腐植酸抗菌抗炎机制及其在口腔感染性疾病治疗中的应用研究进展

司敏敏，张彩凤，冯志远，3

1 山西医科大学口腔医学院，太原 030001；2 太原师范学院化学系山西省腐植酸工程技术研究中心；3 山西医科大学第五临床医学院

腐植酸是一种结构复杂的天然高分子有机聚合物，广泛存在于褐煤、土壤和水等自然物质中［1］。腐植酸含有多种理化活性基团，如羧基、酚基、醌基和羟基等，这些官能团赋予了腐植酸独特的生物活性，表现为抗菌、抗炎、抗病毒和抗肿瘤等，在医学领域引起了广泛的研究［2-3］。腐植酸根据分子量大小及溶解性不同，可分为黄腐酸、棕腐酸及黑腐酸三大组分，而黄腐酸是相对分子量较小、溶解度最好以及生物活性最高的一个组分［4］。腐植酸具有明显的抗菌抗炎特性，明朝药学巨著《本草纲目》中所提到的“乌金散”被证实对妇科炎症具有显著疗效，而其主要活性成分正是腐植酸［6］。同时，腐植酸被列为国家中药二级保护品种，作为腐植酸来源之一的石炭已被纳入山西省药监局的标准制定目录［7］。近年来，对腐植酸的医学研究逐步拓展到口腔医学的各个学科，其在牙周病和龋病等口腔感染性疾病的治疗中发挥了重要作用［2，5］。本研究对腐植酸的抗菌抗炎机制及其在口腔感染性疾病治疗中的应用作一综述，为口腔感染性疾病的治疗提供新思路。

1 腐植酸的抗菌抗炎机制

1.1 腐植酸的抗菌机制 腐植酸抗菌作用的发挥主要源于其内部化学结构，尤其是醌基和多酚结构。醌基在接受电子被还原后转变为半醌，含氧条件下半醌基会形成O2-，最终转化为羟自由基［8-9］；羟自由基会干扰细胞膜结构，破坏其完整性，且在扫描电子显微镜下呈现出纤维状外观。由于腐植酸发挥作用的部位在细胞膜，而不是细胞内，可以在有效避免细菌外排泵效应的同时，不受细胞膜抗性机制的影响。因此，临床上未观察到细菌对腐植酸的耐药性［5，10］。与相同来源的黄腐酸相比，含有较多完整多酚结构的腐植酸显示出更强的抗菌性，且对革兰阴性菌的杀菌效果更好，这可能是由于革兰阳性菌和革兰阴性菌细胞膜的组成和结构不同所致，这为进一步探索腐植酸作用于细胞膜的位点提供了初步理论基础［8，11］。有研究通过Mantel检验和RDA分析进一步发现，腐植酸中的硫元素和羰基碳与其抑菌效应呈正相关关系，而氧元素和芳香族则与其抑菌效应呈负相关关系［9］。另一项研究发现，抗菌性较弱的天然腐植酸通过吲哚乙酸氯酰化修饰，实现了对金黄色葡萄球菌和白色念珠菌的完全抑制，同时减少了大肠杆菌的菌落数量，进一步证实了化学官能团在腐植酸抗菌中的作用［12］。相比于细菌，腐植酸对真菌的抗菌机制研究较为深入，涉及到分子和基因水平的表达。首先，腐植酸可抑制线粒体呼吸链上的琥珀酸和辅酶Q之间的活性位点，与黄嘌呤二核苷酸（FAD）竞争，从而抑制琥珀酸向辅酶Q的电子转移［13］；同时，腐植酸还可下调与生物膜形态发生相关的基因表达，以及参与白色念珠菌毒力发挥的基因表达，限制白色念珠菌的生物膜产生和菌丝形成［14］。总之，虽然目前的研究显示腐植酸内部的相关化学基团可作用于细胞膜而发挥抗菌作用，但是其具体的作用位点及方式仍不明了，需进一步深入研究。

1.2 腐植酸的抗炎机制 目前，现有的研究认为腐植酸主要通过抑制炎症细胞增殖和调节炎症因子水平来减轻炎症反应。在口腔感染性疾病中，与炎症反应最密切的疾病是牙周病及伤口感染，抗炎和促炎细胞因子之间的平衡被打破会直接影响疾病的进程［15］。腐植酸通过改变一些破坏性宿主机制，如抑制中性粒细胞的黏附和脱颗粒，降低促炎症因子白细胞介素1（IL-1）和肿瘤坏死因子α（TNF-α）表达，增加抗炎细胞因子白细胞介素10（IL-10）表达，从而调节抗炎与促炎平衡，达到减轻炎症反应、加速创口愈合的目的［15-16］。此外，腐植酸还可通过阻止炎症细胞迁移到组织受损部位，进而减少现有的炎症区域扩大［17］。需要注意的是，腐植酸的抗炎作用呈浓度依赖性，在较高浓度时才具有显著的抗炎效果［1］。因此，探索不同来源腐植酸发挥抗炎作用的最佳浓度具有重要意义。

2 腐植酸在口腔感染性疾病治疗中的应用

口腔是一个复杂的微生物生态系统，富含真菌、细菌等多种微生物。当微生物之间及其与宿主之间的平衡失调时，就有可能引起牙周病、龋病等感染性疾病［18］。感染作为一个复杂的生物过程，涉及病原体入侵和宿主反应之间的相互作用［19］。而腐植酸具有对病原体的抗菌性和调节宿主细胞因子的抗炎作用，可能在口腔感染性疾病的治疗中具有一定的应用潜力。

2.1 腐植酸在牙周病治疗中的应用 牙周病是一种病原微生物与宿主相互作用引发炎症反应，使牙齿周围软—硬组织逐渐受损，最终导致牙齿脱落的慢性炎症性疾病［20］。在与牙周病相关的致病菌中，牙龈卟啉单胞菌作为“红色复合体”的一部分，被认为是主要致病菌之一［21］。碳水化合物来源的富里酸（CHD-FA）是通过专利工艺纯化的黄腐酸［10］。研究表明，使用0.25% CHD-FA漱口水能够完全抑制牙龈卟啉单胞菌的浮游和生物膜形式，并可降低多物种牙周生物膜（包括牙龈卟啉单胞菌、具梭核杆菌、轻链球菌和伴放线杆菌）的活性［10］。另一项研究对牙周炎小鼠给予局部或腹腔注射腐植酸溶液，结果显示有助于平衡促炎因子和抗炎因子表达，从而有效抑制炎症反应；同时，该溶液还能够增加成骨细胞活性，有效减少牙槽骨的丢失［2，15］。以上研究表明，腐植酸的抗炎和促成骨作用，以及其主要成分富里酸的抗菌性可能使其在牙周病的治疗中发挥关键作用。因此，含有腐植酸的漱口水或缓释制剂可能会成为口腔日常保健和牙周手术后维护的新型应用产品。找到易获取且安全性高、最大程度发挥抗菌和抗炎效果的腐植酸，将成为未来研究的重点，可为口腔医学领域提供更多的治疗选择和产品创新方向。

2.2 腐植酸在龋病治疗中的应用 致龋菌以碳水化合物为营养源，通过发酵产生酸性物质，导致牙齿硬组织脱矿，最终形成龋齿［22］。轻链球菌最早在牙面定植，是形成复杂微生物膜的先锋菌株［23］。变形链球菌因其具有产酸、耐酸和合成细胞外高分子物质的作用，被公认为是龋齿的主要致病因素［22］。早在1989年，就有研究显示腐植酸可以减少来源于变形链球菌葡萄糖转移酶的葡聚糖（龋齿发病机制中的重要毒力因子）的合成和黏附，减少细菌黏附和牙菌斑形成，进而预防龋齿［24］。值得注意的是，龋齿是一种生物膜介导的疾病，而生物膜对抗菌药表现出更高的耐药性［25-26］。研究显示，较低浓度（0.062 5%、0.25%）的CHD-FA即可对轻链球菌和变形链球菌的浮游和生物膜形式表现出快速抑制作用［10］。因此，腐植酸在防治龋病方面具有一定的潜力和特色，有可能作为牙膏、漱口水等口腔保健产品，甚至粘接剂、充填材料等牙科制剂的有益成分。

2.3 腐植酸在根管治疗中的应用 根管治疗的目的在于消除根管系统中的微生物，对根管进行彻底清洁和塑形，并适当填塞，以防止再次感染。在治疗失败的根管中常常可以检测到粪肠球菌，被认为是根管治疗失败的原因之一［27］。研究发现，2%氯己定对粪肠球菌表现出很强的抗菌能力，被广泛用作牙髓冲洗剂和相关治疗药物［27］。但是，氯己定可引起一些不良反应和耐药性，如牙齿着色、舌头麻木、口干以及味觉改变等，因此临床应用受到限制［28］。相比之下，多种来源的富里酸被发现可以杀死或者抑制粪肠球菌［29］。在根管治疗中，对于内部结构复杂的牙齿，有效冲洗和去除玷污层至关重要；与临床上常用的根管冲洗剂乙二胺四乙酸（EDTA）相比，5%CHD-FA在去除根尖1/3的根管玷污层以及在保持根管显微硬度方面表现更佳［30］。因此，具有抗菌作用、可有效去除玷污层且毒性较小的CHD-FA可能是一种很有前途的根管冲洗剂。未来需关注CHD-FA对根管内其他病原体的抗菌作用，以及对根管内密封剂渗透的影响等，以便更全面地了解和发挥其在根管治疗中的作用，为推动根管治疗领域的创新提供思路。

2.4 腐植酸在口腔伤口感染治疗中的应用 创口愈合是一个相当复杂的组织损伤反应过程，包括止血、炎症、增殖和重塑四个阶段［31］。微生物感染是伤口愈合的最大障碍之一，细菌可诱发严重的组织损伤、炎症反应和伤口愈合延迟［31］。因此，清除微生物感染和抑制炎症发展是促进伤口愈合的关键。研究表明，CHD-FA对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）和白色念珠菌等多种与伤口感染相关的细菌和真菌均表现出很强的抗菌活性，最低抑菌浓度≤0.5%［16］。有研究对伤口感染小鼠给予CHD-FA治疗，结果显示富里酸在早期阶段可以刺激巨噬细胞和成纤维细胞，并促进细胞抗炎因子IL-10表达，从而减轻炎症反应，加速伤口愈合；同时，富里酸还能促进细胞上皮化，使组织重塑性更好［16］。研究显示，在小鼠上腭伤口愈合的后期（第三周后），局部涂抹腐植酸溶液组较氯己定组溃疡数量降低、上皮化更好、创口面积更小、愈合速度更快［32］。因此，腐植酸抗菌抗炎的双重特性可能在促进口腔伤口愈合方面发挥作用，并为口腔伤口愈合的优化提供了有益的方向。

2.5 腐植酸在口腔真菌感染治疗中的应用 白色念珠菌是口腔中常见的机会性病原体，当正常菌群的平衡被破坏，或者个体免疫功能下降时，可能会引发真菌感染性疾病［33］。白色念珠菌常寄生于老年人修复性义齿表面，因此及时清洁义齿以去除致病微生物，对于防止吸入性肺炎的发生尤为重要［34］。目前，已有成品的义齿清洁剂可用于清洁修复性义齿，其主要成分之一是氯己定［34］。虽然含氯己定成分的清洁剂可以去除义齿表面的微生物，但是会引起义齿着色、味觉改变等不良反应［28］。相比之下，腐植酸溶液不仅可以有效减少义齿表面的白色念珠菌、铜绿假单胞菌、粪肠球菌、金黄色葡萄球菌数量，还可以去除由茶叶或果汁等引起的着色，并且未发现有明显的不良反应，安全性较高。因此，腐植酸有望成为义齿清洁剂中的有效成分，为开发更安全、更有效的义齿清洁产品提供了新思路。

综上所述，腐植酸具有抗菌抗炎双重特性，使其在防治口腔感染性疾病中具有一定的潜力和优势，且安全性较高。不同来源的腐植酸存在化学成分差异，导致其性质出现不同。由于对腐植酸抗菌抗炎机制的研究还处于表观探索阶段，进一步研究内部化学基团对细胞膜的作用位点和方式以及抗炎调控的具体通路，对于最大程度发挥腐植酸的作用具有重要意义。此外，寻找一种来源易得、经济高效的腐植酸，并进行内部结构和性能的优化也是值得研究的方向。此外，还可以考虑腐植酸与其他口腔保健成分的联合应用，以进一步提升其在口腔医学中的应用效果。