發(fā)表期刊：EPMA Journal
發(fā)表時(shí)間：2020年4月
影響因子：6.543
合作客戶：上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院口腔學(xué)院上海市第九人民醫(yī)院
研究背景
慢性牙周炎（GCP）是一種細(xì)菌性炎癥性疾病，由齦下多菌生物膜引起并維持；微生物群落與宿主的復(fù)雜相互作用破壞了宿主的體內(nèi)平衡，破壞了組織附著，破壞了牙齒的支持結(jié)構(gòu)。盡管發(fā)表了大量關(guān)于GCP患者口腔微生物群和代謝特征變化的研究，但缺乏關(guān)于宿主細(xì)菌相互作用和生化代謝之間相關(guān)性的信息。在本文中分析了口腔微生物組、口腔代謝組以及它們之間的聯(lián)系，并確定潛在分子作為GCP中預(yù)測(cè)性、預(yù)防性和個(gè)性化藥物（PPPM）的生物標(biāo)記物。研究結(jié)果
1.GCF牙周微生物群落結(jié)構(gòu)的變化
為了描述牙周病患者口腔微生物群落與健康人口腔微生物群落的差異，分析了微生物群落的α和β多樣性，以評(píng)估其總體組成豐富度和結(jié)構(gòu)特征。α多樣性指數(shù)包括Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)、Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)，兩組之間沒有顯著差異。然而，根據(jù)非度量多維尺度分析NMDS和基于OTU水平上未加權(quán)和加權(quán)UniFrac距離的β多樣性分析表明，兩組之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P<0.01），表明總體微生物群落結(jié)構(gòu)不同。結(jié)果表明，健康對(duì)照組和牙周炎患者之間的GCF微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化。
圖1. GCP患者（P組）和健康組（N組）微生物群落的系統(tǒng)發(fā)育結(jié)構(gòu)和組成比較
2.GCF牙周微生物群落系統(tǒng)發(fā)育組成
從總體GCF樣本來(lái)看，優(yōu)勢(shì)門包括變形菌、厚壁菌、擬桿菌、放線菌、梭桿菌、螺旋體和協(xié)同菌（>總豐度的99%）。其中最豐富的22個(gè)屬，占總豐度的74.5%。在不同分類水平上用GraPhlAn構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹，它可以快速識(shí)別從門到屬的優(yōu)勢(shì)微生物類群。當(dāng)分別分析兩組樣本時(shí)，牙周炎樣本和健康樣本之間優(yōu)勢(shì)類群的精確比例有所不同。
圖2.從門到屬的系統(tǒng)發(fā)育樹上分類群的可視化
在門水平上，GCP患者的氯曲菌、協(xié)同菌、柔嫩菌、擬桿菌和梭桿菌的相對(duì)豐度顯著高于健康對(duì)照組。然而，與牙周病患者相比，健康對(duì)照組中厚壁菌和衣原體的豐度相對(duì)較高。在屬水平上，兩個(gè)類群之間差異最大的前20個(gè)分類群。與健康對(duì)照組相比，牙周病患者中的隱球菌、類桿菌、迪茨氏菌、氯曲菌[G-1]、分枝桿菌、移動(dòng)菌、支原體、副卡多夫菌、消化鏈球菌科[XIII][G-1]和真菌顯著富集。相比之下，牙周病患者中的幾個(gè)屬，即變形桿菌、乳酸菌科菌[G-7]、乳酸桿菌、乳球菌、雙歧桿菌、梭狀芽孢桿菌[F-1][G-2]、腸桿菌、丹毒薊馬菌、丹毒霉科菌[G-1]和桿菌[G-1]的比例低于對(duì)照組。這些數(shù)據(jù)共同揭示了微生物在牙周病患者的GCF微生物組中的變化，表明存在微生物失調(diào)狀態(tài)，以及預(yù)測(cè)了代謝功能的紊亂。
圖3. 通過(guò)Metastats對(duì)GCP患者（P組）和健康對(duì)照組（N組）在門（a）和屬（b）水平上的分類單元豐度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)比較
4.GCF樣本代謝組學(xué)特征的變化
去除內(nèi)標(biāo)物和假陽(yáng)性峰，合并同一代謝物的峰后，共獲得147個(gè)定性代謝物。與對(duì)照組相比，牙周病患者表現(xiàn)出明顯的代謝改變。與健康對(duì)照組相比，牙周病患者的GCF代謝物差異最大。為了進(jìn)一步表征代謝物的特征，我們進(jìn)行了代謝物集富集分析（MSEA）和拓?fù)浞治?，在牙周病組中，嘧啶代謝、D-谷氨酰胺和d-谷氨酰胺代謝被確定為顯著過(guò)度表達(dá)的途徑（分別為p=0.000488027和0.031594），這可能反映了疾病相關(guān)社區(qū)的代謝特征。
圖4. 典型的氣相色譜-質(zhì)譜計(jì)分圖
圖5.代謝物集富集分析（MSEA）的氣泡圖和差異代謝物的拓?fù)浞治?/p>
5.微生物群、代謝物和牙周臨床指標(biāo)之間的相關(guān)性
圖6.微生物群、代謝物和牙周臨床指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)
圖7.9種不同代謝物的受試者操作特征曲線，用于區(qū)分普通慢性牙周炎組和健康組
結(jié)論
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