国际口腔医学杂志

国际口腔医学杂志 ›› 2019, Vol. 46 ›› Issue (5): 532-539.doi: 10.7518/gjkq.2019052

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16S核糖体DNA高通量测序研究种植体龈沟液微生物的变化

青薇1,黄丽娟1,郑佳俊1,任静1,李成龙2,庹嫱2,任小华3,牟雁东1,3()   

  1. 1. 西南医科大学口腔医学院 泸州 646099
    2. 电子科技大学医学院 成都 610054
    3. 四川省人民医院口腔科 成都 610072
  • 收稿日期:2018-09-05 修回日期:2019-04-25 出版日期:2019-09-01 发布日期:2019-09-10
  • 通讯作者: 牟雁东 E-mail:995448060@qq.com
  • 作者简介:青薇,医师,硕士,Email： 513866210@qq.com
  • 基金资助:
    四川省科学技术厅项目(2016TD0008);中央高校基金(A03017023801295)

Shift of microbial composition of peri-implant gingival crevicular fluid as revealed by 16S ribosomal DNA high-throughput sequencing

Qing Wei1,Huang Lijuan1,Zheng Jiajun1,Ren Jing1,Li Chenglong2,Tuo Qiang2,Ren Xiaohua3,Mu Yandong1,3()   

  1. 1. School of Stomatology, Southwest Medical University, Luzhou 646099, China
    2. School of Medicine, University of Electronic Science and Technology, Chengdu 610054, China
    3. Dept. of Stomatology, Sichuan Provincial People’s Hospital, Chengdu 610072, China
  • Received:2018-09-05 Revised:2019-04-25 Online:2019-09-01 Published:2019-09-10
  • Contact: Yandong Mu E-mail:995448060@qq.com
  • Supported by:
    This study was supported by Sichuan Science and Technology Department Project(2016TD0008);Central University Fund(A03017023801295)

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摘要：

目的 应用16S核糖体DNA（rDNA）高通量测序技术研究健康天然牙、健康种植体以及种植体周围炎的植体龈沟液内微生物菌群的差异,为理解种植体周围组织从健康至疾病状态的病因提供依据。方法 通过Illumina HiSeq 2500测序技术,分析30个龈沟液细菌的菌群结构及多样性。结果 种植体周围炎组Shannon指数低于健康牙及健康种植体组（P<0.05）,细菌群落主要属于厚壁菌门（Firmicutes）、变形菌门（Proteobacteria）、梭杆菌门（Fusobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）等17个门,普氏菌属（Prevotella）、密螺旋体属（Treponema）、纤毛菌属（Leptotrichia）、放线菌属（Actinomyces）、链球菌属（Streptococcus）和丁酸弧菌属（Butyrivibrio）等497个属。优势菌门以拟杆菌门在种植体周围炎组相对较高（P<0.05）,属水平上丁酸弧菌为种植体周围炎的优势菌属之一,代谢产物异丁酸的增多可能是导致疾病状态的一个因素。结论 健康种植体与健康天然牙一致,呈现出丰富的微生物多态性,而当周围炎形成后,表现为相关致病菌丰度增高,而其多样性下降。

关键词: 高通量测序, 种植体周围炎, 微生物多样性

Abstract:

Objective Microbes in gingival crevicular fluid are the key components of the subgingival microecosystem around implants and are closely related to implant health. Methods The microbial structure and diversity of 30 gingival crevicular bacteria were analysed by Illumina HiSeq 2500 sequencing technology. Results The Shannon indices of the peri-implantitis group were lower than those of healthy natural teeth and healthy implants (P<0.05). The bacterial communities mainly belong to Firmicutes, Proteobacteria, Fusobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria and 12 other phyla, and Prevotella, Treponema, Leptotrichia, Actinomyces, Streptococcus, Butyrivibrio and 491 other genera. At the phylum level, the Bacteroides was relatively high in the periimplan-titis group (P<0.05). Butyrivibrio is one of the dominant bacteria in peri-implant inflammation. The increase in isobutyric acid may be one of the factors leading to disease state. Conclusion Healthy implants exhibit abundant microbial polymorphisms, which are consistent with healthy natural teeth. When the tissues around the implants are exposed to inflammation caused by pathogenic bacteria, the abundance of related pathogens is increased, and its diversity declines.

Key words: high-throughput sequencing, peri-implantitis, microbial diversity

中图分类号: 

  • Q257

表 1

患者基本特征及临床检查指标"

项目 健康天然牙 健康种植体 种植体周围炎
牙位 上颌前牙 2 2 2
上颌后牙 4 4 5
下颌前牙 1 1 0
下颌后牙 3 3 3
行使功能时间/d 5.7±0.7 4.2±3.8
PD/mm 2.4±1.9 2.9±1.7 6.0±3.5
BOP 1 2 10

图 1

原始数据长度分布图"

图 2

样本稀释曲线图2.3 各样品中细菌多样性及相关性分析"

表 2

3组样本的Alpha多样性指数"

组别 Chao 1 ACE Simpson Shannon Coverage
H 8 198.80±284.10 12 020.69±531.10 0.06±0.02 5.40±0.19 0.91±0.01
HI 8 985.73±1 494.03 13 496.45±497.50 0.06±0.02 5.47±0.21 0.91±0.01
PI 8 181.59±428.92 13 189.68±497.50 0.07±0.02 5.24±0.13 0.92±0.01
H-HI P值 0.281 0.161 0.672 0.466 0.622
H-PI P值 0.281 0.139 0.457 0.041* 0.645
HI-PI P值 0.942 0.795 0.245 0.009* 0.424

图 3

3组的Shannon指数差异2.4 主成分分析"

图 4

主成分分析2.5 门水平菌群组成分析"

图 5

样品在门分类水平上细菌类群比较 注：各组例数n=10。*与PI组相比,P<0.05。"

图 6

优势菌门的比较*与PI组相比,P<0.05。"

图 7

属水平的热图比较"

图 8

样品在属分类水平上细菌类群比较*PI组与HI组对比,P<0.01;#PI组与H组对比,P<0.01。"

[1] Albrektsson T, Donos N , Working Group 1. Implant survival and complications. The Third EAO consen-sus conference 2012[J]. Clin Oral Implants Res, 2012,23(Suppl 6):63-65.
[2] Mombelli A, Lang NP . The diagnosis and treatment of peri-implantitis[J]. Periodontol 2000, 1998,17:63-76.
[3] Belibasakis GN . Microbiological and immuno-patho-logical aspects of peri-implant diseases[J]. Arch Oral Biol, 2014,59(1):66-72.
[4] Renvert S, Quirynen M . Risk indicators for peri-im-plantitis. A narrative review[J]. Clin Oral Implants Res, 2015,26(Suppl 11):15-44.
[5] Mombelli A, Müller N, Cionca N . The epidemiology of peri-implantitis[J]. Clin Oral Implants Res, 2012,23(Suppl 6):67-76.
[6] 陈新, 熊萍, 钟科 , 等. 种植体周围黏膜炎龈下微生物群落多样性研究[J]. 口腔医学研究, 2015,31(7):719-723.
Chen X, Xiong P, Zhong K , et al. Study on the diversity of subgingival microflora in implant mucositis[J]. J Oral Sic Res, 2015,31(7):719-723.
[7] Wang T, Cai G, Qiu Y , et al. Structural segregation of gut microbiota between colorectal cancer patients and healthy volunteers[J]. ISME J, 2012,6(2):320-329.
[8] 赵红, 王新林, 吕治 , 等. 基于高通量测序技术研究慢性牙周炎患者龈下刮治和根面平整术治疗前后龈下菌群的变化[J]. 国际口腔医学杂志, 2017,44(3):294-300.
Zhao H, Wang XL, Lü Z , et al. Microbiological community analysis by high-throughput sequencing of subgingival plaque in patients with chronic periodontitis before and after subgingival scaling and root planing[J]. Int J Stomatol, 2017,44(3):294-300.
[9] Persson GR, Renvert S . Cluster of bacteria associated with peri-implantitis[J]. Clin Implant Dent Relat Res, 2014,16(6):783-793.
[10] Kumar PS, Mason MR, Brooker MR , et al. Pyrosequencing reveals unique microbial signatures as-sociated with healthy and failing dental implants[J]. J Clin Periodontol, 2012,39(5):425-433.
[11] Al-Ahmad A, Muzafferiy F, Anderson AC , et al. Shift of microbial composition of peri-implantitis-associated oral biofilm as revealed by 16S rRNA gene cloning[J]. J Med Microbiol, 2018,67(3):332-340.
[12] Edgar RC . UPARSE: highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads[J]. Nat Methods, 2013,10(10):996-998.
[13] Kemp PF, Aller JY . Bacterial diversity in aquatic and other environments: what 16S rDNA libraries can tell us[J]. FEMS Microbiol Ecol, 2004,47(2):161-177.
[14] Schwarz F, Derks J, Monje A , et al. Peri-implantitis[J]. J Periodontol, 2018,89(6):S267-S290.
[15] Sorsa T, Hernández M, Leppilahti J , et al. Detection of gingival crevicular fluid MMP-8 levels with dif-ferent laboratory and chair-side methods[J]. Oral Dis, 2010,16(1):39-45.
[16] Frey KG, Herrera-Galeano JE, Redden CL , et al. Comparison of three next-generation sequencing platforms for metagenomic sequencing and identi-fication of pathogens in blood[J]. BMC Genomics, 2014,15:96.
[17] Koyanagi T, Sakamoto M, Takeuchi Y , et al. Compre-hensive microbiological findings in peri-implantitis and periodontitis[J]. J Clin Periodontol, 2013,40(3):218-226.
[18] 吴芳, 李俊平, 汪珍珍 , 等. 16S rRNA基因克隆文库分析比较牙周炎患者和健康人口腔唾液微生物多样性[J]. 微生物学通报, 2016,43(6):1295-1303.
doi: 10.13344/j.microbiol.china.150792
Wu F, Li JP, Wang ZZ , et al. Comparison of oral microbial diversity between periodontitis patients and healthy people by 16S rRNA gene clone library[J]. Microbiolog, 2016,43(6):1295-1303.
doi: 10.13344/j.microbiol.china.150792
[19] Allen B, Kon M, Bar-Yam Y . A new phylogenetic diversity measure generalizing the Shannon index and its application to phyllostomid bats[J]. Am Nat, 2009,174(2):236-243.
[20] Marsh PD . Microbial ecology of dental plaque and its significance in health and disease[J]. Adv Dent Res, 1994,8(2):263-271.
[21] Kumar PS, Griffen AL, Moeschberger ML , et al. Identification of candidate periodontal pathogens and beneficial species by quantitative 16S clonal analysis[J]. J Clin Microbiol, 2005,43(8):3944-3955.
[22] Preza D, Olsen I, Willumsen T , et al. Diversity and site-specificity of the oral microflora in the elderly[J]. Eur J Clin Microbiol Infect Dis, 2009,28(9):1033-1040.
[23] Shibli JA, Melo L, Ferrari DS , et al. Composition of supra- and subgingival biofilm of subjects with heal-thy and diseased implants[J]. Clin Oral Implants Res, 2008,19(10):975-982.
[1] 张敏,万浩元. 种植体周围炎药物治疗与激光治疗的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2020, 47(4): 463-470.
[2] 吴秋月,李治邦. 药物辅助治疗种植体周围炎的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2020, 47(4): 471-477.
[3] 黄海霞, 兰玉燕, 张昊, 潘兰兰, 郭玲, 刘敏. 慢性牙周炎患者种植修复后种植体牙周指数及龈沟液炎性因子水平的变化研究[J]. 国际口腔医学杂志, 2018, 45(4): 396-402.
[4] 赵红, 王新林, 吕治, 王冬青, 苏建荣. 基于高通量测序技术研究慢性牙周炎患者龈下刮治和根面平整术治疗前后龈下菌群的变化[J]. 国际口腔医学杂志, 2017, 44(3): 294-300.
[5] 孟令贤 班宇. 种植体表面去污联合手术疗法治疗种植体周围炎[J]. 国际口腔医学杂志, 2015, 42(4): 458-461.
[6] 孙磊 夏荣. 钛基种植体表面抗菌改性的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2015, 42(4): 475-479.
[7] 孙志新，张云涛. 口腔种植体周围炎与白细胞介素间的关系[J]. 国际口腔医学杂志, 2015, 42(2): 221-224.
[8] 李允允 法永红. 透明质酸在口腔领域中的应用进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2013, 40(3): 344-346.
[9] 王柏翔综述 孟维艳审校. 种植体周围龈沟液检测分析的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2012, 39(6): 805-807.
[10] 刘琼综述 黄建生审校. 白介素-1 基因多态性、牙周炎和吸烟因素与种植体周围炎相关性的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2012, 39(3): 353-356.
[11] 谷海晶综述 凌均棨审校. 变性梯度凝胶电泳分析口腔微生物多样性的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2009, 36(1): 114-114～116.
[12] 张静超,莫安春,. 感染致种植体早期失效1例报道[J]. 国际口腔医学杂志, 2007, 34(04): 247-249.
[13] 朱梓园,张富强. 微生物与种植材料抗菌性能对种植体的影响[J]. 国际口腔医学杂志, 2005, 32(04): 311-313.
[14] 戚刚刚,黄萍. 影响种植体周微生物因素及炎症的原因分析[J]. 国际口腔医学杂志, 2005, 32(02): 154-156.
[15] 刘劲松. 细菌在牙种植体表面的定植及影响因素[J]. 国际口腔医学杂志, 2004, 31(S1): -.
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[1] 张京剧. 青年期至中年期颅面复合体变化的头影测量研究[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(06): .
[2] 刘玲. 镍铬合金中铍对可铸造性和陶瓷金属结合力的影响[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(06): .
[3] 王昆润. 在种植体上制作固定义齿以后下颌骨密度的动态变化[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(06): .
[4] 王昆润. 重型颌面部炎症死亡和康复病例的实验室检查指标比较[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(06): .
[5] 逄键梁. 两例外胚层发育不良儿童骨内植入种植体后牙槽骨生长情况[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(05): .
[6] 温秀杰. 氟化物对牙本质脱矿抑制作用的体外实验研究[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(05): .
[7] 杨春惠. 耳颞神经在颞颌关节周围的分布[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(04): .
[8] 王昆润. 牙周炎加重期应选用何种抗生素[J]. 国际口腔医学杂志, 1999, 26(04): .
[9] 杨儒壮 孙宏晨 欧阳喈. 纳米级高分子支架材料在组织工程中的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2004, 31(02): 126 -128 .
[10] 严超然,李龙江. 肿瘤靶向药物载体系统的研究进展[J]. 国际口腔医学杂志, 2008, 35(S1): .