口腔微生物

口腔是人體微生物定植生存的重要生態(tài)區(qū)，口腔微生物不僅有細(xì)菌，還包括真菌、病毒、螺旋體及古細(xì)菌等。口腔內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)易受外界因素的干擾，口腔內(nèi)部有多位點(diǎn)、多層次的微生物定植生態(tài)區(qū)，口腔環(huán)境的異質(zhì)性較腸道更為明顯。正常情況下口腔微生物群落之間、微生物與宿主之間密切且復(fù)雜的相互作用維持著宿主健康，這種生態(tài)平衡被打破將會(huì)引發(fā)疾病?？谇恢饕膊∪琮x病、牙周病及口腔癌等嚴(yán)重影響人類的生命健康。

基于16S rDNA/18S rDNA基因，優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法，增加對痕量微生物的研究，利用二代測序（Next Generation Sequencing，NGS）技術(shù)（454 GS FLX，Illimina HiSeq、MiSeq）來分析口腔微生物的多樣性，得到對微生物多樣性、群落結(jié)構(gòu)、種系關(guān)系精確的解析，增加人們對口腔健康與疾病相關(guān)微生物的認(rèn)識(shí)。

研究案例：

1 口腔不同部位的微生物組

Zaura等基于對3個(gè)健康個(gè)體口腔牙面、頰、硬腭、舌、唾液5個(gè)部位的微生物組進(jìn)行了測序分析，發(fā)現(xiàn)牙齒鄰面微生物多樣性最高，頰部微生物多樣性最低，PCA可以區(qū)分牙表面和軟組織表面的微生物群落。3個(gè)個(gè)體的微生物組構(gòu)成有較大的重疊，1660個(gè)序列（占66%測序內(nèi)容）在3個(gè)個(gè)體間共同存在。

Defining the healthy “core microbiome” of oral microbial communities.2009.BMC Microbiology.

研究區(qū)域：16S rDNA V5-V6區(qū)域
測序平臺(tái)：Roche 454 GS FLX

主要結(jié)論：
（1）Veen圖說明3個(gè)個(gè)體口腔不同部位微生物在不同聚類程度下的重疊情況，研究表明，在不同聚類程度下，3個(gè)個(gè)體的微生物組構(gòu)成有較大的重疊。

（2）左圖為3個(gè)個(gè)體口腔公有微生物的相對豐度，不同顏色代表不同個(gè)體；右圖為在門的分類水平上，每個(gè)個(gè)體口腔不同位點(diǎn)微生物的相對分布情況。

（3）PCA分析口腔不同部位微生物的差異情況，如圖可見，PCA可以區(qū)分牙表面和軟組織表面的微生物群落。

2口腔真菌微生物研究

Ghannoum等應(yīng)用ITS引物首次鑒定了人類口腔的基本真菌組。健康人的口腔中共檢測出74種已培養(yǎng)的真菌屬和11種尚未培養(yǎng)的真菌屬。假絲酵母菌檢出率最高，接下來依次是枝孢菌、酵母菌、短梗霉、黃曲霉、鐮孢菌、隱球菌屬，其中4種是已知的人體致病菌。

Characterization of the Oral Fungal Microbiome (Mycobiome) in Healthy Individual. 2010. PLoS pathogens.

研究區(qū)域：ITS1
測序平臺(tái)：Roche 454 GS FLX

主要結(jié)果
（1）樣本中各物種相對豐度統(tǒng)計(jì)圖

（2）PCoA分析不同樣本之前物種的相似情況。

3齲病與口腔微生物研究

Belda-Ferre等測序了2個(gè)無齲個(gè)體、2個(gè)輕度齲個(gè)體、2個(gè)重度齲個(gè)體的齦上菌斑，發(fā)現(xiàn)齲病的優(yōu)勢菌并不是變異鏈球菌，而是由數(shù)十個(gè)菌種構(gòu)成的復(fù)雜群落。致齲微生物組和正常微生物組在群落結(jié)構(gòu)和基因功能上有顯著的鑒別特征，可以作為齲病防治的生物標(biāo)記；未患齲個(gè)體的微生物組是齲病防治的基因資源庫，從中可以尋找有效的抗菌肽和益生菌作為新型的抗齲藥物。

The oral metagenome in health and disease. 2012. The ISME Journal.

研究區(qū)域：宏基因組
測序平臺(tái)：Roche 454 GS FLX

主要結(jié)果：
（1）左圖的Heatmap顯示口腔中細(xì)菌相對豐度及多樣性；右圖基于COG功能分類系統(tǒng)，每個(gè)分類組對編碼潛在生態(tài)系統(tǒng)的相對貢獻(xiàn)。

（2）口腔和成人腸道樣本中微生物宏基因組的功能模式圖。分類是基于MG-RAST的子系統(tǒng)第二個(gè)級別。

4牙周病與口腔微生物

人類口腔中存在大量的微生物，構(gòu)成一個(gè)復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。口腔內(nèi)病原菌的擴(kuò)散會(huì)引起牙周病，炎癥性疾病也是引起心血管疾病的一個(gè)危險(xiǎn)因素。Liu等人對牙周炎患者和健康人的齦下斑樣本的16S rDNA及全基因組進(jìn)行Roche 454 GS FLX二代測序分析，發(fā)現(xiàn)存在一種未培養(yǎng)的TM7物種，牙周炎患者的口腔微生物群落結(jié)構(gòu)與健康人存在差異，說明在疾病狀態(tài)下，口腔微生物的結(jié)構(gòu)分布會(huì)有一定程度的改變。

Deep Sequencing of the Oral Microbiome Reveals Signatures of Periodontal Disease. 2012. PLoS One.

研究區(qū)域：V1-V2區(qū)
測序平臺(tái)：Roche 454 GS FLX

主要結(jié)果：
（1） 通過Heatmap分析Genus水平不同樣本中各物種的相對豐度。

（2）示意圖展示由于生活方式改變，導(dǎo)致牙齒和牙齦組織周圍相關(guān)微生物發(fā)生改變，從而使健康的牙齒向牙周炎惡化。
（3）Actinomyces naeslundiiMG1的參考基因組和樣本H1、H2的對比分析。

5口腔癌與口腔微生物

Pushalkar等研究了3個(gè)口腔扁平細(xì)胞癌患者的唾液微生物組，共發(fā)現(xiàn)8個(gè)門的微生物，主要由厚壁菌門和擬桿菌門微生物組成。微生物多樣性極為豐富，包括860個(gè)（33%）已知菌種，其中非培養(yǎng)或未歸類的菌種占67%，還有15個(gè)獨(dú)特種系型在各患者唾液內(nèi)都存在，這說明口腔癌的發(fā)生伴隨有口腔微生物組的結(jié)構(gòu)改變，口腔微生物組有可能用于口腔癌的早期診斷。

Microbial diversity in saliva of oral squamous cell carcinoma. 2010. FEMS.

研究區(qū)域：V4-V5區(qū)
測序平臺(tái)：Roche 454 GS FLX

主要結(jié)果：
通過VENN圖分析不同樣本中物種（common/unique）的重復(fù)情況：a是口腔癌患者之間；b是對照組之間；c是患者與對照之間。