變形鏈球菌耐氟菌株致齲特性及代謝組學(xué)研究.pdf

1、齲病是危害人類健康的最常見的口腔疾病。它是在以細(xì)菌為主的多種因素影響下，牙體硬組織發(fā)生的慢性進(jìn)行性破壞的一種疾病。齲病不像一般的細(xì)菌感染性疾病那樣有著十分典型的毒力因子，在疾病的發(fā)生、發(fā)展過程中有著很明確的致病機(jī)理，齲病的發(fā)病過程具有其獨(dú)特的發(fā)展規(guī)律。齲病的發(fā)病機(jī)制基本上只與致病菌的新陳代謝有關(guān)。變形鏈球菌被公認(rèn)為是齲病的主要致病菌，其致病特性主要體現(xiàn)在其對(duì)牙體硬組織有著高度的粘附能力、能夠合成細(xì)胞內(nèi)外多糖以滿足自身需要、擁有很強(qiáng)的產(chǎn)酸

2、能力和耐酸能力。氟化物作為目前應(yīng)用最廣泛的防齲制劑對(duì)口腔中細(xì)菌的作用，特別是對(duì)變形鏈球菌的作用是其防齲的重要部分。然而有報(bào)道認(rèn)為長(zhǎng)期廣泛使用氟制劑可導(dǎo)致變鏈菌耐氟菌株的產(chǎn)生。
　　 代謝活動(dòng)是生命活動(dòng)的本質(zhì)特征和物質(zhì)基礎(chǔ)。代謝組(metabolome)是指某一組織或者細(xì)胞在一特定生理時(shí)期內(nèi)所有低分子量的代謝產(chǎn)物。代謝組學(xué)(metabolomics)是繼基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)之后系統(tǒng)生物學(xué)的另一重要組成部分，也是目前組學(xué)領(lǐng)

3、域研究的熱點(diǎn)之一。細(xì)胞內(nèi)的生命活動(dòng)大多發(fā)生于代謝層面，如細(xì)胞信號(hào)釋放、能量傳遞、細(xì)胞間通信等，代謝產(chǎn)物是基因表達(dá)的最終產(chǎn)物，基因和蛋白表達(dá)的微小變化可以在代謝物上得到放大，因此代謝組學(xué)技術(shù)對(duì)理解細(xì)胞功能來講是一種十分重要的功能基因組學(xué)技術(shù)，因?yàn)榇x組直接反應(yīng)了細(xì)胞的生理狀態(tài)，利用代謝組學(xué)技術(shù)很有可能去發(fā)現(xiàn)細(xì)胞新的生化途徑并解釋其正常的或病理的功能。
　　 由于耐氟菌株不僅能降低局部用氟產(chǎn)生的抑齲效果，而且較親代菌株更不易被氟化物

4、抑制。耐氟菌株的出現(xiàn)，為氟化物防齲提出了新的問題。研究耐氟菌株的致齲特性，可以前瞻性地了解變形鏈球菌耐氟突變后致齲毒力的變化。為此本研究擬通過體外逐步誘導(dǎo)的方法誘導(dǎo)變形鏈球菌UA159產(chǎn)生耐氟菌株，比較耐氟菌株及其親代菌株的致齲特性，采用代謝組學(xué)的方法研究耐氟菌株與其親代株代謝產(chǎn)物的差異及特點(diǎn)，尤其是糖代謝中間產(chǎn)物的差異及特點(diǎn)，探討變形鏈球菌耐氟菌株的突變部位及其致病機(jī)理，探索防齲靶點(diǎn)，為臨床上合理應(yīng)用氟化物及尋找新的防齲藥物提供有力的

5、實(shí)驗(yàn)依據(jù)。主要研究結(jié)果如下：
　　 1、變形鏈球菌UA159耐氟突變后糖酵解產(chǎn)酸能力增強(qiáng)。在低濃度氟(0.5mmol/L)存在的情況下，耐氟菌株及其親代菌株的糖酵解產(chǎn)酸能力均受到一定影響，但仍在牙釉質(zhì)脫礦的臨界pH值5.5以下，而且耐氟菌株所受氟的影響明顯比親代菌株弱。在高濃度氟(5 mmo1/L)存在的情況下，耐氟菌株仍能將pH值降至5.2左右，而親代菌株所降低的pH值最終在6.0以上。若從產(chǎn)酸能力的角度來講，可以推測(cè)在氟存在

6、的情況下耐氟菌株產(chǎn)酸使釉質(zhì)脫礦的能力比其親代菌株強(qiáng)。
　　 2、變形鏈球菌UA159的耐氟菌株與其親代菌株相比耐酸性增強(qiáng)。耐氟菌株耐酸性增強(qiáng)與細(xì)胞膜通透性及細(xì)胞膜成分的改變有關(guān)。變形鏈球菌在酸性環(huán)境下能夠通過改變其細(xì)胞膜脂肪酸成分增加長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸的比例來抵抗酸性壓力。而變形鏈球菌耐氟突變后這種耐酸能力明顯增強(qiáng)。
　　 3、變形鏈球菌中fabM基因的編碼產(chǎn)物調(diào)控細(xì)胞膜不飽和脂肪酸的合成，我們對(duì)變形鏈球菌UA159的耐

7、氟菌株的fabM基因測(cè)序并與其親代菌株的fabM基因序列比對(duì)后發(fā)現(xiàn)變形鏈球菌UA159耐氟突變后其fabM基因序列沒有改變。但是，耐氟菌株的fabM基因在酸性條件下的表達(dá)量明顯比其親代菌株高，這與耐氟菌株長(zhǎng)鏈單不飽和脂肪酸的變化相一致。我們把所測(cè)得的耐氟菌株的fabM基因序列提交至GenBank，得到序列號(hào)HM583675。
　　 4、本實(shí)驗(yàn)應(yīng)用代謝組學(xué)相關(guān)技術(shù)對(duì)變形鏈球菌耐氟菌株及其親代菌株進(jìn)行了初步摸索。變形鏈球菌耐氟突變后