**变形链球菌（Streptococcus mutans）**

物种名：变形链球菌

拉丁学名：Streptococcus mutans

分类学地位：细菌界Bacteria；芽孢杆菌门Bacillota；

芽孢杆菌纲Bacilli；乳杆菌目Lactobacillales；

链球菌科Streptococcaceae；链球菌属Streptococcus

变形链球菌（Streptococcus mutans），也称作变异链球菌，是口腔天然菌群中占比最大的一类链球菌属细菌，为牙斑的主要成分之一。能分解糖分获取能量，并产生酸性环境，使牙齿表层结构脱矿，瓦解牙齿的涂层，然后溶解钙分子，形成龋洞。

1.1生物学特性

1.1.1培养特征

变形链球菌在不同培养基中生长时形态不同。在Lombard-Dowell（LD）肉汤培养基中菌细胞呈短杆状或球杆状，成对或链状排列，链长中等或短，无运动性（图1A）；在血琼脂平板上菌落呈圆形，乳白色，稍凸起，表面光滑，直径为0.5-1 mm，周围有窄的溶血圈（图1B）^[1]。

图1 变形链球菌在LD琼脂培养基^[2]（A）和血琼脂平板^[3]（B）上的生长情况

1.1.2形态学特征

变形链球菌革兰染色阳性（图2A），属于兼性厌氧菌，在扫描电镜下，可观察到菌体呈球形，直径为0.5-0.75 μm，少部分呈杆状（图2B）^[1]。

图2 变形链球菌革兰氏染色^[4]（A）和扫描电镜^[5]（B）下照片

1.1.3生化特征

变形链球菌能发酵葡萄糖、乳糖、麦芽糖、蔗糖、菊糖、山梨醇和甘露醇，能从蔗糖合成较多的葡聚糖和少量果聚糖，多数菌株能合成和利用细胞内多糖。产酸耐酸性能力强，生长最低pH为5，酵解最低pH为3.5，产酸快，可使pH迅速下降到5以下^[1]。

1.2分布、传播与致病性

1.2.1分布与传播

变形链球菌是龋病的主要致病菌，对牙齿有很高的亲和力，牙齿是变形链球菌在口腔内的主要定居部位。它的传播方式多种多样，主要包括母系传播、父系传播和其他的横向传播方式^[6]。

1.2.2致病性

变形链球菌不仅是冠部龋病的主要致病菌，也是根部龋的主要致病菌。变形链球菌可通过牙齿表面的白垩状白斑来识别，白垩状白斑表明牙釉质脱矿，通常称为龋损。随着病变进一步脱矿，它会变成褐色，最终形成龋齿（图3）^[7]。根据变形链球菌细胞壁抗原成分不同，分血清型（a-h）8种；根据菌细胞DNA中鸟嘌呤和胞嘧啶含量分遗传型（I-Ⅵ）6种^[8]。

变形链球菌致龋的相关毒力因子主要有三种：黏附素、乳酸脱氢酶和葡糖基转移酶^[9]。

（1）黏附素：变形链球菌对牙面的黏附包括蔗糖非依赖性黏附和蔗糖依赖性黏附。①蔗糖非依赖性黏附：变形链球菌表面的黏附素（表面蛋白PAe，壁相关蛋白AWapA）与牙面获得性膜中受体（黏蛋白、富脯蛋白、淀粉酶等）特异性结合，起始细菌对牙面的黏附，不需要蔗糖的存在。②蔗糖依赖性黏附：在蔗糖存在的情况下，细菌合成葡聚糖，与牙面的葡聚糖受体结合，从而使变形链球菌黏附于牙面。

（2）乳酸脱氢酶（LDH）：利用乳酸脱氢酶合成乳酸，乳酸是其代谢糖的主要酸性产物，它的堆积是导致牙菌斑内pH降低的主要原因^[10]。

（3）葡糖基转移酶（GTF）：变形链球菌用于合成葡聚糖的酶，是变形链球菌的固有酶，只能利用蔗糖作为底物，有较强的pH适应性，在pH 5.2-7.0有活性，以pH=5.5时最佳。

图3 变形链球菌导致龋齿照片^[11]

1.3检测方法

传统方法：取唾液及菌斑样本，接种于MSB选择性平板上，置于80% N2、10% H2、10% CO2的微需氧环境、37℃培养48 h，进行菌落检测和镜检细菌形态学鉴定。MSB平板上典型变形链球菌菌落为粗糙型、高凸、深蓝色嵌顿于琼脂内、质硬、边缘不整齐、表面呈玻璃样。随后收集菌落进行革兰染色镜检，并用微量生化板法进行甘露醇、山梨醇、棉子糖、蜜二糖、七叶苷及精氨酸等生化鉴定^[12]。
分子生物学方法：Yano等^[13]建立了用于定量检测变形链球菌的SYBR Green实时荧光定量PCR方法。研究以葡糖基转移酶基因gtfB的特异区域为靶标，采用Sm F5/Sm R4引物（见表1），并结合玻璃珠破碎法提高革兰阳性菌DNA提取效率。研究使用28株口腔链球菌、3株其他细菌及人基因组DNA评价引物特异性，结果Sm F5/Sm R4仅对变形链球菌靶DNA产生特异扩增。该方法可检测约10 fg～10 ng的变形链球菌基因组DNA，线性定量范围跨越约7个数量级，分析灵敏度可达到每个反应管数个基因组拷贝；对唾液样本的定量结果与传统培养法结果具有良好一致性。因此，该方法适用于变形链球菌的快速、特异和定量检测。对于水环境或污水样本，实际应用时还需根据样本体积进行过滤/浓缩，并注意腐殖质等PCR抑制物对检测结果的影响。

表1变形链球菌实时荧光定量PCR引物序列^[13]

名称	序列（5′→3′）
Sm F5	AGCCATGCGCAATCAACAGGTT
Sm R4	CGCAACGCGAACATCTTGATCAG

1.4典型案例

Birch等^[15]于2023年6月至2025年5月在当地Blucher Poole污水处理厂开展连续污水监测，共采集100份未经处理的24 h复合进水样本，并采用数字PCR（dPCR）检测变形链球菌核酸。结果显示，89%的样本检出变形链球菌，平均浓度为4.57 log10基因组拷贝/L；在污水处理过程的初沉出水和最终出水中仍可检出，但总体浓度较原污水降低。研究还对12份gtfB扩增产物进行Sanger测序，均经BLAST确认属于变形链球菌。

Kriem等^[16]于2023年10月在Wahrenholz的Weißenberge地区生活污水处理塘第二级曝气塘出水采样，采用宏基因组测序检出变形链球菌相关序列223条，并据此设计靶向gtfC基因的物种特异性PCR引物用于后续监测。该研究未报告相关人群感染病例，属于污水再利用前的环境监测；拟回用于水培灌溉的出水在使用前还需经过砂滤、膜生物反应器和紫外消毒等多级处理，以降低微生物负荷。

1.5防治对策

经常清洁牙面可中和变形链球菌所需的低pH值的环境，使变形链球菌增殖下降。可以使用洗必泰凝胶或含5%氟化牙膏清洁牙齿，这对菌斑上的细菌有很好的抑菌作用。

参考文献

[1] Zhou X, Li Y. Supragingival Microbes. Atlas of Oral Microbiology: From Healthy Microflora to Disease, 2015, 1-107.

[2] Public Health Image Library. https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=16900

[3] Public Health Image Library. https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=16899

[4] Public Health Image Library. https://phil.cdc.gov/Details.aspx?pid=1070

[5] MicrobeWiki. https://microbewiki.kenyon.edu/index.php/Streptococcus_mutans

[6] Simon L. The Role of Streptococcus mutans and Oral Ecology in the Formation of Dental Caries. Journal of the Young Investigators, 2007, 2: 1-6.

[7] WebMD. https://www.webmd.com/oral-health/what-to-know-tooth-decay-stages.

[8] 张佐. 口腔临床实践指导. 北京: 阳光出版社, 2017.

[9] Kuramitsu HK. Virulence Factors of Mutans Streptococci: Role of Molecular Genetics. Critical Reviews in Oral Biology & Medicine, 1993, 4: 159-176.

[10] 杨德琴, 刘天佳, 周学东等. 不同龋敏感人群变形链球菌分离株乳酸脱氢酶活性的初步研究. 华西口腔医学杂志, 2005, 23: 116-118.

[11] Oral Answers. http://www.oralanswers.com/2011/07/risk-factors-dental-cavities/

[12] 黄雅静, 黄锐, 钱英子等. 儿童口腔内变形链球菌、乳酸杆菌的检出情况分析. 微生物学杂志, 2012, 32: 106-109.

[13] Yano A, Kaneko N, Ida H et al. Real-Time PCR for Quantification of Streptococcus mutans. FEMS Microbiology Letters, 2002, 217: 23-30.

[14] Nakano K, Ooshima T. Serotype Classification of Streptococcus mutans and Its Detection Outside the Oral Cavity. Future Microbiology, 2009, 4: 891-902.

[15] Birch ON, Par SC, Greaves JC. Detection and Quantification of Key Dental Pathogens Through Wastewater Monitoring. PLOS ONE, 2025, 20: e0328420.

[16] Kriem LS, King N, Niemann S et al. Molecular Identification of Human and Plant Pathogens in Municipal Domestic Wastewater for Hydroponic System Applications. International Journal of Microbiology, 2025, 2025: 6958575.