分享关于宠物犬牙菌斑上的微生物菌群结构研究内容！

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分享关于宠物犬牙菌斑上的微生物菌群结构研究内容！

　　牙周疾病是成年犬最常见口腔疾病之一，在所有犬种中患病率高达80%以上。在英国犬的牙周疾病已经与骨关节炎和超重/肥胖并列成为影响动物福利的三大重要疾病。
　　细菌及其形成的牙菌斑是一切口腔疾病的始动因子。由于卫生习惯或口腔清洁的难度大在犬常会形成牙菌斑的大量蓄积，口腔微生物浓度增高，进而引发严重的口臭、齿龈炎、齿龈出血、龋齿、齿折与齿根脓肿等继发疾病。轻则影响食欲和采食量重则进食困难甚至停止进食，继发营养不良和多种疾病乃至危及生命。分析牙菌斑的微生物菌群结构，对于防治各种口腔疾病保障犬只健康有着十分重要的意义。而使用不依赖培养法的细菌16S rRNA基因测序为快速确定犬牙菌斑样本的微生物群落结构和犬牙科疾病的诊断与防治药物的研发提供了可能。


一、材料与方法：
　　1.材料：
　　样本来自于北京地区动物医院接受免疫接种的健康犬64只，品种不限年龄分布在2到8岁之间。试验犬在采样前4周内没有接受过抗生素治疗，并且在牙齿上可以用眼观察到存在颜色深浅不同的牙菌斑。
　　采样前，先用无菌生理盐水对要进行样本采集的牙齿进行冲洗将唾液以及食物残渣清除然后使用无菌刀片在冲洗区域沿牙齿表面刮擦，使用3只无菌棉棒分别沾取刀片上的牙菌斑样本，将无菌棉棒连同牙菌斑样本一同分别置15 mL无菌离心管中-80°C冰箱保存。随机抽取一只样本进行检测，其余2只作为备份。
　　2.方法：
　　（1）样本总DNA提取，PCR扩增及测序：
　　牙菌斑样本的DNA采用QIAamp Fast DNA Stool Mini Kit (50)试剂盒严格按照使用说明提取然后使用1%的琼脂糖凝胶电泳来对提取出来的DNA进行完整性、纯度、段大小和浓度的检测。
　　（2）数据分析：
　　分别用FASTQC软件、GreenGenes数据库、Mothur软件、QIIME2软件等进行数据分析比对，具体方法略。最后对各样本微生物群落结构组成进行分析，以在所有样本中均有分布并且相对丰度均值≥2%的菌属为标准，对微生物群落结构中的核心菌属进行定义。


二、结果：
　　1.牙菌斑样本的DNA序列分析：
　　牙菌斑样本的DNA经过在llumina HiSeq测序平台上的测序本次试验一共获得 1 567 731条优质序列，平均每个样本为24495条，这些序列可以被分类为14个门，159个属。
　　2.牙菌斑微生物结构：
　　根据对数据库中的RT将本次试验测得的序列进行物种分类，再构建样本与物种分类单元序列丰度矩阵使用QIME软件对每个样本和每个物种单元分类进行序列丰度计算，从64例健康犬牙菌斑样本中分类到14个门。中门水平的高丰度菌落(相对丰度> 5%)有5个，占总序列数的96.93 %，分别为变形菌门(Proteobacteria，37.24%)、拟杆菌门(Bacteroidetes ，28.48%)、放线菌门(Actinobacteria，12.26%)、螺旋体门(Spirochaetes ，9.58%)、梭杆菌门(Fusobacteria，9.38%)。本次试验除了发现5个丰度较高门水平的菌落以外，还有5个门水平的菌落在每个样本中均有分布但相对丰度较小，分别是厚壁菌门(Firmicutes)、绿菌门(Chlorobi)、TM7、SR1、互养菌门(Synergistetes)。由此可见牙菌斑微生物群落在门水平的分布相对集中。
　　同时，犬牙菌斑微生物群落结构在属水平的分布也相对集中，根据对核心菌属的定义共得到6个核心菌属占微生物总序列的73.41%。分别为:卟啉单胞菌属(Porphyromonas，1996%)、放线菌属(Actinomyces，14.12%)、棒杆菌属(Corynebacterium，12.19%)、奈瑟菌属(Neisseria，13.24%)、梭杆菌属(Fusobacterium，9.17% )、密螺旋体属(Treponema，4.73%)。


三、讨论：
　　在本研究之前，牙菌斑这一名词最早被Williams于1989年所提出并且国外宠物临床上的许多研究已经表明牙周病的主要病因为牙菌斑的细菌微生物所导致的。
　　目前，宠物犬的饮食习惯为质地相对较软的商品粮和罐头等食物，这会导致食物残渣同牙齿之间的摩擦作用显著下降，使得黏性食物残渣中的蛋白在牙齿上大量附着充足的蛋白为口腔中的常在细菌提供了营养以及附着点，经过长时间的聚合从而形成了牙菌斑。而且对宠物犬牙齿进行刷牙的护理经常被大多数的动物主人所忽视造成牙菌斑在牙齿上的大量增厚蓄积，引发犬的各类牙周疾病。所以说牙菌斑是一切口腔疾病的始动因子。因此，对于牙菌斑的微生物群落结构的研究很有必要。
　　微生物组中的核心菌属是指所有或者绝大多数样本共有的微生物，目前在国内的宠物临床中，类似对犬牙菌斑微生物群落的相关研究报道较少，部分现有的研究只对牙菌斑微生物群落中所含有的细菌菌属进行了报道，而本研究通过对1567 731条优质的可鉴定序列进行分析确定了核心菌属群落在犬牙菌斑微生物群落结构中的分布。通过本次试验可以得出，同在门水平定义微生物的核心微生物组相比，在属水平来义要显得更加合理。
　　在国外对牙菌斑微生物群落结构的研究中，Amy Sturgeon等通过对六只狗的健康口腔样本进行检测，发现在健康口腔中最常见的菌属是卟啉单胞菌属(39 2%)，镰刀菌属(4.5%)，嗜二氧化碳噬细胞菌属(3.8%)，德克斯氏菌属(3.7%)，莫拉氏菌属(3.3%)和贝氏菌属(2.7%)。通本次试验的结果相对比牙菌斑微生物群落结构中与健康口腔中微生物核心菌属差异较大，只有卟啉单孢菌属的相对丰度降低，这可能与卟啉单胞菌属与后期增长的密螺旋体属相结合，而形成了口腔微生物的“红色复合物”有关。lan J.Davis等从健康牙龈牙龈炎和轻度牙周炎的223只狗中收集龈下菌斑样品发现，卟啉单胞菌是所有疾病阶段中最丰富的属，尤其是在健康牙龈样本中更为明显。
　　Changin等通过对人与犬的牙菌斑的主要菌属对比发现犬类的主要属是放线菌属卟啉单胞菌属和奈瑟氏球菌属，Dent和Marsh对9种动物(猴子，狐猴、老虎、长颈鹿和4只美国可卡犬)的牙菌斑进行了研究，证明了所有动物共有一个基本菌斑微生物群落的假设他们提出以放线菌，属棒杆菌属，梭菌属，奈瑟菌属为代表可能构成人和动物齿龈缘斑块的基本成分。Takada和Hirasawa通 过研究发现牙菌斑与犬牙周炎疾病关系密切他们认为棒杆菌属在犬牙周炎中的作用可能与牙龈卟啉单胞菌在人牙周炎中的作用相同。Patel和Vadalia通 过对53只犬牙菌斑相关的口腔细菌菌群进行鉴定他们从犬的口腔中分离出的菌属包括放线菌属、奈瑟菌、卟啉单胞菌属、密螺旋体属可能构成犬牙菌斑的基本成分。Davis等在犬牙菌斑的大型横断面研究中，发现牙龈卟啉单胞菌是所有健康状态中最常见的细菌，在牙龈下菌斑中的相对丰度为7.4%。在本研究中，对犬牙菌斑样本中核心菌属的研究同以上文献研究结果一致，表明不同地区犬的口腔牙菌分布基本相同。
　　犬牙齿所在的口腔环境复杂随着温度pH值以及饮食习惯的变化都会导致牙齿表面的微生物群落发生改变。虽然本研究对牙菌斑微生物群落结构中的核心菌属群落做出了探究，但是，如何针对菌属结构，采取有效减少口腔细菌数量的方法从而保护牙齿健康，这些都有待今后去进一步探究。
　　综上所述，通过本次对64例健康犬牙菌斑微生物群落的高通量测序分析确定了6个核心菌属，为进一步研究犬牙菌斑和预防犬牙周疾病的药物研发及筛选提供了基础研究材料，并且为宠物临床上对于犬牙周疾病的治疗提供了参考。　　
　　（以上内容援引：宠物食品联盟）


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