2017-01-03
新年即將到來，在過去的一年中，派森諾生物在口腔微生物組研究領域捷報連連，繼7月末與上海市第九人民醫院合作，在《Frontiers in microbiology》發表相關論文之后，本月又與西北民族大學口腔醫學院李志強教授團隊合作，在微生態領域知名期刊《Applied and Environmental Microbiology》（AEM，最新影響因子3.823）上發表口腔微生物組最新研究成果。
研究背(bei)景
齲(qu)(qu)齒為(wei)一種慢性(xing)傳染病(bing)(bing)，在諸多口(kou)(kou)腔(qiang)疾病(bing)(bing)中發(fa)病(bing)(bing)率高(gao)，對于(yu)全球成人、兒童的(de)健康影(ying)響巨大。目前(qian)(qian)對于(yu)齲(qu)(qu)齒病(bing)(bing)人的(de)口(kou)(kou)腔(qiang)微生物組研究(jiu)(jiu)相(xiang)對較少(shao)，尤(you)其是(shi)口(kou)(kou)腔(qiang)內環(huan)境（如(ru)唾液(ye)pH和(he)鐵離子濃度等(deng)因(yin)素）對唾液(ye)菌群的(de)塑造作用(yong)、進而(er)對于(yu)齲(qu)(qu)齒的(de)影(ying)響，先前(qian)(qian)研究(jiu)(jiu)主要(yao)基于(yu)體外實驗，尚(shang)未通過高(gao)通量測(ce)序的(de)手段(duan)直(zhi)接對菌群進行檢測(ce)研究(jiu)(jiu)。
研究目的
口(kou)(kou)腔菌群(qun)作為人(ren)體(ti)共生微生物組(zu)(zu)的(de)(de)重(zhong)要(yao)組(zu)(zu)成部分，對于口(kou)(kou)腔健康至關重(zhong)要(yao)。齲齒(chi)作為一種普(pu)遍且(qie)嚴重(zhong)的(de)(de)口(kou)(kou)腔疾病(bing)，其發生發展可能與口(kou)(kou)腔微生物組(zu)(zu)的(de)(de)紊(wen)亂、失(shi)調有關。本(ben)研究(jiu)通過對齲齒(chi)病(bing)人(ren)和健康個體(ti)的(de)(de)唾(tuo)液(ye)微生物組(zu)(zu)進行高通量測序分析，探究(jiu)影響齲齒(chi)病(bing)人(ren)唾(tuo)液(ye)菌群(qun)組(zu)(zu)成的(de)(de)相關因素，并為早期預(yu)防和治療齲齒(chi)提(ti)供(gong)對策。
研(yan)究方法
本研究采用Illumina MiSeq高通量測序技術，對21名齲齒病人和22名健康個體的唾液微生物組進行16S rRNA基因V4-V5區測序，并通過HOMD口腔微生物組專用數據庫(ku)（Human Oral Microbiome Database，）獲得唾液微生物組的分類組成譜。同時測定每份唾液樣本的pH值和鐵離子濃度，并評估DMFT齲齒嚴重程度指數（Decayed, and missing and filled teeth index），從而全面衡量齲齒和唾液內環境對于唾液微生物組的影響。
分析內容與結果說明
1. 唾液微(wei)生物組的總體多樣性和組成
對43份唾液樣本進行高通量測序，共獲得966,255條高質量序列，并在97%的序列相似度水平歸并為1303個OTU。HOMD數據庫的分類鑒定結果表明，唾液中占優勢的細菌門包括Proteobacteria、Bacteroidetes、Firmicutes、Fusobacteria、Actinobacteria和Spirochaetes，其中Bacteroidetes的豐度在齲齒病人和健康個體間存在顯著差異。在屬和種的水平，也有一系列微生物存在顯著差異，如Porphyromonas、Dietzia、Selenomonas和Fusobacterium periodonticum。
齲齒病(bing)人和健康個(ge)體唾液菌群組(zu)在門、屬(shu)和種(zhong)水平的組(zu)成(cheng)分布
LEfSe分析揭示齲齒(chi)病人和健(jian)康個體富集的屬和種
2. 齲齒病人和健(jian)康個體(ti)的唾液微生物(wu)共出現模(mo)式不同
通過計算不同屬之間的Schoener"s共出現（Co-occurrence）指數，本研究深入分析了齲齒病人和健康個體的唾液微生物物種關聯互作模式。分析表明，齲齒病人唾液中，微生物之間的關聯互作頻率更高，共有來自29個屬的54對Schoener"s指數超過了0.8，體現出極強的共相關模式，如Microbacterium—Agrobacterium以及Eggerthella—Achromobacter。
Schoener"s共出現指數分析表明齲齒病人的(de)唾(tuo)液微生物(wu)間(jian)關聯互作更強
3. pH、鐵離子濃度等因素對齲齒病人(ren)唾液微生物組的(de)影響(xiang)
分析(xi)表明(ming)，齲(qu)齒(chi)(chi)病(bing)人口腔(qiang)內環(huan)境的(de)pH值顯著降低（酸度(du)(du)增加），同時擁有更高(gao)的(de)鐵離子(zi)濃(nong)度(du)(du)，表明(ming)齲(qu)齒(chi)(chi)病(bing)人的(de)口腔(qiang)內環(huan)境發生了顯著改變。相關性(xing)分析(xi)也證實(shi)，pH值和鐵離子(zi)濃(nong)度(du)(du)以及DMFT齲(qu)齒(chi)(chi)嚴重程度(du)(du)指數均顯著負相關。
pH值、鐵離子(zi)濃度、DMFT指數在齲齒病人和健(jian)康(kang)個體唾(tuo)液中(zhong)的分布和相關(guan)性
同時，RDA冗余分析進一步表明，pH值、鐵離子濃度以及DMFT指數均對口腔微生物組具有顯著影響，如Oribacterium屬與口腔pH值強相關，Olsenella、Scardovia和Pseudoramibacter等屬同時與口腔pH值以及鐵離子濃度顯著相關，而DMFT指數則不僅影響上述微生物的分布，還與其它12個屬有關。
RDA分析揭(jie)示與pH值、鐵離子(zi)濃度、DMFT指數相關的(de)唾液微生物類(lei)群
而在種水平，Ochrobactrum anthropi和TM7 [G-4] sp.分別與DMFT指數顯著負相關和正相關，而Prevotella multisaccharivorax和Enterococcus italicus則分別與pH值和鐵離子濃度顯著負相關。
研(yan)究結(jie)論
本研(yan)(yan)究通過使用高通量測序技術，結合HOMD口腔微生物組(zu)數據(ju)庫并計算Schoener"s共出現(xian)指數，實現(xian)了在種水(shui)平精細解析(xi)口腔內環境及齲齒(chi)對(dui)于(yu)唾液菌群(qun)的(de)(de)顯著影(ying)響，為進一(yi)步研(yan)(yan)究口腔微生物組(zu)與人體(ti)健康之間的(de)(de)相關性并闡明其分子機制奠定了基礎，并為齲齒(chi)疾病的(de)(de)精準、早期診斷提供了依據(ju)和(he)思路。本研(yan)(yan)究的(de)(de)測序和(he)數據(ju)分析(xi)工(gong)作由(you)上(shang)海派森(sen)諾(nuo)生物科技股份有限公司(si)完成。
文章索引：
Zhou, J., Jiang, N., Wang, Z., Li, L., Zhang, J., Ma, R., Nie, H., and Li, Z. (2016). Influences of pH and iron on the salivary microbiome in individuals with and without caries. Appl Environ Microbiol. doi:10.1128/AEM.02412-16
