摘要：變異鏈球菌可導(dǎo)致口腔外感染，其在心血管疾病的發(fā)病過程中可能起重要作用。近年來，關(guān)于變異鏈球菌如何感染心血管系統(tǒng)的新發(fā)現(xiàn)越來越多。變異鏈球菌致病機制可能與其細胞外基質(zhì)（ECM）組分（如膠原蛋白）的相互作用有關(guān)。變異鏈球菌可定植于不同宿主組織。本文就變異鏈球菌致心血管疾病的國內(nèi)外研究進展予以綜述。

關(guān)鍵詞：變異鏈球菌，心血管疾病，口腔微生態(tài)

近年來研究發(fā)現(xiàn)，變異鏈球菌產(chǎn)生的某些酶和蛋白，編碼這些酶和蛋白的基因及信號傳導(dǎo)通路在齲齒及心血管疾病的發(fā)病中都起了關(guān)鍵性作用。齲齒作為口腔中最常見的慢性細菌性疾病，與心血管疾病和腫瘤被世界衛(wèi)生組織（WHO）并列為人類三大重點防治疾病[1]。一般認為，變異鏈球菌是齲齒的主要致病菌，能夠在牙齒表面形成被稱為“牙菌斑”的生物膜，還產(chǎn)生葡糖基轉(zhuǎn)移酶、多種葡聚糖結(jié)合蛋白、蛋白質(zhì)抗原C和膠原蛋白結(jié)合蛋白，這些表面蛋白協(xié)調(diào)產(chǎn)生“牙菌斑”從而誘發(fā)齲齒[2]。已知與慢性牙周炎發(fā)病機理有關(guān)的口腔細菌可引起中度全身炎癥反應(yīng)并提高多種細胞因子和炎癥標(biāo)志物的血清濃度，這些細胞因子和炎癥標(biāo)志物在病理性牙周組織中大量產(chǎn)生且與某些慢性心血管疾?。–VD）的發(fā)病機制密切相關(guān)[3]。

感染性心內(nèi)膜炎（IE）主要是由心內(nèi)膜炎性細菌草綠色鏈球菌感染引起的。目前研究證實，變異鏈球菌被認為是IE的病原體之一，變異鏈球菌引起的IE約占所有IE病例的20%。最近，從變異鏈球菌陽性的IE患者中檢測到能夠編碼細胞表面膠原蛋白結(jié)合蛋白（CBPs）的細菌DNA。另外，一些CBP陽性的變異鏈球菌菌株缺乏190-kDa蛋白抗原（PA），其缺乏增強了對內(nèi)皮細胞的粘附和侵入[4]。

1.變異鏈球菌導(dǎo)致心血管疾病的機制

心血管疾病（CVD）已經(jīng)成為導(dǎo)致死亡的主要疾病，其病理基礎(chǔ)是動脈粥樣硬化。動脈粥樣硬化的發(fā)生除與本身的器質(zhì)病變有關(guān)外，近年來的多項研究表明，病毒和細菌感染往往成為使易感者發(fā)病的重要因素[5]。研究顯示，變異鏈球菌的Cbm（collagen binding protein of S. mutans，變異鏈球菌膠原結(jié)合蛋白）是變異鏈球菌相關(guān)IE發(fā)展的潛在重要致病因子[4]。變異鏈球菌DNA在來自接受瓣膜置換手術(shù)和動脈粥樣硬化斑塊去除的患者組織中檢出率很高[6]。

1.1變異鏈球菌與心血管病的流行病學(xué)研究

動脈粥樣硬化是心臟瓣膜病的前期階段。研究人員從42例心臟瓣膜病患者收集齦上菌斑、齦下菌斑、唾液和心臟瓣膜組織樣本。通過PCR技術(shù)擴增變異鏈球菌、中間普雷沃氏菌、牙齦卟啉單胞菌和梅毒螺旋體的基因。結(jié)果顯示，在心臟瓣膜樣品中最常檢測到的微生物是變異鏈球菌（89.3%），其次是牙齦卟啉單胞菌和齒狀鐵線菌?？傊?，在齲齒和牙齦炎/牙周炎患者的心臟瓣膜樣品中發(fā)現(xiàn)了多種口腔細菌，其中變異鏈球菌占多數(shù)。研究人員通過PCR技術(shù)發(fā)現(xiàn)無論臨床有無心內(nèi)膜炎，口腔細菌都存在于瓣膜組織中。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，所有患者都有患齲齒的經(jīng)歷?？谇粯颖镜姆肿臃治鼋沂咀儺愭溓蚓蚉. intermedia在有牙齒和無牙齒患者的齦上菌斑、唾液和齦下菌斑中出現(xiàn)頻率很高，而牙齦卟啉菌和齒垢菌較少出現(xiàn)。牙齒和無牙頜患者口腔細菌的分布情況顯示，牙齦卟啉單胞菌和齒狀粉蝶存在顯著差異。觀察到變異鏈球菌的頻率與所研究的瓣膜組織中的牙周病菌之間有顯著差異。在心臟瓣膜和牙菌斑或唾液中存在變異鏈球菌之間沒有顯著差異[7]。

1.2變異鏈球菌入侵人冠狀動脈內(nèi)皮細胞的機制

1.2.1膠原蛋白結(jié)合蛋白Cnm學(xué)說

Cnm與變異鏈球菌的膠原結(jié)合活性有關(guān)。目前研究認為，Cnm的粘附作用與心腦血管疾病關(guān)系密切。變異鏈球菌有四種血清型的菌株，凡有侵襲性的菌株都攜帶一個額外的基因Cnm。Cnm的滅活使變異鏈球菌不能入侵人類冠狀動脈內(nèi)皮細胞（HCAEC）。侵襲性菌株和它們各自的Cnm突變體的比較暫不支持生物膜形成和侵襲之間的相關(guān)性。因此，變異鏈球菌入侵內(nèi)皮細胞需要Cnm，并且可能是變異鏈球菌的重要毒力因子，其可能導(dǎo)致心血管感染和病理效應(yīng)[8]。變異鏈球菌分為四種不同的血清型（c，e，f和k），血清型c菌株在口腔中最常見。 Cnm的滅活使生物體不能入侵HCAEC并減弱其在G. mellonella中的毒力。值得注意的是，Cnm敲除菌株沒有像親本菌株那樣有效地粘附HCAEC，表明觀察到的突變體的侵襲表型的喪失與粘附缺陷有關(guān)。侵襲性菌株和它們各自的Cnm突變體的比較不支持生物膜形成和侵襲之間的相關(guān)性。因此，變異鏈球菌入侵內(nèi)皮細胞需要Cnm，并且可能作為變異鏈球菌的重要毒力因子導(dǎo)致心血管感染[8]。

結(jié)果清楚地表明Cnm單獨表達賦予非致病性細菌毒力，并促進細胞在體內(nèi)和體外對心臟組織的粘附[3]。抑制Cnm表達可以減輕侵入的變異鏈球菌菌株的毒力。研究也顯示，rgpF基因與變異鏈球菌的粘附功能有關(guān)，但相關(guān)機制還在進一步討論之中[9]。

1.2.2細菌與纖維蛋白原相互作用學(xué)說

有研究顯示，在變異鏈球菌陽性的IE患者經(jīng)常檢測到編碼細胞表面膠原蛋白結(jié)合蛋白（CBPs）的細菌DNA。另外，一些CBP陽性的變異鏈球菌菌株缺乏190-kDa蛋白抗原（PA-），其缺乏增強了對內(nèi)皮細胞的粘附和侵入。這種聚集可能是心臟瓣膜細菌形成的重要因素，這通過離體和體內(nèi)模型得到了證實[10]。

1.2.3 AtlA介導(dǎo)細胞外DNA釋放，有助于細菌細胞膜釋放學(xué)說

聚焦激光掃描顯微鏡分析表明細胞外DNA（eDNA）被嵌入在變異鏈球菌GS5絮片中，在受損心臟瓣膜上形成生物膜，但atlA菌株不能形成細菌聚集體。用細菌16S rRNA引物通過PCR半定量eDNA表明atlA突變株比野生型產(chǎn)生的eDNA少得多。用鈣離子補充培養(yǎng)物雖然減少了野生型生長，但增加了eDNA釋放和生物膜質(zhì)量。與中性粒細胞胞外陷阱（NETs）相反，細菌eDNA嵌入在細菌聚集體內(nèi)部，并在連接細菌相互作用中起作用，從而促進生物膜的形成。贅生物內(nèi)部形成的NET覆蓋細菌生物膜，并具有誘導(dǎo)血栓形成的能力，導(dǎo)致贅生物的擴張和成熟。目前的數(shù)據(jù)表明：VicK在檢測循環(huán)中的鈣離子和調(diào)節(jié)AtlA成熟中的作用，其在變異鏈球菌誘導(dǎo)的IE的大鼠模型中促成受損心臟瓣膜上的eDNA釋放和細菌生物膜形成[11]。

1.2.4 感染性心內(nèi)膜炎（IE）與細菌相互促進學(xué)說

研究發(fā)現(xiàn)，中性粒細胞胞外陷阱通過增強和截留受損心臟瓣膜上的細菌-血小板聚集體來促進和擴大植被形成。感染性心內(nèi)膜炎的特征是形成被稱為植物的膿毒性血栓。然而，對于預(yù)防或治療細菌性心內(nèi)膜炎最有效的方案仍存在爭議。通過使用大鼠心內(nèi)膜炎模型，研究證明感染性心內(nèi)膜炎誘導(dǎo)的病原體，如變異鏈球菌劫持宿主免疫效應(yīng)物（包括抗菌特異性免疫球蛋白G和血小板）以保護吞噬作用和形成在受損心臟瓣膜處原位生物膜。然而，對于那些需要拔牙或其他手術(shù)干預(yù)的患者，禁忌使用抗血小板藥物止血[12]。

1.2.5 gtf基因?qū)W說

有學(xué)者通過研究發(fā)現(xiàn)，在S. gordonii中，葡糖基轉(zhuǎn)移酶（gtf）——其負責(zé)生物合成胞外多糖葡聚糖——的失活，其有助于鏈球菌與培養(yǎng)的人臍靜脈內(nèi)皮細胞的粘附，導(dǎo)致應(yīng)變侵入這些細胞。在變異鏈球菌中，三種葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶GtfB，GtfC和GtfD負責(zé)產(chǎn)生不溶性和水溶性葡聚糖，并在蔗糖依賴性生物膜形成中起主要作用[9]。研究人員通過實驗發(fā)現(xiàn)，缺乏gtf基因的變異鏈球菌株，其能夠在硬表面定植的能力大大降低，其致齲能力也相應(yīng)下降，可是，一旦植入相關(guān)基因后，該菌株對于牙齒的依附能力就會增強[13]。

gtf基因的表達對于在牙齒表面和心血管內(nèi)皮細胞表面的粘附都起著主要的作用，控制gtf基因的表達對于防治變異鏈球菌導(dǎo)致的感染有著重要的意義。

2.小結(jié)

口腔是外界連接呼吸道、消化道的通道，為微生物的定植提供了適宜的溫度、濕度和營養(yǎng)源 。在每平方毫米腮組織上，在每一個牙齦褶皺里、在舌頭的細溝中隱藏有大量的微生物，即使是刷干凈的牙齒上仍擠滿了數(shù)以億計的細菌。大量研究表明： 口腔微生物由700多種細菌組成[14]。維持口腔內(nèi)微生物的多樣性有利于抵御外界不良因素對機體的侵襲。

變異鏈球菌一種細菌表達的蛋白產(chǎn)物往往在多種疾病的致病中發(fā)揮作用。不同研究雖然對于變異鏈球菌如何致齲及與心血管疾病的機制之間關(guān)系的研究角度和方向不同，但都豐富了變異鏈球菌如何致病的機制的內(nèi)涵。在日常生活中，應(yīng)當(dāng)高度重視口腔衛(wèi)生，維護微生物正常菌群平衡。

從預(yù)防醫(yī)學(xué)的角度看，個人應(yīng)定期進行口腔細菌篩查，選擇正規(guī)的醫(yī)療機構(gòu)，按照嚴格程序進行口腔治療；從國家層面看，有學(xué)者建議，政府應(yīng)建立健全相應(yīng)的醫(yī)療保障制度，建立國立人口腔微生物群落疾病預(yù)警系統(tǒng)[3]；從臨床醫(yī)學(xué)的角度來看，變異鏈球菌表達產(chǎn)生的Cnm蛋白和葡糖對于疾病的發(fā)生都有強相關(guān)，從疾病治療角度來看，如何控制這兩種產(chǎn)物的表達應(yīng)成為接下來研究的重要方向。

為解決這一問題，有學(xué)者認為，未來的發(fā)展有望通過系統(tǒng)突變手段，進一步通過生物信息學(xué)和高通量測序技術(shù)，確定鑒定因子的結(jié)合序列位點及其調(diào)控下游靶基因的分子機制，最終建立變異鏈球菌致齲毒力相關(guān)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)[15]。隨著分子生物學(xué)技術(shù)日新月異的發(fā)展，這將有助于從分子水平深入認識變異鏈球菌毒力的調(diào)控模式及其致齲、致心血管疾病的機制，為齲齒和心血管疾病的防治新技術(shù)的研發(fā)提供候選實驗數(shù)據(jù)，具有重大的理論及實踐意義。維護口腔微生態(tài)平衡與全身健康密切相關(guān)。

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