牙齦卟啉單胞菌fimA基因型的研究進(jìn)展

鄧舒婷 綜述，張 綱 審校

(第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院口腔科，重慶 400037)

·綜 述·

牙齦卟啉單胞菌fimA基因型的研究進(jìn)展

鄧舒婷 綜述，張 綱△審校

(第三軍醫(yī)大學(xué)新橋醫(yī)院口腔科，重慶 400037)

牙齦卟啉單胞菌；fimA基因型；研究；進(jìn)展

牙周炎為致病微生物感染導(dǎo)致的慢性牙周疾病，致病微生物能夠損傷牙齒支持組織[1]。牙周炎和多種全身系統(tǒng)性疾病存在著較為密切的關(guān)系，已成為肺部感染、心血管疾病以及糖尿病等多種疾病的發(fā)病危險(xiǎn)因素[2]。在導(dǎo)致牙周炎的菌類中，牙齦卟啉單胞菌(P.Gingivalis)是重要的類別，基因遺傳的多態(tài)性為其致病性差異的主要因素。P.Gingivalis的毒力因子主要為菌毛，是其侵入、損傷牙周組織的重要結(jié)構(gòu)[3]。資料顯示，P.Gingivalis菌毛亞基菌毛素主要的編碼基因?yàn)閒imA基因，該基因?qū).Gingivalis的致病能力具有決定性作用[4]。研究證明，不同fimA基因型，其致病能力也存在著較大差異[5-8]。研究fimA基因型P.Gingivalis的致病特點(diǎn)，對(duì)于預(yù)防、治療慢性牙周炎，避免患者牙齒丟失，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 P.Gingivalis fimA基因分型

Fujiwara等[6]把P.Gingivalis fimA基因分為fimAⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型(下稱Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型)。Nakagawa等[7]發(fā)現(xiàn)fimAⅤ型P.Gingivalis(下稱Ⅴ型)及fimAIb亞型(下稱Ⅰb亞型)，且推測(cè)Ⅰb亞型可能是Ⅰ型的克隆變形。

2 不同fimA基因型P.Gingivalis的結(jié)構(gòu)特征

1984年，Yoshimura等[9]研究發(fā)現(xiàn)P.Gingivalis細(xì)胞壁存在三層高密度結(jié)構(gòu)，細(xì)胞膜存在兩層每層3 nm的高密度暗區(qū)，細(xì)胞間具有菌毛(纖毛狀結(jié)構(gòu))。Umemoto等[10]通過電鏡發(fā)現(xiàn)滅活菌毛編碼基因菌體表面主要菌毛結(jié)構(gòu)多且短而細(xì)，并且既也不黏附宿主細(xì)胞，也不表達(dá)亞基蛋白。但次要菌毛則多而長(zhǎng)，且菌毛編碼基因滅活后菌體表面也不表達(dá)次要菌毛，提示菌體表面結(jié)構(gòu)決定于菌毛編碼基因之間的差異，進(jìn)而導(dǎo)致fimA基因型不同的P.Gingivalis致病能力各不相同。Kristoffersen等[11]觀察表明Ⅰ型菌體表面存在放射性菌毛，且存在莢膜(約為36 nm)。Ⅱ型菌體表面菌毛較為致密，莢膜約為18 nm。Ⅳ型表面菌毛不明顯，莢膜約為10 nm。Kuboniwa等[12]研究發(fā)現(xiàn)Ⅰ型P.Gingivalis的生物膜形成分散狀單層基底小菌落；Ib型菌株的生物膜形成的菌落則相對(duì)較小，且呈分散狀斑片狀；Ⅱ型菌株的生物膜相對(duì)較厚，菌落廣泛成群，高且大小不一。Ⅲ型菌株的生物膜致密而厚，形成的菌落高大且成群；Ⅳ型菌株的生物膜呈通道狀均勻叢集，內(nèi)含的微生物菌群大而高；與Ⅲ型、Ⅳ型菌株形成的生物膜相比較，Ⅴ型菌株的生物膜盡管密度相對(duì)較低，但其菌落形狀高而厚。除此之外，各種fimA型內(nèi)的微生物含量也各自不同。由于Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型菌株生物膜的拓展比Ⅰ型、Ⅰb型范圍較大，其中所含的微生物量也就更多，Ⅴ型菌株生物膜則使得微生物的體積更大。

3 P.Gingivalis fimA不同基因型在人群中的分布

3.1 P.Gingivalis fimA不同基因型在不同地區(qū)人群中的分布 趙蕾等[13]研究發(fā)現(xiàn)，牙周健康者主要檢出fimAⅠ型，慢性牙周炎患者檢出類型依次為fimAⅡ型、fimAⅣ型、fimAIb型，fimA型分布和不同人群的基因背景間的差異關(guān)系密切。趙蕾等證明，fimAⅡ型、Ⅳ型P.Gingivalis和慢性牙周炎關(guān)系密切。Amono等[14]日本牙周炎患者P.Gingivalis陽(yáng)性標(biāo)本中66.1%的為Ⅱ型，其次為Ⅳ型。日本健康人P.Gingivalis陽(yáng)性標(biāo)本中76.1%的為Ⅰ型，其次為Ⅴ型。Beikler等[15]研究高加索人牙周炎致病菌，結(jié)果表明，其牙周炎患者中主要存在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型P.Gingivalis，但與牙周炎的嚴(yán)重程度無直接的關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn)，與其他P.Gingivalis菌株相比較，Ⅱ型基因不但比其他基因型分布更普遍，且其致病能力也最強(qiáng)[16]。Moon等[17]證明，在韓國(guó)，Ⅱ型P.Gingivalis不但在牙周疾病患者中具有較高的檢出率，在正常人中也具有較高的檢出率。陳曉濤等[18]研究新疆地區(qū)維吾爾族人牙周炎齦下菌斑，其中齦下菌斑P.Gingivalis檢出率為76.9%，Ⅱ型、 Ⅳ型在感染P.Gingivalis患者中檢出率依次為37.5%、22.5%。王東麟等[19]研究認(rèn)為，新疆維吾爾族兼具東方蒙古人種與白色人種的基因特征，故其fimA 型主要存在Ⅱ型、Ⅳ型兩種形式。

3.2 P.Gingivalis fimA不同基因型在不同年齡人群中的分布 李煒等[20]發(fā)現(xiàn)不同年齡段，不同年齡人群fimA 型檢出率也不盡相同。Hayashi等[21]分析日本2～15歲兒童牙周疾病患者，發(fā)現(xiàn)在牙齦炎患兒中，Ⅱ型、Ⅳ型P.Gingivalis檢出率最高，在牙周炎患兒中，Ⅰb亞型、Ⅳ型檢出率最高，分析小兒齦下菌斑發(fā)現(xiàn)，Ⅰ～Ⅳ型檢出率依次為26.67%、6.67%、13.33%、20.00%，并且Ⅳ型只存在與較大年齡患病兒童之中，其分布情況與較大年齡患病兒童與其發(fā)病情況存在一定的相關(guān)性。

4 P.Gingivalis fimA不同基因型致病機(jī)制

4.1 P.Gingivalis的致病機(jī)制 在菌毛、牙齦素等毒力因子的作用下，P.Gingivalis可引發(fā)牙齦上皮細(xì)胞發(fā)生形態(tài)功能的變化，或以細(xì)胞旁路連接細(xì)胞與水解細(xì)胞、細(xì)胞外基質(zhì)，并破壞細(xì)胞以及細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致牙齦上皮屏障損傷[22]。Dogan等[23]研究發(fā)現(xiàn)，P.Gingivalis能夠侵入牙齦內(nèi)的HGFs(成纖維細(xì)胞)，導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生空泡樣變及線粒體斷裂，引發(fā)成纖維細(xì)胞死亡。Fournier-Larente等[24]研究證明，P.Gingivalis能夠破壞上皮細(xì)胞層，進(jìn)入皮下纖維細(xì)胞層。此外，P.Gingivalis菌毛、LPS、蛋白酶及代謝產(chǎn)物均可導(dǎo)致牙齒支持組織丟失。近幾年來，研究者們逐漸認(rèn)識(shí)到破壞牙周組織的主要因素為致病微生物及其產(chǎn)物導(dǎo)致的宿主過度免疫反應(yīng)。

病理?xiàng)l件下菌毛、牙齦素等毒力因子可打破基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)的動(dòng)態(tài)平衡，破壞結(jié)締組織。在P.Gingivalis、外膜蛋白、牙齦素、LPS等作用下，MMPs活化水平升高，MMPs表達(dá)增強(qiáng)[25]。在毒力因子作用下，P.Gingivalis可過度表達(dá)HGFs并促進(jìn)MMPs活化，破壞合成纖維細(xì)胞與胞外基質(zhì)降解間的平衡，破壞牙周結(jié)締組織。HGFs能夠通過特異性受體和P.Gingivalis之間的作用，參與到局部免疫反應(yīng)之中。P.Gingivalis及其毒力因子能夠和HGFs表面的Toll樣受體以及MyD-88等作用，激活細(xì)胞內(nèi)HGFs信號(hào)傳導(dǎo)通道，調(diào)節(jié)MCP-1、IL-6等炎性介質(zhì)的表達(dá)，導(dǎo)致牙周疾病[26]。

4.2 P.Gingivalis fimA不同基因型致病機(jī)制 在各種fimA基因型中，Ⅱ型具有極強(qiáng)的毒力，正是因?yàn)檫@種極強(qiáng)的毒力，才使得Ⅱ型的致病性非常強(qiáng)。Gao等[27]證明，與Ⅰ型相比較，Ⅱ型促使巨噬細(xì)胞生成IL-6、TNF-α等炎性因子的能力更強(qiáng)。王惠寧[28]發(fā)現(xiàn)，Ⅱ型、Ⅳ型可促進(jìn)生成MMP-8、MMP-9，并最終使MMP-8、MMP-9水平顯著高于Ⅲ型。MMP-8、MMP-9可分解牙周組織內(nèi)的明膠、彈性蛋白酶、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型膠原，MMP-8以及MMP-9水平的提高能夠顯著提高牙周組織的破壞水平。Mantri等[29]學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，P.Gingivalis作用于上皮細(xì)胞，能夠降解焦點(diǎn)黏附激酶、黏附信號(hào)分子、Catenins等，使上皮細(xì)胞之間分離，并且不同類型的菌株其破壞能力也各不相同。苗棣等[30]研究結(jié)果表明，P.Gingivalis能夠分解上皮細(xì)胞之間的連接成分，解除上皮細(xì)胞完整性，并且Ⅱ型P.Gingivalis分解上皮細(xì)胞之間連接蛋白的水平顯著高于其他fimA型。

研究發(fā)現(xiàn)，Ⅱ型P.Gingivalis毒力及致病性較強(qiáng)的原因?yàn)椋?1)Ⅱ型黏附、侵入人上皮細(xì)胞的能力強(qiáng)，重組Ⅱ型微球體黏附具有較強(qiáng)的黏附HEP-2細(xì)胞(人上皮細(xì)胞系細(xì)胞)的能力[31]；(2)Ⅱ型促進(jìn)胞間黏附物質(zhì)分解、去磷酸化胞間FAK的作用強(qiáng)[32]；(3)Ⅱ型對(duì)表達(dá)細(xì)胞因子的刺激作用強(qiáng)[3]；(4)Ⅱ型延緩組織創(chuàng)口愈合的能力強(qiáng)[33]；(5)Ⅱ型可促進(jìn)較強(qiáng)的炎性反應(yīng)[34]。

P.Gingivalis fimA基因分為fimAⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型及fimAⅠb亞型；不同fimA基因型P.Gingivalis的結(jié)構(gòu)特征不同，其致病能力也各不相同，其中Ⅱ型毒力最強(qiáng)；P.Gingivalis fimA不同基因型在不同地區(qū)人群中的分布不同，fimAⅡ型、Ⅳ型P.Gingivalis和慢性牙周炎關(guān)系密切；菌毛、牙齦素等毒力因子是 Gingivalis fimA的重要致病因素。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.16.040

軍隊(duì)“十二五”面上課題(CWS12J096)。 作者簡(jiǎn)介：鄧舒婷(1988-)，碩士，醫(yī)師，主要從事口腔頜面外科研究。△

，E-mail:xqyykqk@163.com。

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1671-8348(2017)16-2285-03

2017-01-12

2017-03-16)