韓海芳，李智濤，鄭月月，梁夢歌，王 爍，高社干,2

牙齦卟啉單胞菌(Porphyromonasgingivalis,Pg)屬于革蘭氏陰性球桿菌，在血平板上培養(yǎng)可與亞鐵血紅素結(jié)合形成黑色菌落，表面似金屬光澤，完全溶血。Pg有蛋白水解酶活性，分解色氨酸產(chǎn)生吲哚，無尿素酶和過氧化氫酶活性。Pg的毒力因子包括牙齦蛋白酶、莢膜、菌毛、血凝素、脂多糖、溶血素和鐵攝取轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等，在細(xì)菌黏附和侵襲宿主細(xì)胞的過程中起著關(guān)鍵作用[1]。補(bǔ)體系統(tǒng)的失調(diào)、抗菌肽的降解和吞噬細(xì)胞功能的破壞能夠促進(jìn)Pg的生存并導(dǎo)致其持續(xù)存在。Pg是牙周炎的主要病原體，能夠通過破壞牙齒周圍組織導(dǎo)致炎癥性疾病，最終可能導(dǎo)致牙齒脫落[2]。另外，Pg還與多種系統(tǒng)性疾病有關(guān)，如糖尿病、動脈粥樣硬化、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、阿爾茲海默病和帕金森病等[3-4]。目前，已有大量文獻(xiàn)報道Pg與口腔及消化道癌癥也有一定的相關(guān)性，Pg可以促進(jìn)食管鱗狀細(xì)胞癌(esophageal squamous cell carcinoma,ESCC)的進(jìn)展。這些由Pg引起的疾病威脅著人類的健康，給社會帶來了巨大的壓力，建立Pg的快速臨床檢測方法顯得至關(guān)重要。本文將主要從細(xì)菌學(xué)、免疫學(xué)、分子生物學(xué)以及新興技術(shù)等方面，對當(dāng)前多種Pg檢測相關(guān)的研究進(jìn)行綜述。

1 細(xì)菌學(xué)常規(guī)檢測方法

1.1 分離培養(yǎng)法

細(xì)菌檢測常用的方法為培養(yǎng)法，包括固體、液體和半固體培養(yǎng)等。根據(jù)不同種類細(xì)菌的生長要求，需要嚴(yán)格控制溫度、酸堿度、營養(yǎng)、厭氧環(huán)境等條件。Pg生長需要較高的營養(yǎng)條件，需要厭氧培養(yǎng)法來鑒定識別，在培養(yǎng)基中還需要添加氯化血紅素以及維生素K。使用固體培養(yǎng)基培養(yǎng)3 d后Pg可形成直徑約0.5～1.0 mm的白色菌落，突起于培養(yǎng)基表面，質(zhì)硬且與培養(yǎng)基表面黏附較緊，7 d后菌落由白色變成黑色。

口腔中有大量的細(xì)菌，也可以采用共培養(yǎng)法培養(yǎng)多種細(xì)菌。從慢性牙周炎患者的齦下菌斑樣本中培養(yǎng)口腔細(xì)菌，在血瓊脂平板上生長的菌落表現(xiàn)出以下特征：Pg為微小的黑色、圓形、溶血性菌落；中間普氏菌呈褐色至黑色色素沉著、潮濕、不溶血的菌落；具核梭桿菌是微小的灰色、面包屑狀菌落；福賽斯坦納菌是微小的褐色、半透明和潮濕的菌落[5]。說明共培養(yǎng)方法可用于從口腔菌群中分離Pg。

培養(yǎng)細(xì)菌后可借助儀器觀察Pg更細(xì)微的形態(tài)結(jié)構(gòu)，用藥后觀察Pg菌體情況。將Pg(ATCC 33277)實(shí)驗(yàn)菌株接種于BHI血瓊脂平板上，37 ℃厭氧培養(yǎng)48 h后觀察，Pg正常形態(tài)為邊緣光滑呈球桿狀，隨著黃芩質(zhì)量的增加，Pg形態(tài)出現(xiàn)不規(guī)則變化，甚至出現(xiàn)菌體崩解現(xiàn)象[6]。肖曉蓉[7]在BHI培養(yǎng)基上研究了對氨基苯甲酸對Pg形態(tài)的影響，發(fā)現(xiàn)100 mg.L-1對氨基苯甲酸對Pg菌體影響較大，普遍出現(xiàn)明顯的變形，呈凹陷狀和不規(guī)則狀甚至崩解?？梢姡瑐鹘y(tǒng)的細(xì)菌分離培養(yǎng)方法在臨床細(xì)菌鑒定中具有不可或缺的重要作用，但檢測時間太長，很難達(dá)到快速鑒定的目標(biāo)。

1.2 染色法

革蘭氏染色使用結(jié)晶紫或亞甲藍(lán)作為主要顏色，是微生物學(xué)中最重要的染色技術(shù)之一。根據(jù)革蘭氏染色和形態(tài)學(xué)差異，細(xì)菌可分為革蘭氏陽性球桿菌和革蘭氏陰性球桿菌。革蘭氏陰性細(xì)菌不吸收初級染色，因此在顯微鏡下呈紅色，革蘭氏陽性菌呈紫色。Pg屬于革蘭氏陰性桿菌。Noiri Y[8]為了研究Pg、直腸彎曲桿菌和黏稠放線菌的分布，取牙周炎周圍的牙周組織加工成連續(xù)切片，用 Brown & Brenn 修飾的革蘭氏染色法染色觀察到Pg主要存在于牙菌斑區(qū)域，特別是在淺袋和中袋區(qū)。革蘭染色也存在假陰性和假陽性。當(dāng)然，染色步驟也在發(fā)生改進(jìn)，目前有四步法、三步法和兩步法，但是，革蘭氏染色法仍然是目前臨床細(xì)菌學(xué)檢驗(yàn)中最常用的檢測方法之一。

蘇木素伊紅染色法(HE染色法)是病理組織切片中使用最多的一種常規(guī)染色方法。堿性的蘇木素染液主要使細(xì)胞核內(nèi)的染色質(zhì)與胞質(zhì)內(nèi)的核糖體著紫藍(lán)色，酸性染料伊紅主要使細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞外基質(zhì)中的成分著紅色[9]。通過HE染色，發(fā)現(xiàn)Pg會導(dǎo)致組織發(fā)生炎癥反應(yīng)。將Pg長期微量注入糖尿病大鼠肝臟，取肝臟組織切片，HE染色觀察組織病理學(xué)變化，發(fā)現(xiàn)Pg緩慢入血后肝臟內(nèi)高遷移率族蛋白l表達(dá)異常升高，提示出現(xiàn)慢性炎癥反應(yīng)[10]。為了誘導(dǎo)軟組織炎癥，在CD14 缺陷小鼠和正常小鼠局部注射牙齦卟啉單胞菌脂多糖，用HE染色軟組織后，測量奶酪樣壞死組織的表面積和淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的數(shù)量，得出LPS脂多糖可與CD14受體結(jié)合，并誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)[11]。雖然HE染色應(yīng)用廣泛，但仍存在一定的局限性，染色結(jié)果易受溫度、時間、固定和脫水等因素的影響。

2 免疫學(xué)檢測方法

2.1 免疫酶測定法

2.1.1 酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)ELISA是一種根據(jù)抗原抗體反應(yīng)從而達(dá)到檢測目的，以高特異性和高靈敏度為特點(diǎn)的檢測生物分子的免疫學(xué)方法[12]。有直接法、間接法、雙抗體夾心法和競爭法。直接法是將抗原或者抗體固定在載體上后加入抗體或者抗原最終形成抗原—抗體復(fù)合物，再加入底物顯色。間接法是將抗原固定在固相載體上，先加入待測抗體，后加入酶標(biāo)抗體來實(shí)現(xiàn)對待測抗體的檢測。雙抗體夾心法是將抗體連接在固相載體上，洗滌后加入待測抗原，再加入酶標(biāo)抗體，但抗原必須有兩個可結(jié)合部位，最后形成三明治結(jié)構(gòu)[13]。競爭法是將特異性抗原致敏在載體上，加入待測抗體與酶標(biāo)抗體進(jìn)行競爭結(jié)合，經(jīng)過孵育洗滌后加入底物顯色，待測抗體量與顯色深淺成反比。研究顯示：將Pg的牙齦蛋白酶制備單克隆抗體，通過ELISA測定法檢測Pg，測試結(jié)果與其它口腔細(xì)菌無交叉反應(yīng)[14]，說明ELISA檢測方法可以用于檢測唾液中Pg。雖然ELISA方法不需要特別昂貴的試劑，但是操作時間較久，需要5 h左右，步驟也較繁瑣。

2.1.2 生物素親和素酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(biotinavidin system-enzyme linked immunosorbent assay,BAS-ELISA)BAS-ELISA是一種廣泛應(yīng)用的免疫酶放大系統(tǒng)，可應(yīng)用到視覺膜免疫分析技術(shù)中，是用抗體檢測分析物并在膜上產(chǎn)生視覺可讀的靈敏且快速的檢測方法。把Pg的RgpB抗體預(yù)包被在硝酸纖維素膜上，捕獲Pg后加入生物素化的Kgp抗體，分析物被膜包被抗體和生物素化抗體以夾心形式捕獲。將生物素化抗體與辣根過氧化物酶(horseradish peroxidase,HRP)結(jié)合，用 3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯胺(tetramethylbenzidine,TMB)底物顯色后出現(xiàn)藍(lán)色[15]。該技術(shù)不需要檢測設(shè)備，因?yàn)樗梢杂萌庋塾^察，因此可用于制造經(jīng)濟(jì)、快速的Pg檢測試劑盒。

2.1.3 免疫組化檢測法免疫組化是利用已知的特異性抗體與組織或細(xì)胞內(nèi)的抗原結(jié)合,并利用酶作用于底物將所產(chǎn)生的顏色反應(yīng)對抗原定位、定性、定量檢測的一種技術(shù)。目前已成為常規(guī)的病理學(xué)檢測技術(shù)，為病理診斷提供可靠的診斷依據(jù)。已有證據(jù)表明食管癌的發(fā)生和預(yù)后與Pg有顯著關(guān)系，可以通過免疫組織化學(xué)鏈霉菌抗生物素蛋白—過氧化物酶連結(jié)法(streptavidin-perosidase,SP)檢測ESCC組織中的Pg。我國學(xué)者馬立宇[16]采用免疫組織化SP法對ESCC患者的癌組織和癌旁組織進(jìn)行染色，然后分析Pg蛋白表達(dá)，該方法在ESCC診斷及預(yù)后評估中有極高的應(yīng)用價值。

2.2 免疫印跡檢測法(western blotting,WB)

WB已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域，通過十二烷基磺酸鈉聚丙烯酰胺(Sodium dodecyl sulfate polyAcrylamide gel electrophoresis,SDS-PAGE)凝膠電泳將不同分子量的蛋白分離開來，然后再轉(zhuǎn)移到聚偏二氟乙烯(poiy vinylidene fluoride,PVDF)膜上，再用特異的單克隆抗體與蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而對蛋白質(zhì)進(jìn)行定性及定量分析。為了檢測Pg菌毛蛋白(抗原)，可用Pg的單克隆抗體作為一抗，然后使用酶標(biāo)二抗來檢測Pg單抗。另外，WB在Pg致病機(jī)制的研究中也扮演了重要角色，如將Pg注射到SD大鼠的尾靜脈，通過WB檢測海馬組織Tau蛋白的表達(dá)水平得出Pg可以使Tau蛋白過磷酸化，并促進(jìn)炎癥的發(fā)生[17]。雖然WB方法對研究Pg至關(guān)重要，但是WB的實(shí)驗(yàn)結(jié)果往往受制膠、上樣、轉(zhuǎn)膜和溫度等多方面影響。

2.3 免疫熒光檢測法

免疫熒光是用異硫氰酸熒光素或藻紅蛋白這兩種常用的熒光素來標(biāo)記一抗或二抗，去檢測特異的抗原或抗體的方法，有直接熒光法和間接熒光法。研究顯示：在檢測Pg方面，間接免疫熒光比DNA探針和細(xì)菌培養(yǎng)檢測方法更加敏感[18]。另外，免疫熒光檢測法也可與流式細(xì)胞術(shù)(fluorescene-activated cell sorting,FACS)結(jié)合，使用針對Pg特異性脂多糖(lipopolysaccharide ,LPS)的單克隆抗體和異硫氰酸熒光素標(biāo)記的二抗，通過FACS鑒定Pg，為快速篩選斑塊樣品中的細(xì)菌提供了新方法[19]。

2.4 免疫層析檢測法

免疫層析檢測法是臨床免疫學(xué)檢驗(yàn)常用的方法之一。將抗體或抗原致敏在硝酸纖維素膜上，待測抗原或抗體通過毛細(xì)管作用與之發(fā)生反應(yīng)，在免疫膠體金影響下產(chǎn)生顏色。該方法可用于檢測病毒、細(xì)菌、支原體和衣原體等。在檢測Pg方面，可用Pg的FimA蛋白制備單克隆抗體，分別把結(jié)合不同抗原位點(diǎn)的單抗作為金標(biāo)抗體和捕獲抗體檢測Pg。該方法可以通過肉眼觀察結(jié)果，大大縮短了檢測的時間，成本低，適合臨床上大批量樣本檢測。

2.5 免疫磁珠分選法

隨著科技的進(jìn)步，免疫學(xué)識別方式也越來越多樣化。免疫磁珠分選法是一個很好的選擇，不僅可以用來分選細(xì)胞，還可以結(jié)合抗體去檢測細(xì)菌。許多學(xué)者通過免疫磁珠分離法對Pg進(jìn)行了大量的研究，例如：裴振華[20]將特異性抗體結(jié)合在免疫學(xué)磁珠上捕獲和分離Pg，通過觀察免疫磁分離前和分離后檢測樣本的阻抗變化來實(shí)現(xiàn)Pg特異性檢測。

3 分子生物學(xué)檢測方法

3.1 聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reaction,PCR)

PCR是一種擴(kuò)增特定DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，具有非常高靈敏度和特異性[21]。研究顯示：采用 PCR檢測方法檢測齦下菌斑中的Pg，其檢出率與牙周破壞的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)[22]。不同的Pg菌株可能引起不同程度的牙周病。Kulkarni MR[23]使用異源雙鏈PCR來檢測不同嚴(yán)重程度的牙周炎病變中發(fā)現(xiàn)了Pg菌株的多樣性，PCR為分析Pg菌株多樣性提供了一種簡單準(zhǔn)確的檢測方法。然而，當(dāng)研究人類動脈粥樣硬化鈣化樣本時，Pg的 16SrRNA基因特定片段的擴(kuò)增結(jié)果不佳，采用嵌套式 PCR 的方案可將Pg的檢測率提高了22.2%，具有良好的特異性[24]。PCR擴(kuò)增往往存在假陰性、假陽性和非特異性擴(kuò)增等問題，但是可以通過優(yōu)化反應(yīng)體系中各種參數(shù)和優(yōu)化擴(kuò)增條件來提高PCR方法的敏感性和特異性。

3.2 熒光定量PCR(real-time quantitative PCR, qPCR)

qPCR技術(shù)具有操作簡便、靈敏度高和特異性強(qiáng)等特點(diǎn)，在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和病理學(xué)等領(lǐng)域均有廣泛的應(yīng)用[25]。很多學(xué)者用qPCR來檢測Pg，例如Gu BL[26]使用Tris-EDTA緩沖液處理樣品后直接 qPCR(TE-direct qPCR)進(jìn)行測試，并與常規(guī)PCR進(jìn)行對比，結(jié)果顯示 TE-direct qPCR 檢測是一種簡單有效的口腔Pg定量方法，并且顯示出較高的靈敏度和特異性。另外，研究顯示qPCR比PCR能更加敏感地檢測出牙周病患者Pg的16S rRNA[27]。可見，qPCR 是一種靈敏特異的 DNA 擴(kuò)增技術(shù)，在檢測Pg方面具有良好的應(yīng)用前景。

3.3 環(huán)介導(dǎo)等溫?cái)U(kuò)增(loop-mediated isothermal amplification,LAMP)

LAMP是一種用于檢測目標(biāo) DNA 和 RNA 的通用技術(shù)，可使用最少的設(shè)備進(jìn)行快速分子診斷。LAMP需要4種引物和1種DNA聚合酶在等溫條件下高效率和高特異性地進(jìn)行擴(kuò)增。LAMP檢測技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于臨床牙周病原體的檢測，特別是Pg的快速檢測，其檢測結(jié)果與常規(guī)PCR檢測的結(jié)果基本一致[28]。隨后，分子信標(biāo)-Loop介導(dǎo)的等溫?cái)U(kuò)增，被稱為MB-LAMP，用于檢測特定DNA片段的Pg。這種方法為Pg的即時檢測提供了巨大的便利。MB-LAMP 的檢測速度明顯快于qPCR，減少了臨床診斷所需的時間[29]。

4 其它新興技術(shù)

4.1 納米技術(shù)檢測

納米技術(shù)是一場新的技術(shù)革命，具有高性能、多功能、縮微化、成本低和環(huán)境友好等特點(diǎn)，該技術(shù)推動了生物化學(xué)、微電子技術(shù)、物理化學(xué)和材料學(xué)等多個領(lǐng)域的發(fā)展[30]。納米技術(shù)與免疫學(xué)技術(shù)相結(jié)合加快了細(xì)菌檢測的速度與靈敏度。牙齦蛋白酶(gingipain)是Pg特異性蛋白酶，將牙齦蛋白酶特異性肽底物標(biāo)記磁性納米珠，金色變成黑色，當(dāng)樣品中有Pg時金色再次出現(xiàn)，由此對Pg進(jìn)行快速檢測[31]。邸小建[32]通過溶膠凝膠法制備上述轉(zhuǎn)換熒光納米微球，經(jīng)表面改性后結(jié)合Pg抗體，用直接免疫法與Pg進(jìn)行反應(yīng)，結(jié)果顯示結(jié)合抗體的納米顆粒能夠與Pg特異性地結(jié)合，提示該方法是一種潛在的Pg檢測方法。

4.2 表面增強(qiáng)拉曼光譜( surface-enhanced raman scattering ,SERS)檢測

SERS是一種能將待測目標(biāo)物的信號強(qiáng)烈放大的技術(shù)。納米結(jié)構(gòu)通常由SERS活性金屬制成，例如銀、金、銅或它們的合金。原因是它們具有覆蓋大部分可見光和近紅外波段的局域等離子共振(localized surface plasmon resonance, LSPR)。SERS技術(shù)通過電磁和化學(xué)兩種機(jī)制放大信號，以其高水平的靈敏度和特異性而聞名。已經(jīng)證明SERS 可用于識別和檢測各種細(xì)菌菌株。將鍍銀磁性納米粒子吸附Pg后加到Si/Ag SERS平臺上，記錄SERS光譜即可快速檢測Pg[33]。這項(xiàng)研究對于快速診斷非常有幫助，有助于開發(fā)適當(dāng)?shù)闹委熕幬镆灶A(yù)防牙周炎。

4.3 質(zhì)譜檢測

近年來質(zhì)譜技術(shù)與熒光成像技術(shù)相結(jié)合在生物醫(yī)學(xué)檢測中得到廣泛應(yīng)用，內(nèi)源性熒光團(tuán)被紫外光照射并發(fā)出可見光，這種熒光特性可用于檢測牙菌斑,可以基于光誘導(dǎo)自發(fā)熒光光譜鑒定細(xì)菌。在405 nm激發(fā)下的Pg熒光光譜在約500 nm處有一個負(fù)值谷，約635 nm 處有一個峰，在約705 nm 處有第二個峰，由此可以對細(xì)菌分類，檢測的敏感性和特異性可達(dá)到99%[34]。在Pg中可以檢測到原卟啉IX，然而原卟啉的熒光光譜和Pg的熒光光譜一致，猜想Pg的熒光光譜可能歸因于原卟啉IX和糞卟啉[35]。

5 總結(jié)

目前，Pg被認(rèn)為是參與牙周病發(fā)病和疾病進(jìn)展的關(guān)鍵病原體，在食管癌特別是ESCC的發(fā)生和發(fā)展過程中起著重要的作用。因此，建立快速準(zhǔn)確的Pg檢測方法顯得尤為重要和迫切。當(dāng)前的Pg檢測方法均有一定的局限性，希望本文能夠?yàn)橐院筇剿鱌g檢測方法提供參考。