16S rDNA测序技术探究不同口腔修复材料对口腔微生物群落多样性的影响

作     者：袁璐 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李志革;张宝平

授予年度：2022年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：口腔微生物 修复材料 群落多样性 16S rDNA测序技术 

摘      要：目的:口腔微生物对口腔健康甚至全身健康有着至关重要的意义,16S核糖DNA(Ribosomal DNA,rDNA)测序技术可以直接而全面地分析细菌的组成和多样性,使研究口腔环境中不可培养的微生物成为可能。本研究旨在应用16S rDNA测序技术探究五种常用口腔修复材料治疗后口腔微生物群落结构多样性和功能的变化,为口腔修复材料对口腔微生物群落的影响以及长期安全性提供实验依据。方法:实验一:选取兰州大学口腔医院口腔修复科2020年12月至2021年9月就诊的18～60岁第一磨牙缺失行全冠修复治疗的患者作为实验组,并随机分为烤瓷冠组和全瓷冠组,将未行修复治疗的患者记为对照组,共纳入受试者9例。在修复治疗后3至6个月收集受试者的龈上菌斑共9个。实验二:选取兰州大学口腔医院综合科和牙体牙髓科2020年12月至2021年9月就诊的18-60岁龋齿累及龈下的患者作为实验组,将其随机分为3组:流动树脂组、复合树脂组和玻璃离子组,分别在治疗前、治疗后48小时和治疗后1个月收集龈上菌斑和龈沟液,收集受试牙对侧同名健康牙的龈上菌斑和龈沟液作为阴性对照组,选取3名口腔健康人群作为空白对照组,实验共纳入12名受试者,共采集39个龈上菌斑样本和15个龈沟液样本。应用16S rDNA高通量测序技术对所有样本DNA进行测序,通过Qiime软件、R软件和PICRUSt2软件对测序数据进行生物信息学分析。结果:1.实验一9个龈上菌斑样本共获得110,209条有效序列,归属于1个界、11个门、23个纲、44个目、74个科、120个属、188个种。在门和属水平上,三组检出率最高的是放线菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、变形菌门和罗氏菌属、卟啉单胞菌属、普氏菌属、链球菌属、韦荣氏菌属、纤毛菌属、奈瑟菌属、柠檬酸菌属、假单胞菌属。与对照组相比,全冠修复治疗的受试者口腔中的嗜血杆菌属、韦荣氏菌属、纤毛菌属、柠檬酸菌属和假单胞菌属显著增加。功能潜能预测分析表明,与对照组相比,全冠修复后微生物的细胞运动功能增加,而复制和修复、翻译功能降低。2.实验二39个龈上菌斑样本共获得660,204个有效序列,归属于1个界、15个门、29个纲、54个目、90个科、162个属、293个种。按充填材料分组,五组样本在门和属水平上检出率最高的是变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、放线菌门、螺旋体门和奈瑟菌属、嗜血杆菌属、弯曲杆菌属、劳特罗普氏菌属、普氏菌属、碳酸噬胞菌属、卟啉单胞菌属、链球菌属、韦荣氏菌属、月形单胞菌属、梭杆菌属、纤毛菌属、放线菌属、罗氏菌属、密螺旋体属。玻璃离子组绿弯菌门和拟杆菌属、卡氏菌属、消化链球菌属、约翰森氏菌属、产丝菌属、消化球菌属、脱硫弧菌属、Flexilinea显著增加;复合树脂组奈瑟菌属、Parascardovia显著增加。功能潜能预测分析表明玻璃离子组微生物的细胞运动功能增加,膜转运功能降低;流动树脂组微生物的细胞运动功能降低,但是翻译、复制和修复以及辅助因子和维生素的代谢功能显著升高;复合树脂组微生物的碳水化合物代谢功能显著增高。按时间分组,五组样本在门和属水平上检出最高的细菌有变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、放线菌门、螺旋体门和奈瑟菌属、嗜血杆菌属、弯曲杆菌属、普氏菌属、卟啉单胞菌属、碳酸噬胞菌属、劳特罗普氏菌属、链球菌属、韦荣氏菌属、月形单胞菌属、梭杆菌属、纤毛菌属、放线菌属、密螺旋体属。治疗前普雷沃氏菌属和丙酸杆菌属显著增高,治疗后1个月放线菌属和阿托波氏菌属显著增高。功能潜能预测分析表明治疗前微生物膜转运功能降低;治疗后48小时微生物细胞运动功能升高,而翻译、转录、复制和修复、折叠、分类和降解以及辅助因子和维他命代谢功能降低。15个龈沟液样本共获得184,902个有效序列,归属于1个界、15个门、30个纲、51个目、86个科、165个属、283个种。按充填材料分组,五组样本在门和属的水平上检出率最高的是变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、放线菌门、螺旋体门和奈瑟菌属、嗜血杆菌属、弯曲杆菌属、普氏菌属、拟普雷沃菌属、链球菌属、梭杆菌属和纤毛菌属。复合树脂组慢生根瘤菌属、双歧杆菌属显著增高,玻璃离子组梭杆菌属和帕鲁丁杆菌属显著增高,流动树脂组伯杰菌属和乏养菌属显著增高。功能潜能预测分析表明,流动树脂组和复合树脂组微生物的翻译、复制和修复功能显著降低,而其他氨基酸的代谢和异生素生物降解和代谢功能显著增高;流动树脂组和阴性对照组微生物的膜转运功能显著增高。按时间分组,在门和属水平上检出率最高的是变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门、梭杆菌门、放线菌门、螺旋体门和奈瑟菌属、嗜血杆菌属、弯曲杆菌属、普氏菌属、卟啉单胞菌属、拟普雷沃菌属、链球菌属、梭杆菌属、韦荣氏菌属和纤毛菌属。功能潜能预测分析表明,治疗前和阴性对照组微生物的膜转运功能增高;治疗后48小时和治疗后1个月微生物的脂质代谢、氨基酸代谢功能较其他组高,而聚糖生物合成和代谢功能降低。结论:三种直接修复材料(复合树脂、流动树脂和玻璃离子复合物)和两种间接修复材料(全瓷和烤瓷)治疗后口腔微生物群落的组成有差异,而治疗前后的差异不明显,这种差异没有引起口腔微生物群落结构和功能的显著变化。