DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-92545-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40057571
تاريخ النشر: 2025-03-08
المؤلف: Suzi Adams وآخرون
الموضوع الرئيسي: الميكروبيولوجيا الفموية وبحوث التهاب اللثة
نظرة عامة
تدرس الدراسة تأثير معجون الأسنان المحتوي على سترات الزنك ثلاثي الهيدرات على الميكروبيوم الفموي، مع التركيز على تركيبه والتغيرات الوظيفية على مدى 6 أسابيع. قام 115 مشاركًا بتنظيف أسنانهم مرتين يوميًا باستخدام إما معجون الأسنان بالزنك أو معجون الأسنان الفلوري كتحكم. كشفت التحليلات الميتاكسونية عن تحولات كبيرة في المجتمعات البكتيرية، مع زيادات ملحوظة في الأنواع من جنس *Veillonella* وانخفاض في *Fusobacterium nucleatum subsp. polymorphum*، المرتبط بأمراض اللثة. أظهرت التحليلات الوظيفية أن معجون الأسنان بالزنك قلل من تحلل السكر وزاد من العمليات المرتبطة بصحة اللثة، مثل تخليق الليسين وتقليل النترات.
تسلط النتائج الضوء على الدور المزدوج لمعجون الأسنان بالزنك في تعديل كل من التركيب والوظيفة للبيوفيلم السني، مما يشير إلى فوائده المحتملة للصحة الفموية والعامة. على وجه الخصوص، توضح الدراسة للمرة الأولى التأثيرات الحية للزنك على التعبير الجيني الميكروبي، بما في ذلك تثبيط تحلل السكر وتعزيز الجينات المفيدة لارتباط اللثة والصحة العامة. تؤكد هذه الأبحاث على أهمية المكونات النشطة في تركيبات معجون الأسنان للحفاظ على توازن الميكروبيوم الفموي والتخفيف من الأمراض الفموية.
النتائج
في هذه الدراسة، تم توزيع 131 مشاركًا (25 ذكرًا و106 إناث) بمتوسط عمر 43 عامًا بشكل عشوائي لتلقي إما معجون الأسنان بالزنك أو معجون الأسنان كتحكم، دون الإبلاغ عن أي أحداث سلبية. تم تحليل 345 عينة من اللويحات من خلال تسلسل إلومينا، مما أسفر عن أكثر من 48 مليون قراءة وتحديد 908 أنواع على مستوى الأنواع. بعد التصفية، تم تضمين 584 نوعًا للتحليل الإحصائي، مما كشف عن تغييرات كبيرة في المجتمعات الميكروبية المرتبطة باستخدام معجون الأسنان على مدى 6 أسابيع.
أشارت تحليلات ANOVA إلى عدم وجود اختلافات كبيرة بين مجموعات معجون الأسنان في البداية (p = 0.607) أو بعد أسبوعين (p = 0.158)، ولكن ظهر فرق كبير بعد 6 أسابيع (p = 0.032). من الجدير بالذكر أن مستخدمي معجون الأسنان بالزنك أظهروا تحولات كبيرة في ملفات المجتمع مقارنةً بالبداية في كل من أسبوعين (p = 0.002) و6 أسابيع (p = 0.001)، بينما لم يظهر مستخدمو التحكم أي تغييرات كبيرة (p = 0.899 وp = 0.936، على التوالي). تم تقييم متوسط الوفرة النسبية (MRA) لـ 584 نوعًا، مما كشف عن تغييرات كبيرة لـ 38 نوعًا—30 مرتبطة بمعجون الأسنان بالزنك و8 مع معجون الأسنان كتحكم. أظهرت نوعان، *Staphylococcus epidermidis* و*Haemophilus haemolyticus*، تغييرات في MRA لكلا مجموعتي معجون الأسنان.
المناقشة
تقدم قسم المناقشة في ورقة البحث نتائج حول تأثير تركيبة معجون الأسنان المحتوي على 2% من سترات الزنك ثلاثي الهيدرات على الميكروبيوم الفموي، باستخدام تحليلات ميتاكسونية وميتاترنسكريبتومية. على مدى 6 أسابيع، لوحظت تحولات كبيرة في الميكروبيوم، حيث أدى معجون الأسنان بالزنك إلى زيادات في متوسط الوفرة النسبية (MRA) لـ 30 نوعًا، خاصة من جنس *Veillonella*، بينما أظهرت 8 أنواع فقط تغييرات كبيرة مع معجون الأسنان كتحكم. من الجدير بالذكر أن *Fusobacterium nucleatum subsp. polymorphum* و*Neisseria elongata* أظهرت انخفاضات كبيرة في MRA بعد استخدام معجون الأسنان بالزنك، مما يشير إلى تحول نحو تركيبة ميكروبيوم فموية أكثر صحة.
كشفت التحليلات الوظيفية أن معجون الأسنان بالزنك قام بتثبيط تحلل السكر ومسارات استقلاب السكر الأخرى، وهو ما يتماشى مع الخصائص المعروفة للزنك كمضاد للبكتيريا. كما سلطت الدراسة الضوء على زيادة في استقلاب النيتروجين، خاصةً زيادة تنظيم جين مختزل النترات، مما يشير إلى فوائد محتملة للصحة العامة من خلال تعزيز تحويل النترات الغذائية إلى نتريت. بشكل عام، تشير النتائج إلى أن معجون الأسنان بالزنك لا يغير فقط هيكل المجتمع الميكروبي، بل يعدل أيضًا المسارات الوظيفية بطريقة قد تعزز الصحة الفموية والعامة، مما يبرز الحاجة إلى مزيد من التحقيق في هذه الآليات.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-92545-0
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40057571
Publication Date: 2025-03-08
Author(s): Suzi Adams et al.
Primary Topic: Oral microbiology and periodontitis research
Overview
The study investigates the impact of zinc citrate trihydrate-containing toothpaste on the oral microbiome, focusing on its composition and functional changes over a 6-week period. A total of 115 participants brushed twice daily with either the zinc toothpaste or a control fluoride toothpaste. Metataxonomic analysis revealed significant shifts in bacterial communities, with notable increases in species from the genus *Veillonella* and a decrease in *Fusobacterium nucleatum subsp. polymorphum*, which is linked to gum disease. Functional analysis indicated that the zinc toothpaste reduced glycolysis and enhanced processes associated with gum health, such as lysine biosynthesis and nitrate reduction.
The findings highlight the dual role of zinc toothpaste in modulating both the composition and function of the dental biofilm, suggesting its potential benefits for oral and overall health. Specifically, the study demonstrates for the first time the in-vivo effects of zinc on microbial gene expression, including the inhibition of glycolysis and the promotion of genes beneficial for gum attachment and systemic health. This research underscores the importance of active ingredients in toothpaste formulations for maintaining a balanced oral microbiome and mitigating oral diseases.
Results
In this study, 131 participants (25 males and 106 females) with a mean age of 43 were randomized to receive either zinc or control toothpaste, with no adverse events reported. A total of 345 plaque samples were analyzed through Illumina sequencing, yielding over 48 million reads and identifying 908 species-level taxa. After filtering, 584 taxa were included for statistical analysis, revealing significant changes in microbial communities associated with toothpaste use over a 6-week period.
ANOVA analysis indicated no significant differences between the toothpaste groups at baseline (p = 0.607) or at 2 weeks (p = 0.158), but a significant difference emerged after 6 weeks (p = 0.032). Notably, zinc toothpaste users exhibited significant shifts in community profiles compared to baseline at both 2 weeks (p = 0.002) and 6 weeks (p = 0.001), while control users showed no significant changes (p = 0.899 and p = 0.936, respectively). The mean relative abundance (MRA) of 584 taxa was assessed, revealing significant changes for 38 taxa—30 associated with zinc toothpaste and 8 with control toothpaste. Two species, Staphylococcus epidermidis and Haemophilus haemolyticus, demonstrated changes in MRA for both toothpaste groups.
Discussion
The discussion section of the research paper presents findings on the impact of a toothpaste formulation containing 2% zinc citrate trihydrate on the oral microbiome, utilizing metataxonomic and metatranscriptomic analyses. Over a 6-week period, significant shifts in the microbiome were observed, with the zinc toothpaste leading to increases in the mean relative abundance (MRA) of 30 taxa, particularly from the genus *Veillonella*, while only 8 taxa showed significant changes with the control toothpaste. Notably, *Fusobacterium nucleatum subsp. polymorphum* and *Neisseria elongata* exhibited significant reductions in MRA following zinc toothpaste use, suggesting a shift towards a healthier oral microbiome composition.
Functional analyses revealed that the zinc toothpaste inhibited glycolysis and other sugar metabolism pathways, which is consistent with zinc’s known bacteriostatic properties. The study also highlighted an increase in nitrogen metabolism, particularly the upregulation of the nitrate reductase gene, indicating potential benefits for systemic health through enhanced conversion of dietary nitrate to nitrite. Overall, the findings suggest that zinc toothpaste not only alters the microbial community structure but also modifies functional pathways in a manner that may promote oral and systemic health, emphasizing the need for further investigation into these mechanisms.