慢性間歇性低氧條件下大鼠齦溝液中牙齦卟啉單胞菌的變化

鄭恬恬 王小琴

慢性間歇性低氧條件下大鼠齦溝液中牙齦卟啉單胞菌的變化

鄭恬恬 王小琴

目的探討間歇性低氧條件下大鼠齦溝液中牙齦卟啉單胞菌的變化。方法將32 只6 周齡雄性SD大鼠隨機分成4 組(n=8):常氧對照組(A組)、常氧牙周炎組(B組)、間歇性低氧組(C組)、間歇性低氧合并牙周炎組(D組)。用正畸結扎絲結扎雙側上頜第二磨牙頸部和高糖飲食方法建立牙周炎模型，常氧和低氧組分別在常氧和模擬阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征條件下飼養8 周，采集大鼠實驗牙齦溝液標本，實時熒光定量PCR方法檢測牙齦卟啉單胞菌的變化。結果所有的大鼠均檢出牙齦卟啉單胞菌。D組牙齦卟啉單胞菌的量明顯高于其他3 組(P<0.05)； B組牙齦卟啉單胞菌的量高于A組(P<0.05)。結論慢性間歇性低氧可加重牙周炎病程，與齦溝液中牙齦卟啉單胞菌的增加有關。

慢性間歇性低氧; 牙周炎; 牙齦卟啉單胞菌; 實時熒光定量PCR

阻塞型睡眠呼吸暫停低通氣綜合征(OSAHS)指睡覺期間上呼吸道周期性地部分或全部塌陷，導致呼吸暫停、低通氣、睡覺中斷等[1]。慢性牙周炎(CP)主要由革蘭氏陰性桿菌引起的牙周支持組織的慢性炎癥[2]。研究表明OSAHS和CP有著共同的危險因素：如年齡、性別、肥胖、吸煙、喝酒、糖尿病和口呼吸等[3-4]。越來越多研究表明OSAHS是心腦血管疾病的獨立危險因素，包括高血壓、充血性心力衰竭、心肌梗塞、心律失常和腦中風[1]。同樣，已有學者證明牙周致病菌能夠進入血液循環，從而導致全身系統性疾病，如冠心病、動脈粥樣硬化等[4]。這兩種疾病可能存在潛在的共同發病機制，已有證據表明OSAHS患者CP的發病率明顯增高[5-7]，但兩者潛在的發病機制尚不明確。牙齦卟啉單胞菌(Pg)是目前公認的牙周炎主要致病菌之一，有關Pg在兩者關系中的作用目前尚未見報道。本實驗通過建立模擬OSAHS的間歇低氧條件下的大鼠牙周炎模型[8-9]，用實時熒光定量PCR方法檢測Pg的變化，從微生物角度來探討OSAHS和CP之間的關系。

1 材料與方法

1.1 主要實驗材料和儀器

清潔級6 周齡健康雄性SD大鼠32 只(山西醫科大學動物實驗中心提供);間歇性低氧艙(太原市有機玻璃廠);15號吸潮紙尖(北京達雅鼎醫療器械公司)；微量樣品基因組DNA提取試劑盒(天根生化科技有限公司)；2×Taq PCR Master Mix (中科瑞泰生物科技有限公司)；PCR儀(杭州搏日科技有限公司);DNA凝膠回收試劑盒、小劑量快速質粒DNA提取試劑盒(Omega公司,美國)；pEASY-T5 Zero Cloning Kit(含DH5α感受態細胞)(北京全式金試劑有限公司)；2× SYBR Green qPCR Master Mix(biotool.com)熒光定量PCR儀(7500型,ABI公司,美國)。

1.2 動物分組及建模

1.2.1 實驗動物分組 32 只雄性大鼠，體重約200 g，隨機分成4組，常氧對照組(A組)、常氧牙周炎組(B組)、間歇性低氧組(C組)、間歇性低氧合并牙周炎組(D組)，每組8 只。

1.2.2 各組動物模型建立 A組：正常氧環境，常規飼料喂養; B組：10%水合氯醛(0.3 ml/100 g)腹腔注射麻醉，用0.2 mm正畸結扎絲結扎于雙側上頜第二磨牙牙頸部，高糖飲食(100 g飼料中含56 g蔗糖，28 g全脂奶粉， 6 g全麥粉, 4 g酵母粉， 1 g肝粉， 2 g食鹽，3 g新鮮蔬菜)，正常氧環境; C組：動物放入低氧艙內(用氧濃度監測儀在低氧艙里進行實時監控，保持低氧艙內氧濃度為9%～21%。低氧艙設置：通氮氣70 s，缺氧25 s， 通氧氣25 s， 2 min為一個循環，如此反復)模擬OSAHS患者缺氧環境，每日間歇缺氧8 h。常規飼料喂養; D組：牙周處理同B組，缺氧條件同C組。

1.3 樣本采集

大鼠飼養8 周時，麻醉下固定，用無菌刮匙去除每只大鼠右上第二磨牙頰側齦上菌斑，無菌棉球隔濕，干燥，用15號滅菌吸潮紙尖直接插入牙周袋底，靜置30 s， 紙尖立即置入1.5 ml EP管中，PBS緩沖液200 μl， -20 ℃凍存待用。

1.4 用實時熒光定量PCR的方法檢測Pg的變化

1.4.1 提取目的DNA 取A組一個樣本，按照微量樣品基因組DNA提取試劑盒說明操作,提取DNA。

1.4.2 引物的設計 參考文獻[8]，Pg的特異性引物，根據細菌16Sr RNA基因特異保守區域設計，由北京擎科新業生物技術有限公司合成(表 1)。

表 1 Pg引物序列及相關信息

1.4.3 熒光定量PCR標準曲線的制備Pg部分基因片段的擴增: PCR反應體系為：2×Master Mix: 10 μl，上游引物：0.8 μl，下游引物：0.8 μl， DNA模板：2 μl， 水：補足至20 μl。PCR反應程序為：預變性94 ℃ 5 min， 變性94 ℃ 30 s，退火55 ℃ 30 s，延伸72 ℃ 25 s， 35 個循環，循環結束后，延伸72 ℃ 5 min， 4 ℃保存，反應結束后，將擴增產物經1.0%瓊脂糖凝膠電泳觀察，由北京金諾銳杰基因科技有限公司進行測序。

連接轉化: 按照凝膠回收試劑盒說明操作對 PCR產物純化回收。純化產物與載體連接，在微型離心管中依次加入純化回收的目的DNA片段4 μl、 pEASY-T5 Zero Cloning Vector 1 μl，輕輕混合，室溫反應5 min。反應結束后，將離心管置于冰上。加連接產物于50 μl Trans1-T1感受態細胞中，冰浴25 min， 42 ℃熱激30 s， 冰浴2 min， 加250 μl LB液體培養基200 r/min、 37 ℃孵育1 h，取200 μl菌液鋪板，培養過夜后，挑取單菌落白斑，放入50 ml LB液體培養基， 37 ℃， 200 r/min振蕩培養過夜。

質粒提取及濃度測定: 重組質粒測序成功后，使用質粒DNA提取試劑盒提取質粒，核酸蛋白濃度測定儀測定其濃度和純度，濃度為376.2 ng/μl。 利用以下公式計算質粒拷貝數：(6.02×1023)×(ng/μl×10-9)/DNA長度 ×660=拷貝數/μl，得7.876×1010拷貝數/μl。

標準曲線的建立: 將質粒標準品連續10 倍稀釋至103～1010拷貝/μl，作為模板，進行熒光定量PCR建立標準曲線。反應體系如下：2×Biotool SYBR Green Master Mix(LowRox)10 μl, Template 100 ng, Forward Primer 1 μl, Reverse Primer 1 μl, Distilled Water(dH2O) Addto M 20 μl。

按照如下參數設置反應：95 ℃ 5 min一個循環； 95 ℃ 15 s， 60 ℃ 60 s進行40 個循環；95 ℃ 15 s， 60 ℃ 60 s， 95 ℃ 15 s，進行1 個循環。根據熒光值的變化規律，系統自動生成標準曲線和溶解曲線。

1.4.4 熒光絕對定量PCR測定樣品中Pg的量 依照上述反應體系將樣品提取的DNA與標準品同時進行熒光定量PCR，通過標準曲線得出樣品中Pg的拷貝數。

1.5 統計學分析

應用SPSS 13.0軟件對數據進行單因素方差分析(one-way ANOVA)，多個樣本間兩兩比較采用SNK-q檢驗，P<0.05有統計學意義。

2 結 果

2.1 基因部分片段擴增產物的鑒定結果

采用1.0%瓊脂糖凝膠電泳鑒定目的基因克隆產物結果如圖 1所示。 從圖中可以看出， 3 個目的基因泳道只有1 條亮帶，通過與DNAMaker 對比得知，目的基因擴增產物大小與預期產物片段大小相符合，無非特異條帶產生，所得擴增產物為特異性目的片段。

Pg測序結果顯示，與NCBI公布的已知序列相似度為100%，測序結果比對圖 2。

M： DNA標志; 1-3：Pg目的DNA片段; 4： 空白對照

圖 1PgPCR擴增產物電泳圖

M： DNA Maker； 1-3： Target DNA； 4： Blank control

Fig 1PgPCR amplification product electrophoresis

圖 2 測序結果

2.2 目的基因絕對定量標準曲線和溶解曲線

質粒標準品經過實時熒光定量PCR，根據質粒濃度梯度與Ct值之間的關系，系統輸出標準曲線和溶解曲線。溶解曲線如圖 3，表現為單一的峰，說明擴增過程中沒有非特異性產物。如圖 4標準曲線能反映未知樣品的拷貝數。

所有的大鼠均能檢出Pg， 檢出量如表 2。 D組Pg的量明顯高于其他各組，差異有統計學意義(P<0.05)； B組的Pg量高于A組, 差異有統計學意義(P<0.05)。

圖 3 溶解曲線

圖 4 Pg標準曲線

Tab 2 Pg detectable quantity(copies/μl, ±s)

注： ④與①、②、③相比，P<0.05; ③與②相比，P<0.05; ①與②相比，P<0.05

3 討 論

慢性牙周炎是細菌引起的牙周組織的感染性疾病。許多證據表明OSAHS和CP是有關系的[3-7]，但是也有研究表明OSAHS和CP關系的證據不充分，OSAHS和CP之間的因果關系值得討論，有待進一步研究[5]。而Pg是牙周病，尤其是慢性牙周炎病變區域或活動部位最主要的優勢菌，其存在與牙周炎治療后復發或病情加重有關。本實驗模擬OSAHS的間歇低氧條件下的大鼠牙周炎模型，從微生物角度來探討OSAHS和CP之間的關系。

齦下菌斑樣本采集方法是影響微生物檢測結果的重要因素之一。目前大多數學者主要采用紙尖法或刮匙法采集齦下菌斑，2 種方法各有優缺點。紙尖法，操作容易簡單，相對可以標準化，主要采集的是齦下非附著區菌斑，且對齦下微生態環境影響較小，重復性好；但難到達牙周袋底部，并且紙尖表面積較小，所采集到的菌斑量有限。刮匙法可到達牙周袋底部，并且采集菌斑量較多，但此法采集到的主要是齦下根面 附著區菌斑；且此法對齦下微生態系統的干擾較大。研究表明紙尖法和刮匙法均為較準確的方法[10]。綜合2 種方法的優缺點，本實驗采用紙尖法。

細菌定量檢測的方法很多，如細菌培養、DNA探針等，但這些方法都有一定局限性。如細菌培養法敏感性低，計數結果不精確，而Pg屬于難培養的革蘭陰性厭氧菌，培養鑒定極為困難。實時熒光定量PCR技術是近年來發展起來的一項定量分析技術，具有反應迅速，精確性高，敏感性強，是應用于牙周領域相關研究的重要手段[11]。

本實驗D組Pg的量明顯高于其他各組，差異有統計學意義；B組Pg的量高于A組,差異有統計學意義。與羅麗 等[12]學者模擬高原缺氧環境對家兔慢性牙周炎齦下菌群種類分布得出一致結論。本實驗得出結論OSAHS和CP有一定的關系，這可能與低氧狀態下Pg等致病菌的增殖有關。

[1] Nizam N,Basoglu OK,Tasbakan MS，et al. Salivary cytokines and the association between obstructive sleep apnea syndrome and periodontal disease[J]. J Periodontol, 2014, 85(7): e251-e258.

[2] Haffajee AD, Socransky SS. Microbial etiological agents of destructive periodontal diseases[J]. Periodontol 2000, 1994, 5: 78-111.

[3] Ahmad NE, Sanders AE, Sheats R, et al. Obstructive sleep apnea in association with periodontitis: A case-control study[J]. J Dent Hyg, 2013, 87(4): 188-199.

[4] Al-Jewair TS, Al-Jasser R2, Almas K. Periodontitis and obstructive sleep apnea's bidirectional relationship: a systematic review and meta-analysis[J]. Sleep Breath, 2015, 19(4): 1111-1120.

[5] Gunaratnam K, Taylor B, Curtis B, et al. Obstructive sleep apnoea and periodontitis: A novel association?[J]. Sleep Breath, 2009, 13(3): 233-239.

[6] Keller JJ, Wu CS, Chen YH, et al. Association between obstructive sleep apnoea and chronic periodontitis: A population-based study[J]. J Clin Periodontol, 2013, 40(2): 111-117.

[7] Seo WH, Cho ER, Thomas RJ, et al. The association between periodontitis and obstructive sleep apnea: A preliminary study[J]. J Periodontal Res, 2013, 48(4): 500-506.

[8] 羅熒荃, 黃國慶, 楊宇. 慢性間歇低氧誘發大鼠高血壓模型的建立[J]. 中國新藥雜志, 2006, 15(22):1930-1933.

[9] 吳亞菲, 趙筱芩, 陳宇， 等. 不同方法建立大鼠實驗性牙周炎模型的比較研究[J]. 四川大學學報(醫學版)，2003, 34(4): 742-745.

[10]王麗， 楊禾， 吳亞菲. 紙尖法和刮匙法對齦下牙周致病菌檢出比較研究[J]. 臨床口腔醫學雜志， 2008， 24(12)： 707-710.

[11]王麗， 楊禾， 吳亞菲. 實時熒光定量聚合酶鏈反應技術在牙周相關研究中的應用[J]. 國際口腔醫學雜志, 2008, 35(S1): 117-119.

[12]羅麗. 模擬高原缺氧環境對家兔慢性牙周炎齦下菌群種類分布的影響[D]. 重慶： 第三軍醫大學, 2012.

ThechangeofPorphyromonasgingivalisinratgingivalcrivicularfluidunderchronicintermittenthypoxia

ZHENGTiantian1,WANGXiaoqin2.

1. 030000Taiyuan，ShanxiMedicalUniversity,China； 2.TheFirstClinicalHospitalofShanxiMedicalUniversity,Taiyuan

Objective: To study the change ofPorphyromonasgingivalis(P.gingivalis) in rat gingival crivicular fluid(GCF) under chronic intermittent hypoxia.Methods32 male SD rats were randomly divided into 4 groups(n=8): normoxia control group(A), normoxia with periodontitis group(B), intermittent hypoxia group(C), and intermittent hypoxia with periodontitis(D). Periodontitis model was established by orthodontic silk ligation at the maxillary second molar neck and high sugar diet. The rats in normoxia and hypoxia group were raised respectively under the condition of ordinary oxygen and chronic intermittent hypoxia respectively. After 8 weeks, GCF of the target teeth was collected,P.gingivaliswas quantified by real-time fluorescent quantitative PCR.ResultsP.gingivaliswas detected in all groups.P.gingivalisin group D was more than in other groups(P<0.05); meanwhile,P.gingivalisin group B was more than in group A(P<0.05).ConclusionChronic intermittent hypoxia can aggravate the severity of periodontitis, which is associated with the increase ofP.gingivalisin GCF.

Chronicintermittenthypoxia;Periodontitis;Porphyromonasgingivalis;Real-timePCR

山西省自然科學基金(編號： 2014011046-2)

030000 太原， 山西醫科大學(鄭恬恬)； 山西醫科大學第一臨床醫院(王小琴)

王小琴 E-mail： wangxiaoqin2009@yeah.net

R781.4

A

10.3969/j.issn.1001-3733.2017.05.002

(收稿： 2016-11-12 修回： 2017-03-25)