牙龈卟啉单胞菌致病岛研究进展

国际口腔医学杂志第３６卷第２期２００９年３月

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牙龈卟啉单胞菌致病岛研究进展

刘静波综述潘亚萍审校

（中国医科大学口腔医院牙周病科

辽宁

沈阳１１０００２）

【摘要】牙龈卟啉单胞菌是重要的牙周可疑致病菌，在牙周炎的发生和发展过程中发挥着重要的作用。致病岛是病原微生物通过基因水平转移获得的外源性ＤＮＡ片段，与细菌的致病性密切相关。下文就牙龈卟啉单胞菌致病岛的研究现状作一综述。【关键词】牙龈卟啉单胞菌；致病岛；重组活化基因座

【中图分类号】Ｑ７５４

【文献标识码】Ａ

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

ｐｒｏｇｒｅｓｓ

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ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ

ｇｅｎｅｓｌｏｃｕｓ

致病岛（ｐａｔｈｏｇｅｎｉｃｉｔｙｉｓｌａｎｄ，ＰＩ）最初发现于岛的概念又有新的延伸，还有更多在组成结构、尿路致病性大肠埃希菌中，与细菌的毒力密切相进化来源上与致病岛相似，但功能却并不局限于关【１】。随着研究的不断深入，学者们发现在许多编码细菌毒力的基因组结构的基因组岛。依据编病原性细菌中都存在致病岛，例如幽门螺杆菌的码基因的不同功能，可将基因组岛分为致病岛、细胞毒素联合基因Ａ～Ｔ和沙门菌的ＳＰＩ一８和ＳＰＩ一固氮岛、抗药性岛和分泌岛等【４１。１０基因等１２－３１。２致病岛的特征

ｌ致病岛

不同菌种的致病岛具有不同的结构和功能，致病岛是指编码细菌毒力基因簇的一个相对但均具有下列基本特征［５－－６１。１）致病岛携带编码毒分子质量较大的ＤＮＡ片段【，１，是整合于细菌基因力相关的基因或基因簇，其大小为１０～１００

ｋｂ。

组的外源性ＤＮＡ成分，推测其来自于细菌进化过致病岛编码的基因产物大多是分泌性蛋白和细菌表面蛋白，如溶血素、菌毛和血红素结合因子。所介导的基因水平转移。通过这一过程，细菌获一些致病岛编码细菌的分泌系统（如Ⅲ型分泌系得编码毒力因子的大片段的致病岛基因。携带大统）、信息传导系统和调节系统。２）致病岛往往位片段ＤＮＡ的致病岛的转移对宿主菌的致病能力或于细菌染色体上的特定位置，整合位点常常与转移ＲＮＡ（ｔｒａｎｓｆｅｒ

ｒｉｂｏｎｕｃｌｅｉｃ

ａｃｉｄ，ｔＲＮＡ）密切相

关。随着近年大量细菌基因组序列的破译，致病

关。３）致病岛占据染色体较大的区域。４）致病岛大多数两端具有顺向重复序列和插入序列。５）致【收稿日期】２００８－０４—２８；

【修回日期】２００８－１

１－０７

病岛具有不稳定性，包含整合酶、转位酶、噬菌体基因、插入序列、质粒复制起始点等潜在的基１７０１

因组不稳定成分，可在细菌之间进行水平位置的

万方数据

程中的基因水平转移事件，尤其是噬菌体和质粒性状改变显著，且与细菌进化和新病原菌出现有【基金项目】国家自然科学基金资助项目（３０７７２４２７）［ｆｉｅ者简介】刘静波（１９８０－），女，辽宁人，博士【通讯作者１潘亚萍，Ｔｅｌ：０２４－２２８９

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转移。６）致病岛ＤＮＡ片段的（Ｇ＋Ｃ）摩尔百分数、密码子使用和核苷酸偏好与宿主菌染色体存在较大差异，较宿主菌（Ｇ＋Ｃ）摩尔百分数高者称为高（Ｇ＋Ｃ）致病岛，低者称为低（Ｇ＋Ｃ）致病岛。７）一种病原菌往往具有一个或几个致病岛，致病岛存在于强毒株中，但在与病原菌同种或相关菌的弱毒株或无毒株中缺失，某些致病岛可在不同的细菌中存在。８）致病岛可能与新发现的病原菌有关。３牙龈卟啉单胞菌致病岛

人类口腔为约定植了５００种细菌的高度复杂的微生态体系。在牙菌斑中，外源性基因的转移通常是通过质粒、结合转座子和噬菌体来实现的，当细菌生长于类似菌斑的生物膜中时会显示出自然感受态ＤＮＡ的增加，有利于细菌对外来基因的获取和基因的转移用。

牙龈卟啉单胞菌是牙周微生物领域重点研究的厌氧菌之一，与慢性牙周炎、侵袭性牙周炎、牙周脓肿和牙髓感染以及伴发性全身性系统疾病密切相关ｉｓ－１讲。病原菌致病是一个多因素共同作用的过程，有参与基本生理过程的看家基因和多种毒力基因参与。牙龈卟啉单胞菌基因的多态性与复杂性使得其致病机制迄今尚不明了。牙龈卟啉单胞菌致病岛自１９９９年Ｃｕｒｔｉｓ等…】在对牙龈卟啉单胞菌Ｗ５０菌株的研究中发现后，其致病力已经逐渐成为研究的热点之一。目前，有关牙龈卟啉单胞菌致病岛研究主要集中在以下方面。３．１重组活化基因座

Ｃｕｒｔｉｓ等…１发现，在牙龈卟啉单胞菌Ｗ５０菌株的外膜上存在着一个由重组活化基因（ｒｅｃｏｍｂｉ—

ｎａｔｉｏｎａｃｔｉｖａｔｉｏｎ

ｇｅｎｅ，ｒａｇ）Ｂ编码的相对分子质量

为５．５ｘ１０４的免疫显性表面抗原。ｒａｇＡ基因位于ｒａｇＢ基因下游，两者为共转录基因，ｒａｇＡ基因编码假定的ｔｏｎＢ依赖性受体。另外，他们用聚合酶链反应技术在牙龈卟啉单胞菌阳性的浅牙周袋中未检出ｒａｇ基因座（ｒａｇＡ和ｒａｇＢ），而在牙龈卟啉单胞菌阳性的深牙周袋内该基因座检出率高达３６％。该研究提示，获得ｒａｇ基因座有利于牙龈卟啉单胞菌在牙周病变位点的定植。ｒａｇＢ基因存在于高毒力株牙龈卟啉单胞菌Ｗ８３中，而在低毒力株牙龈卟啉单胞菌ＡＴＣＣ３３２７７中缺失１１２ｌ。Ｈａｎｌｅｙ等【１３】认为，ｒａｇ基因座具有由水平基因转移获得、低（Ｇ＋Ｃ）摩尔百分数、侧端有可移动元件和插入元件（ＩＳ１１２６，原命名为ＩＳＰ９１），参与细菌表面药

万方数据

・１６３・

物转运等致病岛基因特征，即ｒａｇ基因座为牙龈卟啉单胞菌Ｗ５０菌株的致病岛。

Ｈａｌｌ等【－４】发现，ｒａｇ基因座有４种等位基因型，其中牙龈卟啉单胞菌Ｗ５０菌株为ｒａｇ—ｌ型，

ＡＴＣＣ

３３２７７菌株为ｍｇ一４型；在１６８株牙龈卟啉

单胞菌临床分离株中，ｒａｇ一１、ｒａｇ一２、ｒａｇ一３和ｒａｇ’４基因型的检出率分别为２６％、３６％、２５％和１４％；在小鼠感染模型中，ｒａｇ一１型牙龈卟啉单胞菌对牙周软组织的破坏性最强，为高毒力基因型。不同基因型编码的ＲａｇＡ蛋白有６３％～７１％的氨基酸序列一致性，ＲａｇＢ蛋白具有４３％～５６％的氨基酸序列一致性；ＲａｇＡ、Ｂ蛋白与许多拟杆菌属蛋白有同源性，与多糖的摄取有关。同时，模拟炎症牙周袋的温度升高可调控ｒａｇＡＢ基因的表达，提示在炎症牙周袋中存在逃避宿主免疫反应的机制旧。Ｓｈｉ等（，研运用等位基因突变技术灭活牙龈卟啉单胞菌Ｗ５０菌株的ｒａｇ一１基因，构建ｒａｇ基因突变株，结果该突变株在全细胞蛋白和外膜蛋白中均无ＲａｇＡ、Ｂ蛋白活性。用不同剂量的ｍｇ一１缺陷株和野生株牙龈卟啉单胞菌Ｗ５０菌株感染小鼠牙周病变模型，结果显示ｒａｇ一１缺陷株对小鼠牙周软组织的损伤显著低于野生株。Ｎａｇａｎｏ等㈣在构建牙龈卟啉单胞菌Ｗ８３菌株的ｒａｇＡ、ｒａｇＢ和ｒａｇＡＢ基因突变株过程中，通过特异性培养基培养、感染小鼠牙周模型、细胞表面标签、细菌交联和免疫共沉淀等试验表明，ＲａｇＡ和ＲａｇＢ蛋白位于菌细胞的最外层，构成一个蛋白复合体。在功能方面，这两个蛋白形成一个有活性的大分子退化产物运载体，同时具有一定毒力作用。

３．２

ＰＧ０８１９～０８４４和ＰＧｌ４３５—１４５４基因

Ｃｈｅｎ等【１２】运用基因芯片技术分析牙龈卟啉单

胞菌Ｗ８３和ＡＴＣＣ３３２７７菌株基因差异发现，在牙龈卟啉单胞菌毒力株Ｗ８３基因序列中有两个平行进化且同源的长约２８ｋｂ（ＰＧ０８１９－０８４４）和１８

ｋｂ

（ＰＧｌ４３５—１４５４）的基因片段。这两个基因片段可能由复制和染色体内重组产生，且具有致病岛的特征：与牙龈卟啉单胞菌Ｗ８３全基因组的（Ｇ＋Ｃ）摩尔百分数（４８％）相比较，该基因片段的（Ｇ＋Ｃ）摩尔百分数较低（４１％）；该区域包含保守和种属特异性的假定基因、转座子、插入序列和整合酶；这两个基因片段的一侧基因序列同源于拟杆菌属的转座子５５２０，另一侧为一个丝氨酸或天冬氨酸ｔＲＮＡ。这两个基因岛中５０％的基因编码转录调控子、接合转座子、切除酶、整合酶、ＩＳＰｇｌ和流

・』钟・

Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ

国际ｒ】腔医学杂志第３６卷第２期２００９年３月

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＳｔｏｍａｔｏｌｏ赶Ｖ０１．３６Ｎｏ．２Ｍａｒ．２００９

ｔ

出泵家族蛋白等，其余的基因编码保守的假定开放阅读框或种属特异性的开放阅读框。

林莉等ｆ１８】运用抑制消减杂交法发现了３６个在牙龈卟啉单胞菌Ｗ８３菌株中特有而ＡＴＣＣ

３３２７７

ｂｉｏｌ，２００７，５６（ｉ５）：６６４－－６６９．

【３】ＳａｒｏｊＳＤ，ＳｈａｓｈｉｄｈａｒＲ，ＫａｒａｎｉＭ，ｅｔａ１．ＪＭｅｄＭｉｃｒｏ—

ｂｉｄ，２００８，５７（Ｐｔ

４）：４２４＿４”．

【４】ＨａｃｋｅｒＪ，ＣａｍｉｅｌＥ．ＥＭＢＯＲｅｐ，２００１，２（５）：３７６—３８１．【５】［６１

ＧｕｙＬ．ＦｕｔｕｒｅＭｉｅｒｏｂｉｏｌ，２００６，ｌ（３）：３０９—３１６．Ｇａｌ—Ｍｏｒ

Ｏ．ＦｉｎｌａｙＢＢ．Ｃｅｌｌ

Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００６，８（１１）：

菌株中缺乏的克隆子，其中ＰＧ０８３６、ＰＧ０８３８、ＰＧ０８３９和ＰＧｌ４３６分别是两个致病岛中的成员。ＰＧ０８３６、ＰＧ０８３８编码整合酶。整合酶在基因组进化和毒力元件水平转移（甚至是跨越物种屏障）过程中发挥重要的作用。针对整合酶活性和产物的不同调控可能在细菌感染时增加更进一步的精细调节１１９１。ＰＧ０８３９编码保守的假定蛋白，与普通拟杆菌ＡＴＣＣ８４８２的金属一Ｂ一内酰胺酶超家族假定蛋白具有高度的同源性。金属一Ｂ一内酰胺酶可由质粒或整合子介导在细菌间移动，传播细菌的耐药性嗍。ＰＧｌ４３６编码的蛋白为腺苷三磷酸酶。林莉等（１Ｓｌ在进一步运用基因芯片技术筛查大量的慢性牙周炎患者不同牙周部位的牙龈卟啉单胞菌差异基因表达频率过程中发现，ＰＧ０８３６和ＰＧ０８３９的检出率与患者的牙周探诊深度、临床附着丧失、探针出血和牙松动度呈正相关关系，即ＰＧ０８３６和ＰＧ０８３９与牙龈卟啉单胞菌的致病力有关，可能为牙周炎的高致病性基因。ＰＧ０８３８和ＰＧｌ４３６与上述牙周指数之间的关系无统计学意义。ＰＧ０８１９—０８４４和ＰＧｌ４３５～１４５４基因片段在牙龈卟啉单胞菌致病过程中发挥的具体作用，还有待于进一步深入研究。

１７０７一１７１９．

１７］ＲｏｂｅｒｔｓＡＰ．ＭｕｌｌａｎｙＰ．Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔｏｌ３６—４６．

２０００，２００６，４２（１）：

嘲

【９】

ＳｅｙｍｍｔｒＧＪ，Ｆ０ｔｄＰＪ，ＣｕｌＩｉｎａｎＭＰ，ｅｔｎＬＣｌｉｎｏｌ

Ｉｎｆｅｃｔ。２００７，１３

Ｍｉｃｒｏｂｉ—

Ｃ％ｐｐｌ４）：３－１０．

周

婷，徐屹，丁一。等．华西１２１腔医学杂志，

２００７．２５（５）：４７０－－４７３．

【ｌ０】方厂云，苏征，陈

２００ｒ７．２５（４）：３３９—３４１．

蕾，等．华西口腔医学杂志，

【１１１“而ｓＭＡ，ＨａＩｌＩｅｙＳＡ，Ａｄｕｓｅ－ＯｐｏｋｕＪ．Ｊ

Ｐｅｒｉｏｄｏｎｔａｌ

Ｒｅｓ．１９９９．３４（７）：４００－４０５．

【１２］ＣｈｅｎＴ，ＨｏｓｏｇｉＹ，ＮｉｓｈｉｋａｗａＫ

１８６（１６）：５４７３—５４７９．

ｅｔ

ａＬＪＢａｃｔｅｒｉｏｌ，２００４，

【１３】ＨａｎｌｅｙＳＡ，Ａｄｕｓｅ－ＯｐｏｋｕＪ，ＣｕｒｔｉｓＭＡ．ＩｎｆｅｃｔＩｎｌｍｕｎ，

１９９９．６７（３）：１１５７一１１７１．

【１４ＪＨａｌ／ＬＭ，ＦａｗｅｌｌＳＣ，ＳｈｉＸ，ｅｔ８／．ＩｎｆｅｃｔＩｍｍｕｎ，２００５，７３（７）：４２５３—４２６２．

【１５】ＢｏｎａｓｓＷＡ，ＭａｒｓｈＰＤ，ＰｅｒｃｉｖａｌＲＳ．ｅｔａ１．Ｉｎｆｅｃｔ

Ｉｍ—

ｍｉｌｄ，２０００．６８（７）：４０１２－－４０１７．

【］６１

Ｓｉｆｔ

Ｘ，ＨａｎｌｅｙＳＡ，Ｆａｒａｙ－ＫｅｌｅＭＣ．ｅｔａ１．ＩｎｆｅｃｔＩｍｍｕｎ，

２００７．７５（４）：２０７１－２０７４．

【１７１

ＮａｇａｎｏＫ，ＭｕｒａｋａｍｉＹ，Ｎｉｓｈｉｋａｗａ

Ｉ（＇ｅｔａＬＪＭｅｄＭｉ—

ｅｒｏｂｉｏｋ２００７．５６（Ｐｔ１１）：１５３６－１５４８．

【１８】林莉，潘亚萍，李琛．中华口腔医学杂志，２００６，４１

（１２）：７３４—７３８．

【１９１

Ｍａｎｓｏｎ５５５—５５９．

ＪＭ，ＧｉｌｍｏｒｅＭＳ．ＭｏｌＭｉｃｒｏｂｉｏｌ，２００６，６１（３）：

４参考文献

【１】１

ＨａｃｋｅｒＪ，Ｂｌｕｍ－ＯｅＭｅｒＧ，ＭｉｔｈｌｄｏｆｆｅｒＩ，ｅｔａ１．ＭｏｌＭｉ－ｅｒｏｂｉｏｌ，１９９７，２３（６）：１０８９—１０９７．

【２０ｌＢｏｇａｅｒｔｓＰ，Ｈｕａｎｇ

ＴＤ，Ｒｏ“ｇｕ％一ＶｉＵａｌｏｂ０８

Ｈ，ｅｔａ１．Ｊ

ＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂＣｈｅｍｏｔＩｌｅｒ＇２００８，６１（３）：７４９—７５１．

Ｍａｔｔｅｏ

Ｍ．Ｉ，ＧｒａｎａｄｏｓＧ，Ｐ６ｒｅｚＣＶ，ｅｔａ１．ＪＭｅｄＭｉｃｒｏ－－

［２１

（本文编辑刘世趵

第３次全国牙体牙髓病学临床研讨会通知

由中华口腔医学会牙体牙髓病学专业委员会主办、重庆医科大学１２腔医学院承办、第三军医大学大坪医院协办的第３次全国牙体牙髓病学临床研讨会将于２００９年１０月２２日至１０月２５日在重庆举行。会议将邀请国内知名专家围绕近年来牙体牙髓病病因、发病机制、病理改变、ｌ临床诊断和防治技术研究的最新进展，从ｌ临床研究和典型病例两个方面进行专题演讲和讨论。此外，特设口腔医学论文交流和壁报展示。有关本次会议的详细事宜，请与重庆医科大学附属口腔医院牙体牙髓科周智联系。具体联系方式：重庆市渝中区上清寺路７号，重庆医科大学附属１２腔医院牙体牙髓科，邮编：４０００１５：电子邮箱：ｅｎｄｏｄｏｎ－

ｔｉｃｓ２００９＠１６３．ｔｏｍ。

第３次全国牙体牙髓病学Ｉ临床研讨会组委会

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