖牙骨质表面，有的存在于超充填的牙胶尖表面。在拔除的难治性根尖周炎患牙的表面可以观察到细菌和包被的多糖，还可以观察到丝状和螺旋状的浮游细菌从多糖包被的结构中游离出来;这些细菌附着于根尖部位的牙骨质表面并侵蚀根尖部位［7］，是根管治疗失败的主要原因，从而导致了难治性根尖周炎。

目前关于根尖生物膜的细菌种类及其去除方法已有较多研究，但有关细菌种类的研究结果不尽相同;其去除方法仅限于根尖显微手术。本文就根尖生物膜的形成及其干扰措施的研究现况作一综述，并对其预防和可能的干扰措施作一展望。

1 根尖生物膜的细菌组成

关于根尖生物膜细菌的研究方法主要有扫描电镜观察和种类鉴定，但其研究的结果不尽相同。检出的细菌主要包括粪肠球菌、放线菌属、丙酸杆菌属和口腔链球菌等。

1.1 粪肠球菌

Noiri等［7］研究发现，感染根管内的细菌可穿过根尖孔而进入根尖周组织，并形成根尖生物膜;Watnick等［8］报道，成熟的生物膜可在外界因素诱导下释放浮游菌，引起慢性感染或者重新进行粘附繁殖而形成新的生物膜。因此根尖生物膜的细菌主要来源于感染根管内的说法被大多数人所接受，可以理解为根管内细菌或者根管内生物膜释放的浮游菌通过根尖孔而在根尖重新定植。

细菌在牙髓病和根尖周病的发生发展中起着关键作用，充填后残存于根管系统中的细菌是根管治疗失败的重要原因之一。其中粪肠球菌是根管治疗失败病例中最常分离到的微生物，该菌能侵入牙本质小管，可在根管充填后缺乏营养、且无其他微生物共生的环境下生存下来;并具有在根管壁上形成生物膜的能力。因此伴有粪肠球菌根管内感染的根尖周炎即使经过标准化的根管治疗，仍有可能无法治愈，残存于根管内的粪肠球菌仍可通过根尖孔形成根尖生物膜［9］。另外，粪肠球菌还能抵抗抗菌剂并适应变化的根管环境，是持续性根尖损伤的优势菌［10－11］。在根管充填后，仍有根尖损伤的病例中粪肠球菌的检出率为24%～77%［12］。

但是Nair等指出，在难治性根尖周炎的尖周组织中球菌和杆菌并不占主导地位［13］。Noiri等也报道，在难治性根尖周炎患牙的根尖2 mm区域存有大量的丝状和螺旋状细菌，只有在表面和多糖包被的缝隙里才有少量的球菌和杆菌;同时还可观察到浮游细菌从生物膜中被释放出来［7，14］。

虽然很多实验都表明根尖生物膜中的细菌是从感染的根管而来，但在根管内生物膜形成中起重要作用的粪肠球菌在根尖生物膜细菌组成中所占的比例却很少。说明根尖生物膜的细菌有其自己的特性，与根管内细菌生物膜的组成和生存环境是不同的。

1.2 放线菌属和丙酸杆菌属

文献报道较多且检出率较高的引起尖周组织发生持续感染的细菌有放线菌属和丙酸杆菌属［15］。Ricucci等［16］报道，在持续性根尖周炎患者的根管内虽然未观察到可染色的细菌，但在其根尖分叉处可明显看到有放线菌的聚集。这些放线菌主要是内氏放线菌和迈耶放线菌［17］。但目前还没有相关文献支持放线菌可单独引起根尖周炎。

Wang等［18］对1例根管治疗1年后且没有急性根尖周感染的上颌中切牙进行取样检测发现，在其根尖生物膜中存在细胞外基质以及口腔放线菌属、丙酸杆菌属、普氏菌属、链球菌属、卟啉单胞菌、伯霍尔德杆菌属等;其中放线菌属和丙酸杆菌属的检出率最高，分别为84.6% 和61.5%。

1.3 口腔链球菌

尹仕海等［19］研究发现，根尖生物膜中的细菌种类、检出率、构成比等与感染根管基本一致，主要的细菌有口腔链球菌、嗜血菌、消化链球菌、小韦荣球菌、放线菌、疮疱丙酸杆菌以及产黑色素和不产黑色素的G－厌氧短杆菌等;其中口腔链球菌的构成比较高，达31%;其次是不产黑色素的厌氧短杆菌，约13.6%，再次是放线菌，约10.6%，而疮疱丙酸杆菌最低，仅占4.2%。

1.4 其他菌属

郭惠杰等［20］报道，慢性根尖周炎患牙的根尖生物膜检出率较高的细菌是微小消化链球菌和具核梭杆菌。另有实验表明，不同临床情况下，根尖生物膜中的细菌组成也有差异，有窦道的病例中，主要细菌为口腔链球菌、粪肠球菌、衣氏放线菌、牙髓卟啉单胞菌;而在无窦道的病例中，主要检出菌为卟啉单胞菌、普氏菌、拟杆菌等［21］。此外，Signorett等［17］从显微根尖手术切下的根尖组织中还发现了解脲素拟杆菌和梭菌属。

以上研究结果不尽相同，说明根尖生物膜在不同情况下细菌的组成是不同的。提示，对根尖生物膜中细菌种类进行研究时，应考虑不同的临床情况。

2 预防根尖生物膜形成的手段以及相应的治疗方法

存在于根尖生物膜中的细菌与浮游细菌不同，不仅能逃避吞噬细胞的吞噬，还具有较强的耐药性。更严重的是，根尖生物膜形成缓慢，临床症状不明显，易被忽视［22］。目前对于根尖生物膜并没有十分有效的治疗手段，只能尽可能预防其形成。细菌一旦在根尖周定植并形成生物膜，只有通过切除根尖的方法来预防感染的进一步扩散。目前，常用的预防和干预措施主要有以下3方面。

2.1 规范化的根管治疗

在根管治疗过程中，除尽量彻底清理根管内感染物质外，还应严密充填根管，并避免超填，因为这些充填物可以为根管内的细菌到达根管外起桥梁作用，而残存于主根管、侧枝根管以及充填物与根管壁间的细菌及其代谢产物也会借此通过根尖孔进入尖周组织并在根管外表面定植形成根尖生物膜，从而造成尖周组织的炎症性病变［7］。有研究发现，X－ray显示根尖区正常的死髓牙的根尖没有细菌生物膜的存在，说明较为彻底的根管治疗可以在一定程度上防止根尖生物膜的形成［23］。

2.2 抗生素的使用

抗生素虽然不能彻底杀灭根尖生物膜中的细菌，但是可以控制慢性根尖周炎的急性发作，或缓解其症状。有研究发现，抗生素治疗虽能改善急性临床症状，但是也会使浮游细菌从生物膜中释放出来增加根尖周感染的危险性;而且不能完全杀死生物膜内的细菌;长期使用可增加细菌的耐药性［24］。

2.3 根尖外科手术

生物膜中浮游细菌的脱离是引起持续性根尖周炎的感染源［25］，因此可以通过切除根尖部位来控制感染。扫描电镜观察显示，根尖外表面的细菌生物膜以根尖孔为中心向四周扩散，但并没有覆盖整个牙根表面［20］;而且根尖生物膜是在病理情况下形成的，通过根尖手术可以彻底清除感染灶，并促进根尖周组织病变的愈合;但是在选择治疗方案时要考虑术后并发症，特别是对于根尖处有副根管开口的情况［26］，以求达到最好的治疗效果［27］。

3 根尖生物膜的预防和干扰措施展望

3.1 根管充填物表面的抗菌剂涂层

有研究发现，在硅胶导尿管上涂一层含银离子的涂层后，可以抑制其表面的生物膜形成［28］。因此，可考虑在牙胶尖表面也涂上抗菌剂涂层，以达到预防根尖生物膜形成的目的。但这种涂层不要局限于抗生素，以避免产生耐药性。

3.2 酶制剂的使用

有研究发现，明胶酶可明显减少细菌生物膜的形成［29］。因此可以选用对生物膜有特异性降解作用的酶制成单一或混合制剂，涂抹在难治性根尖孔的周围，以防止根尖生物膜的形成。

3.3 抗菌肽的使用

体外研究表明，MTAD和乳链球菌素联合使用对粪肠球菌有很好的杀菌效果［30］;重组人类β防卫素3(β－defensin－3)可以有效清除根管内的病原微生物［31］。因此，也可以考虑用抗菌肽进行处理，以预防根尖生物膜的形成。

3.4 激光

Matsuo等认为，仅通过根管的预备和充填并不能完全清除感染根管系统的细菌［32］。特别是侧枝根管和根尖周区域的生物膜，采用常规的方法更难以去除。现已明确，激光对放线菌、粪肠球菌、梭杆菌属、牙龈卟啉单胞菌等在改良罗宾斯模型(modified Robbinsdevice)和羟基磷灰石盘中形成的生物膜均有显著作用。特别是牙科激光设备可以进入根管内部，并能有效清除感染根管内的生物膜［33］;而且，各种激光的抗菌作用也在根管内得到证实［34－35］。因此，对于常规消毒无效的难治性根尖周炎亦可以考虑选择合适的激光照射进行联合治疗。

3.5 保存活髓，活髓移植

研究表明活髓牙的根尖表面均没有观察到细菌生物膜，仅有牙周膜胶原纤维网［36］。因此，可以通过尽可能的保存活髓的方法来防止根尖生物膜的形成，或通过牙髓移植、牙髓组织工程等方法来恢复牙齿本身的防御功能。

［1］Lai S，Tremblay J，Deziel F.Swarming motility:a multicellular behaviour conferring antimicrobial resistance［J］.Environ Microbiol，2009，11(1):126 －136.

［2］Ian W.The biofilm matrix－an immobilized butdynamic microbial environment［J］.Trends Microbiol，2001，9(5):222 －227.

［3］Levis K.Riddle of biofilm resistance［J］.Antimicrob Agents Chemother，2001，45(4):999 －1007.

［4］李彤，庄辉.细菌生物膜的研究进展［J］.中华微生物学和免疫学杂志，2002，22(3):343－346.

［5］Shahal Y，Steinbergd，Hirschfeld Z，et al.In vitro bacterial adherence onto pellicle－coated aesthetic restorative materials［J］.J Oral Rehabil，1998，25(1):52－58.

［6］Sundqvistg，Figdord，Persson S，et al.Microbiologic analysis of teeth with failed endodontic treatment and the outcome of conservative retreatment［J］.Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endod，1998，85(1):86 －93.

［7］Noiri Y，Ehara A，Kawahara T，et al.Participation of bacterial biofilms in refractory and chronic periapical periodontitis［J］.J Endod，2002，28(10):679－683.

［8］Watnick P，Kolter R.Biofilm，city of microbes［J］.J Bacterial，2000，182(10):2675 －2679.

［9］Nair PN.On the causes of persistent apical periodontitis:a review［J］.Int Endod J，2006，39(4):249 －281.

［10］Rocas IN，Jung IY，Lee CY，et al.Polymerase chain reaction identification of microorganisms in previously root－filled teeth in a South Korean population［J］.J Endod，2004，30(7):504 －508.

［11］Pinheiro ET，Gomes BP，Ferraz CC，et al.Microorganisms from canals of root－filled teeth with periapical lesions［J］.Int Endod J，2003，36(1):1 －11.

［12］Stuart CH，Schwartz SA，Beeson TJ，et al.Enterococcus faecalis:its role in root canal treatment failure and current concepts in retreatment［J］.J Endod，2006，32(2):93 －98.

［13］Nair PN，Sjogren U，Kreyg，et al.Intraradicular bacteria and fungi in root－ filled，asymptomatic human teeth with therapy－resistant periapical lesions:a long－term light and electron microscopic follow－up study［J］.J Endod，1990，16(2):580 －588.

［14］Sunde PT，Olsen I，DebeliangJ，et al.Microbiota of periapical lesions refractory to endodontic therapy［J］.J Endod，2002，28(4):304－310.

［15］Tronstad L，Barnett F，Riso K，et al.Extraradicular endodontic infections［J］.Endoddent Traumatol，1987，3(2):86 －90.

［16］Ricuccid，Siqueira JF Jr.Apical actinomycosis as a continuum of intraradicular and extra－radicular infection:case report and critical review on its involvement with treatment failure［J］.J Endod，2008，34(9):1124－1129.

［17］Signoretti FG，Endo MS，Gomes BP，et al.Persistent extraradicular infection in root－filled asymptomatic human tooth:scanning electron microscopic analysis and microbial investigation after apical microsurgery［J］.J Endod，2011，37(12):1696 －1700.

［18］Wang J，Liang Y，Chen W，et al.Bacterial flora and extraradicular biofilm associated with apical segment of teeth with posttreatment apical periodontitis［J］.J Endod，2012，38(7):954－959.

［19］尹仕海，谭静，汪莉，等.慢性根尖周炎患牙根尖生物膜的细菌学研究［J］.口腔医学研究，2008，24(6):615－618.

［20］郭惠杰，王嘉德.慢性根尖周炎患牙牙根尖外表面的细菌生物膜［J］.北京大学学报，2009，41(5)，571－574.

［21］高阳.难治性根尖周炎的基础和临床实验研究［D］.西安:第四军医大学，2009.

［22］Costerton JW，Stewart PS，Greenberg EP.Bacterial biofilms:a common cause of persistent infections［J］.Science，1999，284(5418):1318－1322.

［23］Leonardo MR，Rossi MA，Silva LAB，et al.EM evaluation of bacterial biofilm and microorganisms on the apical external root surface of human teeth［J］.J Endod，2002，28(12):815 －818.

［24］Marrie TJ，Nelligan J，Costerton JW.A scanning and transmission electron microscopic study of an infected endocardial pacemaker lead［J］.Circulation，1982，66(6):1339 －1341.

［25］Costerton JW，Lewandowski Z，CaldwelldE，et al.Microbial biofilms［J］.Annu Rev Microbiol，1995，49:711 －745.

［26］Furusawa M，Asai Y.SEM observation of resected root canal ends following apicoectomy［J］.Bull Tokyodent Coll，2002，43(1):7－12.

［27］Kvist T，Reit C.Postoperativediscomfort associated with surgical and nonsurgical endodontic retreatment［J］.Endoddent Traumatol，2000，16(2):71 －74.

［28］Hashimoto H.Evaluation of the anti－biofilm effect of a new anti－bacterial silver citrate/lecithin coating in an in vitro experimental system using a modified Robbinsdevice［J］.Kansenshogaku Zasshi，2001，75(8):678 －685.

［29］Hancock LE，Perego M.The enterococcus faecalis fsr two compnent system controls biofilmdevelopment through production ofgelatinase［J］.J Bacteriol，2004，186(17):5629 －5639.

［30］Tong Z，Zhou L，Li J，et al.In vitro evaluation of the antibacterial activities of MTAD in combination with nisin against Enterococcus faecalis［J］.J Endod，2011，37(8)，1116 －1120.

［31］Song W，Shi Y，Xiao M，et al.In vitro bactericidal activity of recombinant human β－defensin－3 against pathogenic bacterial strains in human tooth root canal［J］.Int J Antimicrob Agents，2009，33(3):237 －243.

［32］Matsuo T，Shirakami T，Ozaki K，et al.An immunohistological study of the localization of bacteria invading root pulpal walls of teeth with periapical lesions［J］.J Endod，2003，29(3):194－200.

［33］Noiri Y，Katsumoto T，Azakami H，et al.Effects of Er:YAG laser irradiation on biofilm－forming bacteria associated with endodontic pathogens in vitro［J］.J Endod，2008，34(7):826 －829.

［34］Wang QQ，Zhang CF，Yin XZ.Evaluation of the bactericidal effect of Er，Cr:YSGG，and Nd:YAG lasers in experimentally infected root canals［J］.J Endod，2007，33(7):830 －832.

［35］Schoop U，Kluger W，Dervisbegovic S，et al.Innovative wavelengths in endodontic treatment［J］.Lasers Surg Med，2006，38(6):624－630.

［36］陈蕾，尹仕海，邹玲，等.慢性根尖周炎根尖生物膜的扫描电镜观察［J］.口腔医学研究，2005，21(2):147－149.

The bacteria formulation of the extraradicular biofilms and the preventive measures

CHANG Bei，ZHAO Chun－miao，YUding－yi，YU Qing
(School of Stomotology，The Fourth Military Medical University，Xi’an 710032，China)

The refractory periapical periodontitis is likelydeveloped with the extraradicular biofilm.There are some studies about the formation of extraradicular biofilms and the relavant bacteria，but the results are various amongdifferent studies.Except for apical microsurgery，there are few measures for the removal of extraradicular biofilms.This article reviews the various bacteria in the formation of the bacterial biofilms and the possible preventive measures todeal with the extraradicular biofilms.

biolfilms;extraradicular biofilms;apical microsurgery

R780.2

A

1005－2593(2014)01－0052－04

2013－03－14

常蓓(1990－)，女，汉族，陕西西安人。8年制博士生

余擎，E －mail:yuqing@fmmu.edu.cn

·短篇报道·