具核梭杆菌和全身疾病相关性的综述 摘要 ：具核梭杆菌 (Fusobacteriumnucleatum ， F.nucleatum) 属于革兰阴性专性 厌氧菌， 参与牙周疾病的炎症反应， 是牙周炎的可疑致病菌之一。 该菌除可引起 口腔疾病外，还可在败血症相关感染，盆腔炎，脑、肝、肺、脾等脏器的脓肿中 分离获得。近来关于 F.nucleatum 与早产低体重儿、结直肠癌及呼吸道感染相 关性的研究成为热点，本将对 F.nucleatum 生物学功能及与口腔感染、全身疾 病相关性的研究进展作一综述。 1 F.nucleatum 的生物学功能 1.1 生物学特性与分型

F.nucleatum 是一种革兰阴性无芽孢专性厌氧菌，两端尖锐，中间膨大， 状如梭形。最适生长环境为 37 C专性厌氧环境，血平板上菌落形态为扁平、边 缘不齐、中央凸起的半透明茵落，呈玻璃屑或面包屑状。最早在 1893 年由 vanLeeuwenhock 从牙菌斑中分离到梭状的微生物， 1898 年 Veillon 和 Zuber 纯化了这种细菌并命名为成梭杆菌 (Bacillusfusi-forrnis) 。 1992 年由 Korr 将 F.nucleatum 归类为梭杆菌属 (Fusobacterium) 。 1990 年 Drink 等根据全菌体蛋 白电泳特征和 DNA 同源性等将 F.nucleatum 分为三个亚种：(1)具核梭杆菌具核 亚种(nucleatum subsp . nucleatum)，其模式株为 ATCC25586 ; (2)具核梭杆菌 多形亚种 (F.nucleatum subsp ．polymorphum) ，其模式株为 ATCC10953 ； (3) 具核梭杆菌文森亚种 ( F.nucleatum subsp . vincentii) ，其模式株为 ATCC19256 。 而后 Gharbia 等将具核梭杆菌动物株 (F.nucleatum subsp . animalis ，模式株为 NCTC12276) 独立成一个亚种，人类株分成三个亚种，即具核亚种、多形亚种和 成梭亚种 ( F.nucleatum subsp . fusifome ，模式株为 NCTC11326) 。 1.2 细菌共聚作用

共聚是指不同种细菌间的粘附。研究证实 F.nucleatum 凭借其表面不同的 粘附素，可与几乎所有的口腔细菌发生共聚，在菌斑生物膜形成过程中担任“桥 梁”分子，对菌斑生物膜的成熟至关重要。然而 F.nucleatum 与口腔早期定植菌 和晚期定植菌的共聚形式是不同的。 Kaplan 等研究发现 F.nucleatum 细胞外膜 蛋白 RadD 是一种精氨酸可抑制性粘附素，介导 F.nucleatum 与革兰阳性早期 定植菌血链球菌的共聚 [1]。 F.nucleatum 与革兰阴性晚期定植菌的共聚是由粘 附素 Fap 一 2 介导的一种半乳糖敏感性的共聚 [2]。 1.3 粘附和侵入

粘附和侵入宿主细胞是 F.nucleatum 发挥毒力作用的重要环节。研究证实 F.nucleatum 具有很强的粘附能力， 可粘附于上皮细胞、 成纤维细胞、内皮细胞、 多形核白细胞等多种宿主细胞表面，并与唾液大分子、细胞外基质蛋白等结合， 激发一系列宿主反 应 。通过 糖 抑 制试 验发现 含有半乳糖 的糖类 强烈抑制 F.nucleatum 对上皮细胞的粘附， 不含半乳糖的糖类仅有很弱的抑制作用或没有 抑制作用，所以 F.nucleatum 对上皮细胞的粘附涉及到一种半乳糖限制性凝集 素 。 2015 年 Coppenhagen-Glazer 等 研 究 证 实 粘 附 素 Fap2 不 仅 介 导 F.nucleatum 与晚期定植菌牙龈卟啉单胞菌的半乳糖敏感性共聚， 而且参与调控 F.nucleatum 对 人 胚 胎 肾 细 胞 的 粘 附 能 力 。 Coppenhagen-Glazer 等 将 F.nucleatum Fap2突变株经由鼠尾静脉注射人怀孕 15〜17d的雌鼠体内，24h 后收集孕鼠胎盘， 发现 F.nucleatum Fap2 突变株在胎盘的定植能力明显减弱 [2] 目前认为细菌可通过胞吞和拉链两种机制侵入细胞。 研究发现大部分的牙周致病 菌如伴放线聚集杆菌和牙龈卟啉单胞菌等是通过胞吞机制侵入宿主细胞。 Han 等通过电镜观察首次证实了 F．nucleaturn 是通过拉链机制侵入上皮细胞，需要 细菌编码的配体和宿主细胞表面的相应受体特异性结合， 并不引起细胞表面形态 的改变。2005年Han等发现了一种仅存于口腔梭杆菌属菌体表面，与梭杆菌粘 附、定植宿主细胞密切相关的新型粘附素 FadA。 2007 年 Xu 等构建了 fadA 基 因缺陷株(F. — cleaturnUSI)和互补株(F.nucleatumUSF81)，发现 fadA 基因 缺陷株对细胞的结合力下降了 70%〜80%，而互补株的细胞结合增加了 3〜4倍， 证明 FadA 与 F.nucleatum 的粘附性密切相关 [3]。 Han 等通过动物实验证实 F.nucleatum 能经血行到达胎盘并粘附到胎盘内皮细胞上， 引发怀孕大鼠的早产 和死胎[4]。 FadA 在 F.nucleatum 粘附侵入胎盘内皮细胞中发挥重要作用 [5]。 而后 Fardini[6] 和 Rubinsteinl[7] 相继证明宿主细胞膜上的钙黏蛋白是 FadA 的受 体，是 F.nucleatum 能高效附着细胞的必需条件。 2 F.nucleatum 与口腔感染

以往的研究已经证实 F.nucleatum 是龈上菌斑、龈下菌斑、牙周袋及感染 根管等口腔感染部位的主要优势菌， F.nucleatum 的检出率和定植数量与牙周 组织的炎症、破坏程度之间存在正相关关系 [8] 。此外，我们还可在牙龈炎和牙 周炎患者唾液中检测到较高含量的 F.nucleatum[9] ，其血清抗体滴度亦相应升 高。 F.nucleatum 的含量受环境因素影响。 吸烟可增加健康牙周和感染牙周袋内 F.nucleatum 的含量[10]。伴2型糖尿病的慢性牙周炎患者 F.nucleatum 含量较

单纯慢性牙周炎患者高很多 [11]。 动物实验证实 F.nucleatum 可引发牙周感染。利用 F.nucleatum 单独感染小鼠 可造成牙周骨缺损或牙周脓肿形成。当 F.nucleatum 分别与福赛坦菌、牙龈卟 啉单胞菌共同感染小鼠时， 菌群问的毒力协同作用加重了牙周骨缺损、 脓肿程度， 甚至导致小鼠的死亡 [12-13]。

3 F.nucleatum 与全身疾病 3.1 F.nucleatum 与早产低体重儿 早产低体重儿 (preterm low birth weight ，PLBW) 的传统危险因素有习惯性 流产、高龄孕妇 (36岁以上)、低龄孕妇(18 岁以下)、孕妇身材过矮或体重过轻、 子宫内膜炎、细菌性阴道炎、吸烟、酗酒等。然而这些传统危险因素并不能完全 解释PLBW 的发生，至今仍有 25〜30的患儿病因不明。20世纪90年代 Offenbacher 等首次提出牙周炎与 PLBW 的相关性。牙周炎症主要可通过两条途 径对妊娠结局产生影响： (1)牙周疾病使血液循环中炎性因子如白细胞介素 -18(interleukin-1p , IL-113)、IL-6、基质金属蛋白酶、肿瘤坏死因子 -a(tumor n ecrosis factor —a,TNF- a浓度上升，导致 PLBW ； (2)牙周致病菌直接侵入胎 盘或某些细菌成分(如脂多糖)入血， 刺激羊膜绒毛膜产生前列腺素 E2(prostagla ndin E2 , PGE2)和 TNF — a,造成胎膜破裂，引发 PLBW。 Koren 等对胎盘微生物样本测序研究表明，与阴道、肠道、呼吸道等位点相 比,胎盘微生物群落组成与口腔最为相似。 Roberts 对患有牙周炎的羊膜完整的 早产孕妇羊水进行分离培养,检出最多的细菌是 F.nucleatum 。 Mikamo 等认为 F．nuclea—turn 产生的磷脂酶能使细胞膜的磷脂水解,花生四烯酸释放,产生 的前列腺素诱发宫缩,导致早产。 Han 等为证实 F.nucleatum 的致病作用,将 F.nucleatum 注射到孕鼠静脉内,孕鼠发生了早产、死胎或幼鼠在出生后短时间 内死亡,并首次在小鼠胎盘血管的上皮细胞中检出了 F.nucleatum[4] ,说明 F.nucleatum 可先侵入血管内皮细胞, 随后感染胎盘导致早产和死胎等不良妊娠 结局[14-15]。研究表明粘附素 FadA 在 F, nucleatum 粘附侵入胎盘内皮细胞中 发挥重要作用 [5]。 Fardini 等发现 F．nucleaum 可通过 FadA 直接与血管内皮钙 黏蛋白 415〜534 区域结合,改变后者在细胞内的分布,使其离开细胞一细胞连 接处向胞内迁移, 导 致血管 内 皮细胞 完整性改变 ,通透 性增强,从 而使 F.nucleatum 通过松开的细胞间结点穿过血管内皮, 得以通过血液循环传播至机 体其他脏器,甚至穿透胎盘和血 -脑屏障。 同时, FadA 结合并作用于钙黏蛋白而 破坏宿主细胞屏障 的 完整性 , 增强了 大肠杆菌对 血管内 皮的穿透, 说明 F.nucleatum 的感染与定植可为其他细菌的侵入创造条件 [6]。 综上所述, 牙周健康状况不仅关系到全身健康, 而且会影响到下一代。 母亲 牙周炎与早产低体重儿存在关联, 可作为早产低体重儿的独立危险因素, 而牙菌 斑中的致病厌氧菌又是牙周炎的罪魁祸首。 因此及时有效的清除牙菌斑就成为预 防早产