牙菌斑尿素代谢与尿素酶基因表达的研究

摘要

从唾液和龈沟液中持续分泌的尿素被口腔细菌尿素酶快速分解产生氨和二氧化碳。尿素水解的碱性产物通过中和细菌产酸以维持牙菌斑的中性pH值环境，有助于稳定牙菌斑菌群平衡，防止牙釉质脱矿和促进牙釉质再矿化。因此，尿素水解被认为对防止龋病发生起到了重要作用。迄今为止，关于牙菌斑中哪些细菌具有尿素酶活性以及哪些细菌决定牙菌斑尿素酶活性的问题尚不清楚，对口腔细菌尿素酶基因表达的调控机制缺乏认识。本研究首先对牙菌斑中常驻细菌进行尿素酶活性检测，比较细菌间尿素酶的酶促动力学特征，寻找决定牙菌斑尿素酶活性的关键细菌。在此基础上，以内氏放线菌作为研究对象，了解细菌尿素代谢的生物学特征，模拟内氏放线菌在牙菌斑中的生物膜状态，探索环境因素和生存状态对细菌尿素酶活性和尿素酶基因表达的影响。 方法采用连续培养的恒化器模型培养内氏放线菌单菌种生物膜，使用酶底物反应法和Real-time PCR技术分别在生化水平和基因水平检测氮源物质、糖源物质、pH值和清除率对尿素酶活性和尿素酶UreC基因表达的影响，同时比较细菌在膜状态下和浮游状态下尿素酶活性和尿素酶UreC基因表达的差异。 结果研究发现，牙菌斑生物膜中细菌有活跃的尿素代谢活动，唾液链球菌，内氏放线菌能稳定表达尿素酶活性，血液链球菌和粘性放线菌尿素酶活性不稳定。牙菌斑生物膜结构有利于尿素酶活性的发挥。与其他氮源物质相比，尿素更有利于细菌生长，在临床牙菌斑能够检测到的pH4.0～7.0范围内，内氏放线菌尿素水解可以提高细菌的耐酸性，对牙菌斑酸碱平衡有一定的调节作用。研究生物膜状态的内氏放线菌发现，在如下培养条件下细菌尿素酶活性均有不同程度提高：培养基中氮源物质缺乏；培养基中糖源物质丰富；培养基保持在中性pH值；培养基保持高清除率。但是仅氮源物质缺乏和高清除率对尿素酶UreC基因转录具有诱导作用。在相同的培养条件下，内氏放线菌在膜状态与浮游状态相比，尿素酶活性高出10～16倍；尿素酶UreC基因转录水平高出1.7～2.4倍。 结论 内氏放线菌是牙菌斑尿素酶活性的重要细菌；内氏放线菌在生物膜状态下和浮游状态相比，尿素酶活性以及尿素酶UreC基因表达具有很大差异；氮源物质、糖源物质、pH值、清除率均可以影响细菌尿素酶活性表达，但仅氮源物质和清除率能够影响尿素酶UreC基因转录；氮源物质和清除率对尿素酶UreC基因表达的调节作用发生在转录水平。

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缩略词表

前 言

实验一牙菌斑中细菌尿素酶活性分析

实验二内氏放线菌尿素代谢的生物学研究

实验三环境因素对内氏放线菌尿素酶活性和基因表达的影响

实验四不同生存状态的内氏放线菌尿素酶活性和尿素酶基因表达差异的研究

全文总结

参考文献

口腔中尿素代谢与牙菌斑生态平衡

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