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撰文 | 王怡博

审校 | clefable

现在,对着镜子或者把手机镜头对准自己,张开嘴巴,露出牙齿,看看有没有黄白色的牙垢。

300多年前,现在被誉为“微生物学之父”的安东尼·范·列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)也做了类似的事情,结果注意到自己的牙齿间卡着某种白色的糊状斑块。17世纪70年代,列文虎克利用自制显微镜,成为第一个看到微生物的人。爱好显微镜的他,出于习惯,也把牙齿上的斑块取下来,放在了显微镜下,而成为第一个看到自身所携带微生物的人

当时,列文虎克还致信英国皇家学会,描述了他对自己牙垢的观察结果,称其为“白色的物质,稠得就像面糊一样”。他还记录道:“今天我嘴巴里的生物数量,可比我们荷兰共和国的所有居民还多。” 随后,他又在两位女士(很可能是他的妻子和女儿)以及两名终生从未刷过牙的老人身上重复了这项观察。

当用显微镜检视这些样本时,列文虎克报告说,在那些黏糊糊的物质里,“有许多非常微小的活体微动物,游动得十分漂亮。其中个头最大的一类……运动起来非常有力且迅速,就像快速游动的梭鱼一样,飞快地‘划’过水(或唾液)。还有更小一点、数量多得多的生物……经常像陀螺一样转个不停……”这可以说是最早对活体细菌的观察记录。

正如列文虎克三个多世纪前描述的那样,许多人应该都有过“牙齿黏糊糊”的感受。事实上,我们的口腔中含有上百种细菌,能在牙齿表面形成质地黏稠的细菌性生物膜,即牙菌斑(dental plaque)。

列文虎克当时不知道的是,这些令他兴奋的小生命,并不是安分守己的“房客”。它们有可能进入血液循环,尤其是牙龈发炎或出血时。这样一来,口腔里潜在的有害细菌便会顺着血液流向全身,在肠道、肺部、乳腺、心脏、大脑等地方“为非作歹”,甚至可能成为推动癌症恶化的“帮凶”

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加速癌症发展

在这庞大的细菌王国中,有一种被称为具核梭杆菌(Fusobacterium nucleatum)的成员引起了科学家的警觉。

2011年,美国丹娜-法伯癌症研究所(Dana-Farber Cancer Institute,哈佛大学医学院的癌症专科附属医院)的病理学家马修·迈耶森(Matthew Meyerson)带领团队首次证实,一种通常存在于人类口腔中的细菌——具核梭杆菌与人类结直肠癌之间存在显著关联。几乎与此同时,加拿大英属哥伦比亚癌症机构(British Columbia Cancer Agency)的团队得到了同样的研究结果。

这两个团队分别独立研究发现,具核梭杆菌的DNA在结肠肿瘤组织中的表达量,比普通组织更高。有些肿瘤样本中,该细菌的数量甚至比健康组织高出数百倍。随后在2017年,迈耶森团队在《科学》(Science)上进一步证实,这些本该待在口腔里的细菌不仅会蔓延到原发肿瘤里,还会随着癌细胞迁移到远端的病灶。

虽然尚不确定是这种口腔细菌导致了癌症,还是肿瘤环境吸引了细菌,但科学家怀疑细菌可能通过诱发慢性炎症来促进正常细胞癌变。从那之后,其他许多研究团队也把目光投向了这个对健康潜在有害的口腔细菌。

具核梭杆菌(图片来源:wikimedia commons)

关注乳腺癌的科学家发现,某些乳腺肿瘤中也会上演类似的剧情。2020年6月,希伯来大学微生物学家吉拉德·巴克拉克(Gilad Bachrach)领导的研究团队在30%的人乳腺癌组织中,发现了具核梭杆菌DNA,特别是大量表达表面糖分子Gal/GalNAc的癌细胞中。接着,他们在小鼠乳腺癌模型中证明,这一细菌感染既会加速原发肿瘤的生长,也会促进肿瘤转移,最终加剧癌症发展。不过,巴克拉克说,他们的数据显示,具核梭杆菌并不是导致乳腺癌的病因。

然而,今年1月,美国约翰·霍普金斯大学的迪帕利·夏尔马(Dipali Sharma)团队在《细胞通讯与信号》(Cell Communication and Signaling)上发表了最新研究,发现具核梭杆菌不只是在癌症发生后才去“凑热闹”,它甚至有能力在健康的乳腺组织中诱发炎症和癌前病变。那么这种细菌是如何做到的?研究团队推测,这种细菌会破坏乳腺组织中细胞的DNA,并迫使细胞采用一种极易出错的“修补”方式,从而诱发基因突变。

重要的是,在人类乳腺癌细胞实验室测试中,研究者发现这种细菌似乎对带有BRCA1基因突变(一种著名的遗传性乳腺癌风险基因)的细胞情有独钟,特别擅长在具有BRCA1突变的细胞中定植。这意味着,对于那些本就有遗传风险的人群来说,这种口腔细菌的入侵如同一场精确的打击,将原本就脆弱的DNA修复系统彻底搞垮。



还有大脑

如果说结直肠癌、乳腺癌等的发现让我们重新审视牙齿健康的力量,那么口腔细菌与大脑的关联,则揭示了这群微生物更隐秘的渗透能力。

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2013年,一支由美国和英国研究者组成的团队,将10名死于阿尔茨海默病的人的大脑组织样本,与10名死于其他原因的人进行了比对。他们在4名阿尔茨海默病患者体内检测出了一种与口腔健康密切相关的细菌——牙龈卟啉单胞菌(P. gingivalis)的感染迹象,而对照组体内则完全没有。在一项后续实验中,研究者将牙龈卟啉单胞菌接种到12只经基因改造、对阿尔茨海默病具有抵抗力的小鼠口中。6个月后,这些实验鼠中有四分之三的大脑中都出现了牙龈卟啉单胞菌的踪迹。

另外,还有一种名为齿垢密螺旋体(Treponema denticola)的口腔细菌,也早已被证实能侵入大脑。英国中央兰开夏大学的神经科学家西姆·辛劳(Sim Singhrao)表示,它们会沿着连接颌骨的神经,“像水母一样,一路爬入神经组织。”一旦在大脑中安营扎寨,这种口腔细菌就可能引发一连串的炎症反应,最终摧毁特定的神经细胞,导致阿尔茨海默病



微生物博物馆

荷兰微生物学家、显微镜学家列文虎克第一次为人类打开了神秘的细菌世界大门。而世界上第一座以微生物为主题的博物馆也最终选址在荷兰

这座取名为微生物(Micropia)的博物馆历时12年才策划修建完成,总造价约为8000万人民币,于2014年9月正式开放。走进微生物博物馆的检票口,你也许第一眼就会看到博物馆里陈列的列文虎克曾用显微镜观察过的牙斑菌

科普作家Ed Yong在《我包罗万象》一书里描述了他进入这家博物馆后的场景。他写道,走入一架电梯,我们能从电梯天花板上的屏幕中看见自己的脸。随着屏幕中的视频镜头忽然急速拉近,“我们的脸被放大再放大,可以陆续看到自己眼睫毛上的螨虫、皮肤细胞、细菌,最后是病毒。”他写道,“……靠得很近很近时,你会看到一个全新的世界……”

欢迎来到微生物的世界

参考链接:
https://ucmp.berkeley.edu/history/leeuwenhoek.html
https://time.com/archive/7140195/a-surprising-link-between-bacteria-and-colon-cancer/
https://www.scientificamerican.com/article/deadly-spread-of-some-cancers-may-be-driven-by-a-common-mouth-microbe/
https://www.promegaconnections.com/gum-disease-and-breast-cancer/
https://link.springer.com/article/10.1186/s12964-025-02635-9
https://www.sciencenews.org/article/gum-disease-opens-body-host-infections

作者 环球科学

《环球科学》杂志