牙龈卟啉单胞菌fimA基因型的研究进展

邓舒婷 综述，张 纲 审校

(第三军医大学新桥医院口腔科，重庆 400037)

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牙龈卟啉单胞菌fimA基因型的研究进展

邓舒婷 综述，张 纲△审校

(第三军医大学新桥医院口腔科，重庆 400037)

牙龈卟啉单胞菌；fimA基因型；研究；进展

牙周炎为致病微生物感染导致的慢性牙周疾病，致病微生物能够损伤牙齿支持组织[1]。牙周炎和多种全身系统性疾病存在着较为密切的关系，已成为肺部感染、心血管疾病以及糖尿病等多种疾病的发病危险因素[2]。在导致牙周炎的菌类中，牙龈卟啉单胞菌(P.Gingivalis)是重要的类别，基因遗传的多态性为其致病性差异的主要因素。P.Gingivalis的毒力因子主要为菌毛，是其侵入、损伤牙周组织的重要结构[3]。资料显示，P.Gingivalis菌毛亚基菌毛素主要的编码基因为fimA基因，该基因对P.Gingivalis的致病能力具有决定性作用[4]。研究证明，不同fimA基因型，其致病能力也存在着较大差异[5-8]。研究fimA基因型P.Gingivalis的致病特点，对于预防、治疗慢性牙周炎，避免患者牙齿丢失，具有重要的现实意义。

1 P.Gingivalis fimA基因分型

Fujiwara等[6]把P.Gingivalis fimA基因分为fimAⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型(下称Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ型)。Nakagawa等[7]发现fimAⅤ型P.Gingivalis(下称Ⅴ型)及fimAIb亚型(下称Ⅰb亚型)，且推测Ⅰb亚型可能是Ⅰ型的克隆变形。

2 不同fimA基因型P.Gingivalis的结构特征

1984年，Yoshimura等[9]研究发现P.Gingivalis细胞壁存在三层高密度结构，细胞膜存在两层每层3 nm的高密度暗区，细胞间具有菌毛(纤毛状结构)。Umemoto等[10]通过电镜发现灭活菌毛编码基因菌体表面主要菌毛结构多且短而细，并且既也不黏附宿主细胞，也不表达亚基蛋白。但次要菌毛则多而长，且菌毛编码基因灭活后菌体表面也不表达次要菌毛，提示菌体表面结构决定于菌毛编码基因之间的差异，进而导致fimA基因型不同的P.Gingivalis致病能力各不相同。Kristoffersen等[11]观察表明Ⅰ型菌体表面存在放射性菌毛，且存在荚膜(约为36 nm)。Ⅱ型菌体表面菌毛较为致密，荚膜约为18 nm。Ⅳ型表面菌毛不明显，荚膜约为10 nm。Kuboniwa等[12]研究发现Ⅰ型P.Gingivalis的生物膜形成分散状单层基底小菌落；Ib型菌株的生物膜形成的菌落则相对较小，且呈分散状斑片状；Ⅱ型菌株的生物膜相对较厚，菌落广泛成群，高且大小不一。Ⅲ型菌株的生物膜致密而厚，形成的菌落高大且成群；Ⅳ型菌株的生物膜呈通道状均匀丛集，内含的微生物菌群大而高；与Ⅲ型、Ⅳ型菌株形成的生物膜相比较，Ⅴ型菌株的生物膜尽管密度相对较低，但其菌落形状高而厚。除此之外，各种fimA型内的微生物含量也各自不同。由于Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型菌株生物膜的拓展比Ⅰ型、Ⅰb型范围较大，其中所含的微生物量也就更多，Ⅴ型菌株生物膜则使得微生物的体积更大。

3 P.Gingivalis fimA不同基因型在人群中的分布

3.1 P.Gingivalis fimA不同基因型在不同地区人群中的分布 赵蕾等[13]研究发现，牙周健康者主要检出fimAⅠ型，慢性牙周炎患者检出类型依次为fimAⅡ型、fimAⅣ型、fimAIb型，fimA型分布和不同人群的基因背景间的差异关系密切。赵蕾等证明，fimAⅡ型、Ⅳ型P.Gingivalis和慢性牙周炎关系密切。Amono等[14]日本牙周炎患者P.Gingivalis阳性标本中66.1%的为Ⅱ型，其次为Ⅳ型。日本健康人P.Gingivalis阳性标本中76.1%的为Ⅰ型，其次为Ⅴ型。Beikler等[15]研究高加索人牙周炎致病菌，结果表明，其牙周炎患者中主要存在Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型P.Gingivalis，但与牙周炎的严重程度无直接的关系。研究发现，与其他P.Gingivalis菌株相比较，Ⅱ型基因不但比其他基因型分布更普遍，且其致病能力也最强[16]。Moon等[17]证明，在韩国，Ⅱ型P.Gingivalis不但在牙周疾病患者中具有较高的检出率，在正常人中也具有较高的检出率。陈晓涛等[18]研究新疆地区维吾尔族人牙周炎龈下菌斑，其中龈下菌斑P.Gingivalis检出率为76.9%，Ⅱ型、 Ⅳ型在感染P.Gingivalis患者中检出率依次为37.5%、22.5%。王东麟等[19]研究认为，新疆维吾尔族兼具东方蒙古人种与白色人种的基因特征，故其fimA 型主要存在Ⅱ型、Ⅳ型两种形式。

3.2 P.Gingivalis fimA不同基因型在不同年龄人群中的分布 李炜等[20]发现不同年龄段，不同年龄人群fimA 型检出率也不尽相同。Hayashi等[21]分析日本2～15岁儿童牙周疾病患者，发现在牙龈炎患儿中，Ⅱ型、Ⅳ型P.Gingivalis检出率最高，在牙周炎患儿中，Ⅰb亚型、Ⅳ型检出率最高，分析小儿龈下菌斑发现，Ⅰ～Ⅳ型检出率依次为26.67%、6.67%、13.33%、20.00%，并且Ⅳ型只存在与较大年龄患病儿童之中，其分布情况与较大年龄患病儿童与其发病情况存在一定的相关性。

4 P.Gingivalis fimA不同基因型致病机制

4.1 P.Gingivalis的致病机制 在菌毛、牙龈素等毒力因子的作用下，P.Gingivalis可引发牙龈上皮细胞发生形态功能的变化，或以细胞旁路连接细胞与水解细胞、细胞外基质，并破坏细胞以及细胞外基质，导致牙龈上皮屏障损伤[22]。Dogan等[23]研究发现，P.Gingivalis能够侵入牙龈内的HGFs(成纤维细胞)，导致细胞发生空泡样变及线粒体断裂，引发成纤维细胞死亡。Fournier-Larente等[24]研究证明，P.Gingivalis能够破坏上皮细胞层，进入皮下纤维细胞层。此外，P.Gingivalis菌毛、LPS、蛋白酶及代谢产物均可导致牙齿支持组织丢失。近几年来，研究者们逐渐认识到破坏牙周组织的主要因素为致病微生物及其产物导致的宿主过度免疫反应。

病理条件下菌毛、牙龈素等毒力因子可打破基质金属蛋白酶(MMPs)的动态平衡，破坏结缔组织。在P.Gingivalis、外膜蛋白、牙龈素、LPS等作用下，MMPs活化水平升高，MMPs表达增强[25]。在毒力因子作用下，P.Gingivalis可过度表达HGFs并促进MMPs活化，破坏合成纤维细胞与胞外基质降解间的平衡，破坏牙周结缔组织。HGFs能够通过特异性受体和P.Gingivalis之间的作用，参与到局部免疫反应之中。P.Gingivalis及其毒力因子能够和HGFs表面的Toll样受体以及MyD-88等作用，激活细胞内HGFs信号传导通道，调节MCP-1、IL-6等炎性介质的表达，导致牙周疾病[26]。

4.2 P.Gingivalis fimA不同基因型致病机制 在各种fimA基因型中，Ⅱ型具有极强的毒力，正是因为这种极强的毒力，才使得Ⅱ型的致病性非常强。Gao等[27]证明，与Ⅰ型相比较，Ⅱ型促使巨噬细胞生成IL-6、TNF-α等炎性因子的能力更强。王惠宁[28]发现，Ⅱ型、Ⅳ型可促进生成MMP-8、MMP-9，并最终使MMP-8、MMP-9水平显著高于Ⅲ型。MMP-8、MMP-9可分解牙周组织内的明胶、弹性蛋白酶、Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型胶原，MMP-8以及MMP-9水平的提高能够显著提高牙周组织的破坏水平。Mantri等[29]学者研究发现，P.Gingivalis作用于上皮细胞，能够降解焦点黏附激酶、黏附信号分子、Catenins等，使上皮细胞之间分离，并且不同类型的菌株其破坏能力也各不相同。苗棣等[30]研究结果表明，P.Gingivalis能够分解上皮细胞之间的连接成分，解除上皮细胞完整性，并且Ⅱ型P.Gingivalis分解上皮细胞之间连接蛋白的水平显著高于其他fimA型。

研究发现，Ⅱ型P.Gingivalis毒力及致病性较强的原因为：(1)Ⅱ型黏附、侵入人上皮细胞的能力强，重组Ⅱ型微球体黏附具有较强的黏附HEP-2细胞(人上皮细胞系细胞)的能力[31]；(2)Ⅱ型促进胞间黏附物质分解、去磷酸化胞间FAK的作用强[32]；(3)Ⅱ型对表达细胞因子的刺激作用强[3]；(4)Ⅱ型延缓组织创口愈合的能力强[33]；(5)Ⅱ型可促进较强的炎性反应[34]。

P.Gingivalis fimA基因分为fimAⅠ型、Ⅱ型、Ⅲ型、Ⅳ型、Ⅴ型及fimAⅠb亚型；不同fimA基因型P.Gingivalis的结构特征不同，其致病能力也各不相同，其中Ⅱ型毒力最强；P.Gingivalis fimA不同基因型在不同地区人群中的分布不同，fimAⅡ型、Ⅳ型P.Gingivalis和慢性牙周炎关系密切；菌毛、牙龈素等毒力因子是 Gingivalis fimA的重要致病因素。

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10.3969/j.issn.1671-8348.2017.16.040

军队“十二五”面上课题(CWS12J096)。 作者简介：邓舒婷(1988-)，硕士，医师，主要从事口腔颌面外科研究。△

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