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北京生科院趙方慶團隊揭示人體口腔菌群的穩定性和動態變化規律
發表日期: 2019-06-24 來源: 科研教育處
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  日前,國際知名學術雜志《Gut》刊发了来自中國科學院北京生命科学研究院赵方庆团队题为“Tracing the accumulation of in vivo human oral microbiota elucidates microbial community dynamics at the gateway to the GI tract”的短文。《Gut》雜志主要關注胃腸道領域的研究,之前鮮有關于口腔的報道。這是該團隊繼20185月在此雜志上發表孕期健康塑造新生兒初始菌群的研究論文後,再次推出他們在口腔微生物膜形成研究方面的最新成果。該論文得到了雜志主編的高度評價,認爲該工作精彩揭示出口腔菌群從破壞到重建的完整過程。 

  最新研究發現大多數口腔細菌能在腸道定植,像類風濕性關節炎、IBD和結直腸癌等患者腸道中富集的細菌很多來自口腔。而且,微生物由口腔沿著消化道異位定植是一個頻繁且連續的過程。這些研究不僅強化了口腔與腸道之間的聯系,也激發了關于疾病起源于口腔、腸道亦或兩者皆有的討論,也引起了人們對于口腔菌群、小生境及口腔健康維護的重視。不僅如此,將口腔菌群用于消化道或其它疾病的輔助診斷也具有潛在的應用價值。流動態的唾液和附著態的牙菌斑是口腔微生物的兩種基本儲存形式,從時間梯度上來探究它們的穩定性和動態變化,能夠更好地了解口腔菌群,以及判斷它們作爲生物標記物檢測疾病的可靠性。基于此,趙方慶團隊開展了該項研究,並獲得了相關的重要研究成果。 

  洗牙是臨床常見的牙菌斑清理手段,恰好爲跟蹤口腔生物膜附著情況和菌群重建過程提供了便利。研究團隊通過對洗牙前後三個月間11個連續時間點內的169個唾液和牙菌斑微生物組數據進行深度挖掘分析,以確定因受到外力擾動而崩解的口腔微生物膜恢複到初始狀態的時間、以及口腔菌群作爲標志物是否具有足夠的穩健性(圖1)。團隊通過追蹤人體口腔菌群的聚集,觀察到它們在受到了破壞後微生物多樣性和群落結構會隨時間發生動態變化;並發現了在強烈幹擾後的整個跟蹤周期中唾液菌群多樣性和結構一直保持穩定,而牙菌斑菌群最爲混亂的時期是生物膜解離後7小時至3天。研究明確了生物膜發生、發展和成熟三個時期的准確時間跨度,即從洗牙後菌群解構,到1天後嚴重偏離原始狀態,再到3天後重建,及隨時間推移逐漸恢複到原始完整形態。研究還發現許多細菌在幹預後很快恢複到最初水平,表明洗牙在早期會對控制牙菌斑産生一定作用,但並不能長期抑制細菌及其形成生物膜的能力。他們的研究也指出在口腔生物膜重建過程中,微生物補充的主要方向是由唾液到牙菌斑。該研究爲深入理解消化系統微生態及微生物傳播提供了新的證據,有助于評估口腔細菌是否適合作爲疾病檢測的靶標,或能促進臨床非侵入性診斷技術的發展。 

  中科院北京生科院副研究員王金鋒及博士生賈震、碩士生張冰爲論文的並列第一作者,趙方慶研究員爲通訊作者。該研究獲得了國家自然科學基金優秀青年項目、面上項目和中科院重點部署項目“微生物組計劃”的資助,並在樣品收集方面得到了首都醫科大學附屬北京友誼醫院的幫助。 

  論文連接

 

  图 人体口腔菌群的时间动态 

  A)研究方案和樣品信息概覽。(B)唾液和牙菌斑菌群的α多樣性變化。(C)基于OTU計算個體之間在相同時間點的Bray-Curtis距離。(D-E)計算每個時間點與洗牙前菌群的Bray-Curtis距離。(F)唾液和牙菌斑菌群隨時間的聚類情況。(G-H)牙菌斑和唾液微生物來源追蹤。(I-J)門水平細菌豐度隨時間的變化。 

 

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