具核梭杆菌和全身疾病相关性的综述

具核梭杆菌和全身疾病相关性的综述之迟辟智美创作摘要：具核核杆菌(Fusobacteriumnucleatum,F.nucleatum)属于革兰阴性专性厌氧菌，介入牙周疾病的炎症反应，是牙周炎的可疑致病菌之一.该菌除可引起口腔疾病外，还可在败血症相关感染，盆腔炎，脑、肝、肺、牌等脏器的脓肿中分离获得.近来关于F.nucleatum与早产低体重儿、角直肠癌及呼吸道感染相关性的研究成为热点，本将对F.nucleatum生物学功能及与口腔感染、全身疾病相关性的研究进展作一综述.F.nucleatum是一种革兰阴性无芽孢专性厌氧菌，两端尖锐，中间膨年夜，状如核形.最适生长环境为37C专性厌氧环境，血平板上菌落形态为扁平、边缘不齐、中央凸起的半透明茵落，呈玻璃屑或面包屑状.最早在1893年由vanLeeuwenhock从牙菌斑中分离到核状的微生物，1898年Veillon和Zuber纯化了这种细菌并命名为成梭杆菌(Bacillusfusi-forrnis).1992年由Korr将F.nucleatum归类为核杆菌属(Fusobacterium).1990年Drink等根据全菌体卵白电泳特征和DNA同源性等将F.nucleatum分为三个亚种：(1)具核核杆菌具核亚种(nucleatumsubsp,nucleatum)，其模式株为ATCC25586；(2)具核核杆菌多形亚种(F.nucleatumsubsp,polymorphum)，其模式株为ATCC10953；(3)具核核杆菌文森亚种(F.nucleatumsubsp,vincentii)，其模式株为ATCC19256.而后Gharbia等将具核核杆菌植物株(F.nucleatumsubsp,animalis,模式株为NCTC12276)自力成一个亚种，人类株分成三个亚种，即具核亚种、多形亚种和成梭亚种(F.nucleatumsubsp,fusifome,模式株为NCTC11326).粘附和侵入宿主细胞是F.nucleatum发挥毒力作用的重要环节.研究证实F.nucleatum具有很强的粘附能力，可粘附于上皮细胞、成纤维细胞、内皮细胞、多形核白细胞等多种宿主细胞概况，并与唾液年夜分子、细胞外基质卵白等结合,激发一系列宿主反应.通过糖抑制试验发现含有半乳糖的糖类强烈抑制F.nucleatum对上皮细胞的粘附，不含半乳糖的糖类仅有很弱的抑制作用或没有抑制作用，所以F.nucleatum对上皮细胞的粘附涉及到一种半乳糖限制性缺集素.2015年Coppenhagen-Glazer等研究证实粘附素Fap2不单介导F.nucleatum与晚期定植菌牙龈叶啉单胞菌的半乳糖敏感性共聚，而且介入调控F.nucleatum对人胚胎肾细胞的粘附能力.Coppenhagen-Glazer等将F.nucleatumFap2突变株经由鼠尾静脉注射人怀孕15〜17d的雌鼠体内，24h后收集孕鼠胎盘，发现F.nucleatumFap2突变株在胎盘的定植能力明显减弱[2].目前认为细菌可通过胞吞和拉链两种机制侵入细胞.研究发现年夜部份的牙周致病菌如伴放线聚集杆菌和牙龈叶啉单胞菌等是通过胞吞机制侵入宿主细胞.Han等通过电镜观察首次证实了F,nucleaturn是通过拉链机制侵入上皮细胞，需要细菌编码的配体和宿主细胞概况的相应受体特异性结合，其实不引起细胞概况形态的改变.2005年Han等发现了一种仅存于口腔梭杆菌属菌体概况，与核杆菌粘附、定植宿主细胞密切相关的新型粘附素FadA.2007年Xu等构建了fadA基因缺陷株(F,—cleaturnUS1)和互补株(F.nucleatumUSF81),发现fadA基因缺陷株对细胞的结合力下降了70%〜80%，而互补株的细胞结合增加了 3〜4倍，证明FadA与F.nucleatum的粘附性密切相关[3].Han等通过植物实验证实F.nucleatum能经血行达到胎盘并粘附到胎盘内皮细胞上，引发怀孕年夜鼠的早产和死胎[4].FadA在F.nucleatum粘附侵入胎盘内皮细胞中发挥重要作用[5].而后Fardini[6]和Rubinsteinl[7]相继证明宿主细胞膜上的钙黏卵白是FadA的受体，是F.nucleatum能高效附着细胞的必需条件.以往的研究已经证实F.nucleatum是龈上菌斑、龈下菌斑、牙周袋及感染报管等口腔感染部位的主要优势菌，F.nucleatum的检出率和定植数量与牙周组织的炎症、破坏水平之间存在正相关关系[8].另外，我们还可在牙龈炎和牙周炎患者唾液中检测到较高含量的F.nucleatum[9],其血清抗体滴度亦相应升高.F.nucleatum的含量受环境因素影响.吸烟可增加健康牙周和感染牙周袋内F.nucleatum的含量[10].伴2型糖尿病的慢性牙周炎患者F.nucleatum含量较纯真慢性牙周炎患者高很多[11].早产低体重儿(pretermlowbirthweight,PLBW)的传统危险因素有习惯性流产、高龄孕妇(36岁以上)、低龄孕妇(18岁以下)、孕妇身材过矮或体重过轻、子官内膜炎、细菌性阴道炎、吸烟、酗酒等.然而这些传统危险因素其实不能完全解释PLBW的发生，至今仍有25〜30的患儿病因不明.2O世纪9O年代Offenbacher等首次提出牙周炎与PLBW的相关性.牙周炎症主要可通过两条途径对妊娠结局发生影响：(1)牙周疾病使血液循环中炎性因子如白细胞介素-18(interleukin-1p,IL-113)、IL-6、基质金属卵白酶、肿瘤坏死因子-a(tumornecrosisfactor—a,TNF-a)浓度上升，招致PLBW/(2)牙周致病菌直接侵入胎盘或某些细菌成份(如脂多糖)入血，安慰羊膜绒毛膜发生前列腺素E2(prostaglandinE2,PGE2)和TNF—a,造成胎膜破裂，引发PLBW.研究标明呼吸道感染具有较高的人群发病率和死亡率，且占据了绝年夜部份的居民健康保健费用.近年来牙周炎与呼吸道感染的关系越来越受到重视.1999年Scannapieco等提出口腔致病菌及分泌物的吸入可引发或如重呼吸道的感染，其作用机制可能为:(1)口腔致病菌如牙龈叶啉单胞菌、伴放线聚集杆菌被吸入肺部，可招致肺部感染；(2)唾液中与牙周炎相关的酶类可改变黏膜概况粘附受体，增进呼吸道致病粘附和定植，进而吸入肺内；(3)与牙周炎相关的酶类可破坏口腔致病菌概况的唾液薄膜，使其从口腔黏膜概况清除，粘附于呼吸道上皮；(4)来自牙周感染的炎性细胞因子可改变呼吸道上皮概况，增进呼吸道致病菌的感染.谭丽思等收集慢性阻塞性肺疾病患者痰标本利用realtimePCR技术检测到F.nucleatum的定植，而且F.nucleatum相对含量随着患者肺通气功能的减弱而增加，提示F.nucleatum与慢性阻塞性肺疾病密切相关[20].年夜量的流行病学调查证实F.nucleatum很容易造成患有慢性疾病患者(如肿瘤、免疫缺陷、糖尿病等)的感染，呼吸道是其感染的主要来源，且具有很高的呼吸衰竭死亡率[21-22].2014年Gedik等首次发现F.nucleatum感染造成健康儿童的安气管内损伤，提示我们不能一再地凭借经验主义应用广谱抗生素治疗儿童肺炎和肺脓肿，应该考虑到厌氧菌F.nucleatum感染[23].鉴于呼吸道感染是招致囊性纤维化(cysticfibrosis,CF)患者死亡的主要因素,Kramer等分析经抗生素治疗后CF患者呼吸道菌群特性，发现F.nucleatum等厌氧菌群在CF患者痰标本中亦具有较高的含量和稳定度，说明F.nucleatum可能会影响CF患者气道菌群生态系，甚至改变菌群的致病性.综上所述，F.nucleatum是一种与口腔感染及身体其他部位感染性疾病密切相关的病原菌，对F.nucleatum毒力机制的研究，将为预防和治疗口腔及全身感染性疾病提供新的思路.参考文献KaplanChristopherW,LuxRenate,HaakeSusanKinder,ShiWenyuan.TheFusobacteriumnucleatumoutermembraneproteinRadDisanarginine-inhibitableadhesinrequiredforinter-speciesadherenceandthestructuredarchitectureofmultispeciesbiofilm.MolecularMicrobiology.2008Coppenhagen-GlazerS,SolA,AbedJ,etal.Fap2ofFusobacteriumnucleatumisagalactose-inhibitableadhesininvolvedincoaggregation,celladhesion,andpretermbirth[J].Infection&Immunity,2015,83(3):1104.XuM,YamadaM,LiM,etal.FadAfromFusobacteriumnucleatumutilizesbothsecretedandnonsecretedformsforfunctionaloligomerizationforattachmentandinvasionofhostcells.[J].JournalofBiologicalChemistry,2007,282(34):25000.HanYW,ShenT,ChungP,etal.Uncultivatedbacteriaasetiologicagentsofintra-amnioticinflammationleadingtopretermbirth.[J].JournalofClinicalMicrobiology,2009,47(1):38-47.IkegamiA,ChungPHanYW.ComplementationofthefadAmutationinFusobacteriumnucleatumdemonstratesthatthesurface-exposedadhesinpromotescellularinvasionandplacentalcolonization.[J].Infection&Immunity,2009,77(7):3075-9.KaplanChristopherW,LuxRenate,HaakeSusanKinder,ShiWenyuan.TheFusobacteriumnucleatumoutermembraneproteinRadDisanarginine-inhibitableadhesinrequiredforinter-speciesadherenceandthestructuredarchitectureofmultispeciesbiofilm.MolecularMicrobiology.2008J.-H.Moon,J.-H.Lee,J.-Y.Lee.Subgingivalmicrobiomeinsmokersandnon-smokersinKoreanchronicperiodontitispatients[J].MoloralMicrobiol.2015(3)Fardini,Y,etal."FusobacteriumnucleatumadhesinFadAbindsvascularendothelialcadherinandaltersendothelialintegrity."MolecularMicrobiology82.6(2011):1468-80.[1]Rubinstein,MaraRoxana,etal."Fusobacteriumnucleatum,PromotesColorectalCarcinogenesisbyModulatingE-Cadherin/p-CateninSignalingviaitsFadAAdhesin."CellHost&Microbe14.2(2013):195.Yang,N.Y,etal."ProgressionofperiodontalinflammationinadolescentsisassociatedwithincreasednumberofPorphyromonasgingivalis,Prevotellaintermedia,Tannerellaforsythensis,andFusobacteriumnucleatum."InternationalJournalofPaediatricDentistry24.3(2014):226-233.Zhou,X.,etal."Real-timePCRquantificationofsixperiodontalpathogensinsalivasamplesfromhealthyyoungadults."ClinicalOralInvestigations19.4(2015):937-946.Bizzarro,S,etal."Subgingivalmicrobiomeinsmokersandnon-smokersinperiodontitis:anexploratorystudyusingtraditionaltargetedtechniquesandanext-generationsequencing."JournalofClinicalPeriodontology40.5(2013):483-492.Casarin,R.C.V.,etal."Subgingivalbiodiversityinsubjectswithuncontrolledtype-2diabetesandchronicperiodontitis."JournalofPeriodontalResearch48.1(2013):30-6.Settem,RajendraP.,etal."FusobacteriumnucleatumandTannerellaforsythiaInduceSynergisticAlveolarBoneLossinaMousePeriodontitisModel."Infection&Immunity80.7(2012):2436-43.David,Polak,etal."MousemodelofexperimentalperiodontitisinducedbyPorphyromonasgingivalis/Fusobacteriumnucleatuminfection:bonelossandhostresponse."JournalofClinicalPeriodontology36.5(2010):406-410.Han,YW,etal."Uncultivatedbacteriaasetiologicagentsofintra-amnioticinflammationleadingtopretermbirth."JournalofClinicalMicrobiology47.1(2009):38-47.Tahara,T,etal."Fusobacteriumincolonicfloraandmolecularfeaturesofcolorectalcarcinoma."CancerResearch74.5(2014):1311-8.CastellarinM,WarrenRL,FreemanJD,etal.Fusobacteriumnucleatuminfectionisprevalentinhumancolorectalcarcinoma.[J].GenomeResearch,2012,22(2):299-306.FlanaganL,SchmidJ,EbertM,etal.Fusobacteriumnucleatum,associateswithstagesofcolorectalneoplasiadevelopment,colorectalcanceranddiseaseoutcome[J].EurJClinMicrobiolInfectDis,2014,33(8):1381-1390.KosticAD,ChunE,RobertsonL,etal.Fusobacteriumnucleatumpotentiatesintestinaltumorigenesisandmodulatesthetumor-immunemicroenvironment[J].Cellhostµbe,2013,14(2):207-215.谭丽思，王宏岩，赵海礁，等.呼吸道内具核核杆菌与阻塞性肺疾病相关性研究[J].中国实用口腔科杂志，2013(11):664-667.TANL,WANGH,ZHAOH,etal.DetectionandstudyofFusobacteriumnucleatumintheacuteexacerbationofchronicobstructivepulmonarydisease[J].ChineseJournalofPracticalStomatology,2013,11:010.YangCC,YeJJ,HsuPC,etal.CharacteristicsandoutcomesofFusob