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组群相互作用对牙菌斑生物膜毒力的影响 2015-4-22 牙菌斑生物膜毒力 牙菌斑生物膜 : 复杂的微生态系统 牙菌斑生物膜的毒力即是牙菌斑的致病性 牙菌斑生物膜致病性： 通过菌体表面物质、致病酶、毒素、代谢产物等破坏牙体牙周组织 抑制or逃避宿主免疫防御功能 组群相互作用对牙菌斑生物膜毒力的影响 通过代谢途径介导 通过密度感应系统介导 组群相互作用对牙菌斑生物膜毒力的影响 酸代谢 氧代谢 组群相互作用对牙菌斑生物膜毒力的影响 密度感应(quorum sensing, QS)系统 密度感应是细菌间通过化学信号分子进行信息传递的一种形式。 生物膜中, 信号分子的产生、转运、感应及调控等一系列行为统称为密度感应信号系统，如菌体发光、抗生素的合成、酸耐受、毒力因子的产生、抑菌作用、胞外多糖的合成、细菌丛集、益生菌黏附肠表皮细胞以及生物膜形成等。 G-菌QS系统 G-菌—— 铜绿假单胞菌 G+菌QS系统 G+菌—— 变形链球菌 依赖或者非依赖感受态刺激肽(CSP)控制细菌种属内信号交流的双组分信号传导系统(TCSTS) TCSTS：广泛存在；蛋白质磷酸化信号传导途径；调节基因表达（生理毒力相关特性）；主要有comDE、HK，RR一1 1、CiaHR、VicRK、ScnRK等 变异链球菌产生变链素IV依赖于其群体感应调控CSP的相对浓度 戈登链球菌的存在可以失活变异链球菌CSP，所以生物膜中的戈登链球菌能降低其毒力 AI-2 AI-2：G+菌G-菌的密度感应系统；合成酶LuxS广泛存在 AI-2 最早发现于哈氏弧菌，与其发光效应有关；AI-2 尚可在多种细菌体内发挥影响毒力因子释放、促进生物膜形成等作用。 AI-2作用机制（now）： 通过受体LuxQP 途径：在哈氏弧菌，AI-2 合成后释放到细胞外，当细胞外AI-2 浓集至一定程度，即可与细胞膜受体LuxP 结合，通过与组氨酸蛋白磷酸激酶LuxQ 的相互作用，激活下游基因发挥调控作用。 通过ABC-转运子LsrB 途径：在大肠埃希菌，其调控途径完全不同，不是通过与受体蛋白的结合发挥作用，而是通过载体“ATP 结合盒转运子”（lsr( LuxS-regulated)ACDB）转运进入细胞。 AI-2 AI-2 信号分子的合成与毒素的产生相关，毒素的产生与A I-2 合成的峰值时间相一致。 Jorge等研究发现，许多牙周致病菌培养液中都有AI一2活性，如中间普氏菌、核梭杆菌及牙龈卟啉单胞菌等。 牙龈卟啉单胞菌（Pg）是目前公认的牙周致病菌，研究发现LuxS／AI-2可以调控Pg对血红素的获取，血红素可以影响Pg多种毒力因子的表达。 伴放线放线杆菌（Aa）是惟一能分泌白细胞毒素的细菌，可损伤牙龈内和外周血中的多形核白细胞和单核细胞的细胞膜，导致白细胞死亡，释放溶菌酶，进一步造成牙周组织的破坏。白细胞毒素的产生与LuxS／AI-2有关。 密度感应系统对治疗生物膜感染的意义 作为细菌个体间的整体调控系统，QS 系统参与了大量基因表达的调控，特别是毒力因子释放等。 抑制QS 系统可以抑制细菌生物膜的形成和降低细菌的毒素表达及致病力。牙菌斑生物膜中，降低自诱导分子的浓度可以影响牙菌斑生物膜的毒性，从而降低其致病性。 组群相互作用对牙菌斑生物膜毒力的影响 代谢途径介导 密度感应系统介导 生物膜中组群相互作用是以复杂的物质转运和化学反应为基础的, 受许多因素的影响。 微观层次：深入、还原 + “微生物组学”：整体概念 参考文献： [1]Bowden GH, Hamiton IR. Survival of oral bacteria. Crit Rev Oral Biol Med. 1998,9(1):54-85 [2]Tong H, Chen W, Shi W, et al. SO-LAAO, a novel L-amino acid oxidase that enables Streptococcus oligofermentans to outcompete Streptococcus mutans by generating H2O2 from peptone. J Bacteriol, 2008, 190: 4716—4721 [3]施文元,周学东.人体口腔微生物群的相互作用[J].华西口腔医学杂志,第28 卷,第1 期,2010. [4]Kreth J, Zhang Y, Herzberg M C. Streptococcal antagonism in oral biofilms: Streptococcus sanguinis and Streptococcus gordonii interference with Stre