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互養(yǎng)菌屬與口腔疾病關(guān)系的研究進(jìn)展

發(fā)布時間:2011/11/28 17:25:16

【摘要】近年來,互養(yǎng)菌屬廣泛存在于自然界中,但在棲居地所有細(xì)菌組成中比例較小,大部分不能用純培養(yǎng)的方法分離和純化。該菌屬顯示出特殊的生理生化特性和適應(yīng)環(huán)境的能力,尤其是在口腔環(huán)境內(nèi)。研究顯示,牙周病和牙髓感染等病理狀態(tài)樣本中互養(yǎng)菌屬具有較高的檢出率,故懷疑其可能是口腔疾病的病原體之一。下面就互養(yǎng)菌屬與口腔疾病的關(guān)系作一綜述。

【關(guān)鍵詞】互養(yǎng)菌屬;牙周病;牙髓炎

互養(yǎng)菌屬(Synergistes)是近年來新發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌屬,應(yīng)用分子生物學(xué)的方法發(fā)現(xiàn),該菌屬廣泛存在于自然界并且在口腔疾病中有較高的檢出率。牙周病、齲病和牙髓炎是口腔多發(fā)性感染性疾病,細(xì)菌是引發(fā)這些疾病的始動因子,是造成牙體牙周組織破壞的主要因素。了解新的菌屬在口腔疾病中的檢出率,對于進(jìn)一步明確口腔疾病的發(fā)病機(jī)制和指導(dǎo)臨床治療具有重要的意義。

1、互養(yǎng)菌屬的來源和特殊性質(zhì)

1992年,Allison等從羊反芻食物中分離出的革蘭陰性厭氧的柱狀互養(yǎng)菌屬,有降解豆類植物銀合歡中的毒素3,4-二羥基吡啶(3,4-dihy-droxy pyridine,3,4-DHP)復(fù)合物的能力,能夠幫助宿主動物生存。他們將其命名為窮氏互養(yǎng)菌(Synergiste sjonesii,S.jonesii)。該菌與其他細(xì)菌相比較有較小的同源性,代表新的菌屬,這是首次在自然界中發(fā)現(xiàn)并分離的互養(yǎng)菌屬。在《伯杰系統(tǒng)細(xì)菌學(xué)手冊》中,將其歸類于脫鐵桿菌門(Defer-ribacteres),基因文庫中收錄其1164個核苷酸序列,其中Core Nucleotide收錄260個,GSS收錄904個序列。

16SrDNA聚合酶鏈反應(yīng)(polymerasechainreaction,PCR)分析發(fā)現(xiàn),互養(yǎng)菌屬廣泛存在于自然界中,但該菌在各自棲居地所有細(xì)菌組成中比例較低?;ヰB(yǎng)菌屬中僅有少部分革蘭陰性、專性厭氧的桿菌、弧菌和能動菌菌種可通過特殊培養(yǎng)基分離純化,大部分可培養(yǎng)菌種在常溫中性環(huán)境中適宜生長,另有一些菌種能夠耐受鹽環(huán)境或者高溫條件(最適溫度55~65℃)。所有菌種的共同特性是具有降解氨基酸的能力,可能參與氨基酸在自然生態(tài)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換④⑥。

不同環(huán)境來源的互養(yǎng)菌屬具有適應(yīng)環(huán)境的特殊能力:從動物反芻食物中分離出的能夠以精氨酸和組氨酸作為底物,降解動物飼料中的毒素,幫助動物生存;厭氧生態(tài)系統(tǒng)來源的可發(fā)酵谷氨酸、白氨酸和異亮氨酸,水解明膠,不產(chǎn)生吲哚,不發(fā)酵單糖,但是當(dāng)用丁酸甘油酯和橄欖油測試時不能產(chǎn)生脂肪酶;還有一些菌種可在厭氧消解罐中利用葡萄糖、硝酸鹽降解蛋白質(zhì)性廢物;在蓄積醋酸鹽危象環(huán)境中分離出的,能夠始終保持高密度并隨環(huán)境改變而變化。

Horz等描述了人類來源的可培養(yǎng)互養(yǎng)菌屬的生化特征和抗菌敏感性:從腹水和軟組織感染灶中分離出的7株菌株都是緩慢生長的厭氧菌,形態(tài)學(xué)上相似,但對抗菌劑的抵抗性有所不同。根據(jù)厭氧菌識別系統(tǒng)發(fā)現(xiàn),僅有RMA14551株能水解甘氨酸-β-萘胺,其他菌株的酶促反應(yīng)與所測試的表型相似的厭氧革蘭陰性桿菌與之相反。

2、與口腔疾病相關(guān)的互養(yǎng)菌屬

應(yīng)用分子生物學(xué)方法研究1名健康受試者7個口腔內(nèi)棲居地,在任何位置都沒有檢測出互養(yǎng)菌屬的基因型。然而,該菌卻在齲病、牙周炎、牙髓炎和根尖周病樣本中檢出,而且檢出率甚至超過已確定的病原菌的數(shù)量。相對于健康狀態(tài)而言,在口腔疾病中互養(yǎng)菌屬具有較高的檢出率,故可推測該菌屬在口腔疾病的發(fā)病過程中起重要的作用。

2.1 互養(yǎng)菌屬和牙周病

慢性牙周炎有復(fù)雜的細(xì)菌生態(tài)系,已在齦溝中探測到400多種細(xì)菌?;ヰB(yǎng)菌屬是早期的研究者在用萬能16SrRNA基因引物探測人齦下菌斑細(xì)菌和采用PCR選擇性地探測其他基因型時偶然發(fā)現(xiàn)的。deLillo等收集了2名重度慢性牙周炎患者的3個齦下菌斑樣本,在以16SrRNA序列分析技術(shù)識別菌斑中的細(xì)菌時發(fā)現(xiàn),1.2%的細(xì)菌克隆可歸類于互養(yǎng)菌屬。Paster等初期在采用人類口腔微生物識別微陣列(humanora licroide-ntification microarray,HOMIM)比較健康受試者和牙周炎齦下菌斑的細(xì)菌分布時發(fā)現(xiàn)互養(yǎng)菌屬出現(xiàn)于疾病樣本中,之后他們用16SrRNA序列分析識別牙周袋中的最主要的69個微生物,確定了互養(yǎng)菌屬的相關(guān)基因型(BH017、D084和W090)。

Paster等通過對牙周健康狀態(tài)、成人牙周炎、難治性牙周炎、免疫缺陷性牙周炎和急性壞死性潰瘍性牙周炎等不同牙周袋內(nèi)細(xì)菌分布的調(diào)查,從347個克隆中鑒定出29個菌種和基因型,且互養(yǎng)菌屬的BH017、W090、D084和W028基因型在疾病樣本中占優(yōu)勢,特別是在急性壞死性潰瘍性牙周炎和難治性牙周炎中,暗示該菌可能是病原體之一。

盡管互養(yǎng)菌屬的部分克隆在牙周炎樣本中屢有發(fā)現(xiàn),但是該菌的基因型與疾病狀態(tài)并非一一相關(guān)。Kumar等在比較年齡相當(dāng)?shù)难乐芙】岛吐匝乐苎资茉囌哌^程中發(fā)現(xiàn),該菌屬基因型D084和BH017在所測試的菌種中與疾病的聯(lián)系最為密切,與以前廣泛確認(rèn)為慢性牙周炎的主要病原體有相同的強(qiáng)度甚至更強(qiáng)。這就再次證實,這些以前不能通過培養(yǎng)方法識別的微生物在牙周炎的發(fā)病過程中起重要的作用。另外,由于基因型W090在牙周健康樣本中數(shù)量上占優(yōu)勢;所以Kumar等認(rèn)為,盡管W090與D084、BH017種系關(guān)系相近,但不能以種系來源的遠(yuǎn)近確定其與疾病的關(guān)系。之后,他們在進(jìn)一步地研究牙周炎患者和健康受試者牙周袋深淺位置的細(xì)菌分布中發(fā)現(xiàn),互養(yǎng)菌屬存在于1/8的疾病受試者中,也同樣存在于健康受試者中。基因型W090和BH007與牙周疾病密切相關(guān),而基因型BH017與牙周疾病沒有統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性。

目前,有關(guān)互養(yǎng)菌屬特定基因型與牙周炎的關(guān)系尚無定論,細(xì)菌分布可能因個體宿主不同而不同。基于牙周炎發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性,為了獲取更多更確切的與牙周炎發(fā)病有關(guān)的細(xì)菌信息,還需要更大數(shù)量的臨床樣本研究。

2.2 互養(yǎng)菌屬和牙髓感染

根管系統(tǒng)內(nèi)營養(yǎng)和氧氣高度受限,涉及牙髓炎的細(xì)菌種屬相對于全部口腔微生物來說數(shù)量是有限的。隨著互養(yǎng)菌屬在牙周病樣本中的發(fā)現(xiàn),這種菌屬是否出現(xiàn)在另一口腔多發(fā)疾病——牙髓炎中,引起了科研工作者的廣泛關(guān)注。

Saito等用16SrRNA序列分析了7例牙髓感染根管內(nèi)的細(xì)菌樣本,互養(yǎng)菌屬在其中的比例不等,最高達(dá)到9.1%。在慢性根尖周炎感染根管樣本中,存在著包括互養(yǎng)菌屬在內(nèi)的可培養(yǎng)和迄今不能培養(yǎng)的菌種。在未行治療的感染根管中,互養(yǎng)菌屬的基因型包含W028、A121/P4G-18P1、W090、BH017和E3-33?;ヰB(yǎng)菌屬陽性檢出率為21.8%,平均量高于牙齦卟啉單胞菌和中間普雷沃菌菌屬,接近密螺旋體的檢出率。研究者們認(rèn)為,即使互養(yǎng)菌屬的病原性和致病因子仍需要解釋,但互養(yǎng)菌屬的流行率和數(shù)量提示其在根尖周炎的病原學(xué)中可能與其他微生物有協(xié)同作用,利用終產(chǎn)物如氫分子在多種微生物感染牙髓的過程中依次發(fā)揮作用。Vianna等發(fā)現(xiàn)了1例牙髓樣本中包含互養(yǎng)菌屬遠(yuǎn)緣的基因型,與從腹水中分離的菌株相關(guān)。這樣的基因型之前未能在口腔中檢測到,表示感染根管是互養(yǎng)菌屬基因型種系發(fā)生的特殊棲居地。

在對比慢性根尖周炎治療前后根管內(nèi)細(xì)菌組成的研究中,關(guān)于互養(yǎng)菌屬基因型的出現(xiàn)仍存在分歧意見。Siqueira等在針對性地選擇13個菌種研究其在未治療和治療后持續(xù)感染的慢性根尖周炎的檢出率時發(fā)現(xiàn),互養(yǎng)菌屬基因型BA121是未治療的根尖周炎中最流行的3個菌種之一,而且這個基因型仍能在治療后持續(xù)感染的病例中檢測出來。這也是第一次在營養(yǎng)高度受限的根充后根管內(nèi)檢測出該菌屬。Sakamoto等在評估根管內(nèi)消毒措施和檢測治療后根管內(nèi)殘留微生物的研究中發(fā)現(xiàn),互養(yǎng)菌屬基因型BA121出現(xiàn)于治療前的樣本中,缺失于治療后的樣本中。他們認(rèn)為,這可能緣于治療過程中的次氯酸鈉和氫氧化鈣的羥基離子有殺死細(xì)菌和降解其DNA的作用,從而影響了PCR的精確結(jié)果。

理論上,健康有活力的根管系無菌環(huán)境,任何在感染根管內(nèi)發(fā)現(xiàn)的有機(jī)體既可能是病原體,也可能是口腔共生的條件致病菌?;ヰB(yǎng)菌屬是在疾病牙髓生態(tài)系頻繁出現(xiàn)的成員,比例大致與重要的牙髓病原體相等,說明該菌屬與牙髓感染和根尖周病有重要的聯(lián)系,可能是之前不能確定的牙髓病原體。

2.3 互養(yǎng)菌屬與齲病

有關(guān)互養(yǎng)菌屬與齲病的報道較少。Munson等在針對穩(wěn)定期和進(jìn)展期齲齒微生物群落的研究中發(fā)現(xiàn),互養(yǎng)菌屬僅出現(xiàn)于2個樣本中,僅組成樣本所有細(xì)菌分離群的小部分,低于10%。

3、結(jié)束語

互養(yǎng)菌屬在自然環(huán)境中廣泛分布,可能是人和動物腸道中的正常菌群,可能參與黏膜有關(guān)的感染。用特殊方法分離培養(yǎng)互養(yǎng)菌屬,可對其生理特征有進(jìn)一步的認(rèn)識并能幫助了解其在人宿主中的定居方式和致病作用。分子生物學(xué)研究拓展了人-細(xì)菌生態(tài)系中互養(yǎng)菌屬作為特殊成員的觀點,更擴(kuò)大了口腔疾病相關(guān)致病微生物的范圍,其中包含一些最近由16SrRNA序列識別的新命名的口腔菌種和新的基因型。上述研究表明,目前迫切需要固定和持久獲得互養(yǎng)菌屬的體外培養(yǎng)方法,這樣互養(yǎng)菌屬的表型特征,尤其是毒力和抗菌劑敏感性等方可得到適當(dāng)?shù)脑u估。

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