高龋儿童唾液小分子多肽模式、防御素水平和牙菌斑微生物多样性的相关性研究

Dental caries is a complex infectious disease with a multifactorial etiology. Of the identified risk factors, the cariogenic oral microbial flora and saliva have received particular research attention. Salivary proteins induce a partial knockout of the targeted microbe with their network type “acting together”. Defensins are kinds of low-molecular-weight peptides and involved in inhibiting the proliferation of s.mutans. We speculate that defensins affect the architecture and population of dental plaque by the network type with other salivary peptides. To confirm the hypothesis, we’ll explore the plaque diversity of the caries-active and caries-free children, with different methods including LC-MS/MS、ELISA、DGGE、genotyping and others. The study will provide better understanding of the correlationship among low-molecular-weight peptides、defensins and dental plaque.

龋病是多种因素参与的感染性疾病，细菌为重要的致病因素。唾液蛋白以网络模式协同作用，抑制病原微生物增殖。研究发现，唾液小分子多肽防御素可抑制致龋菌S.mutans生长，但防御素在唾液蛋白网络中的地位及其对致龋牙菌斑的影响尚不清楚。本项目组推测，防御素通过网络协同作用，抑制致龋菌S. mutans生长,从而改变牙菌斑结构模式，影响龋病发生；不同基因型S. mutans对防御素敏感程度不同，与唾液中小分子多肽模式有关。 为证实这一假说，本项目组采用LC-MS/MS技术，了解不同患龋儿童唾液小分子多肽模式之间的差异；使用ELISA方法检测唾液中防御素浓度；应用DGGE、HOMIM方法分析牙菌斑微生物种类构成；酶切实验及抗菌肽易感实验来探讨不同S. mutans基因型对防御素的敏感程度。本项目结果将了解唾液中小分子抗菌多肽-防御素-致龋微生物的相互关系，在龋病的发病机制和预防策略上起到一定的意义。

龋病是人类最常见的感染性疾病之一。2015年统计，超过25亿个体罹患龋病。对于儿童和青少年，超过50%以上个体的口腔均有龋病发生。龋病对儿童和青少年健康有不同程度影响： 轻者影响咀嚼；病程进展后导致牙髓，根尖周炎炎症，出现剧烈疼痛，肿胀等临床症状；严重可导致牙早失，颌骨感染及并发证等严重问题。引起龋病的微生物，曾认为是少数产酸耐酸细菌如变形链球菌、表兄链球菌、乳酸杆菌等。但是，随着分子生物学技术的快速发展，特别是DNA/RNA测序技术和方法的进步，越来越多的研究结果提示，在龋病的不同阶段，多种细菌微生态平衡的破坏，是导致龋病发生发展的重要原因。本课题采用宏基因组测序方法，对比多个不同数据库，检测多个患龋儿童磨牙龋齿在不同深度微生物结构组成，聚类分析，并探讨不同微生物结构在代谢、抗性基因、直系同源蛋白DNA水平的差异。本实验中，我们获得104.95 Gb高质量数据，对比得到702341不同基因种类。部分结果为：龋病微生物在门水平，主要以放线菌（35.8%）和厚壁菌（31.2%）为主，其次为拟杆菌（13.6%）、变形菌（3.58%）和梭杆菌（2.54%）；在目水平，排列前5的微生物种类为乳杆菌（18.7%）、拟杆菌（11.6%）、红蝽菌（10.9%）、放射菌 （10.8%）和 丙酸菌（8.2%）；在属水平，排列前5的微生物为乳杆菌（14.5%）、放线菌（10.5%）、Olsenella菌（9.43%）、普氏菌（8.83%）和丙酸菌（7.23%）。虽然结果提示，在细菌分类species层次上，有89种细菌显现了不同部位的明显差异（q<0.05），但多个分类层次的聚类分析提示微生物在不同个体之间的差异大于同一个体间不同部位的结构。在微生物碳水化合物活性酶检测中，最多的酶类为糖苷水解酶、葡萄糖基转移酶、糖结合模块和糖脂酶。样本的KEGG数据库比对获得6,253同源蛋白和1,906酶家族；基因最富集的代谢通路为碳水化合物代谢、氨基酸代谢及膜转运通路。此外，本研究还探讨了注释基因最多的蛋白种类，为龋病的病因学研究及可能机制奠定坚实基础。