Abstracte achtergrond
microbiële gemeenschappen bewonen menselijke mond worden geassocieerd met orale gezondheid en ziekte. Eerdere studies hebben gewezen op de algemene prevalentie van volwassen gingivitis in China te hoog zijn. Het doel van deze studie was te karakteriseren in de diepte van de mondelinge microbiota van de Chinese volwassenen met of zonder gingivitis, door het definiëren van de microbiële fylogenetische diversiteit en community-structuur met behulp van zeer parallel geschakelde pyrosequencing.
Methods
Six rookvrij Chinese, drie met en drie zonder gingivitis (leeftijd 21-39 jaar, 4 vrouwen en 2 mannen) werden ingeschreven in de huidige cross-sectional study. Tandvlees parameters van ontsteking en bloeden na sonderen werden gekenmerkt door een arts met behulp van de Mazza Gingival Index (MGI). Plaque (afzonderlijk bemonsterd uit vier verschillende orale sites) en speeksel monsters werden verkregen van ieder subject. Sequenties en relatieve rijkdom van de bacteriële 16 S rDNA PCR-amplicons werden bepaald via pyrosequencing dat geproduceerd 400 bp lang leest. De sequentie gegevens werden geanalyseerd door middel van een computationele pijplijn aangepast voor humane orale microbiome analyses. Verder is de relatieve abundanties van geselecteerde microbiële groepen werden gevalideerd met behulp van kwantitatieve PCR.
Resultaten
Orale microbiomes van gingivitis en gezonde subjecten konden worden onderscheiden op basis van de verschillende gemeenschapsstructuren plaque microbiomes, maar niet het speeksel microbiomes. Bijdragen van leden van de gemeenschap aan de gemeenschap structuur divergentie werden statistisch geraadpleegd op de stam, geslacht en de soort-achtige levels. Acht overheersende taxa werden gevonden geassocieerd met gingivitis: TM7, Leptotrichia
, Selenomonas
, Streptococcus
, Veillonella
, Prevotella
, Lautropia
en Haemophilus
. Bovendien, 98 species-niveau OTU werden geïdentificeerd to-gingivitis geassocieerd, die microbiële eigenschappen van gingivitis verstrekt tegen een soort resolutie zijn. Tot slot, voor de twee geselecteerde genera Streptococcus
en Fusobacterium
, real-time PCR-gebaseerde kwantificatie van relatieve bacteriële overvloed gevalideerd de pyrosequencing gebaseerde resultaten.
Conclusies Inloggen Deze methoden studie suggereert dat orale monsters van deze patiëntenpopulatie van gingivitis kan worden gekarakteriseerd via plaque microbiome door pyrosequencing de 16 S rDNA genen. Verdere studies die seriële monsters te karakteriseren van proefpersonen (longitudinale studie design) met een grotere omvang van de bevolking kan inzicht geven in de temporele en ecologische kenmerken van orale microbiële gemeenschappen in klinisch gedefinieerde toestanden van gingivitis.
Sleutelwoorden
mondelinge microbiota gingivitis speeksel plaque pyrosequencing Electronic aanvullend materiaal
De online versie van dit artikel (doi:. 10 1186 /1472-6831-11-33) bevat aanvullend materiaal, dat beschikbaar is voor geautoriseerde gebruikers is
Shi Huang, Fang Yang. droegen evenzeer voor dit werk. achtergrond
Metagenomic technieken hebben onlangs een revolutie in ons begrip van de overvloed aan microben die samen bewonen het menselijk lichaam, gezamenlijk bekend als de menselijke microbiome. Diverse sites lichaam (bijv. De huid, de gastro-intestinale en vaginale traktaten en de mondholte) haven verschillende gemeenschappen van microben die variëren tussen gastheer zowel particulieren als bij de niche binnen elke instantie site [1]. Interacties tussen ingezeten microbiota en tussen de microbiota en de menselijke gastheer ten grondslag liggen aan de menselijke gezondheid en ziekte. In de mondholte kan de tong, zachte en harde gehemelte, buccale mucosa, supragingivale en subgingivale oppervlakken van de tanden en speeksel verschillende niche of habitats vertegenwoordigen [2]. De samenstelling en diversiteit van microbiota in deze habitats kan bijdragen mondhygiëne [3-6] en orale ziekten zoals cariës, periodontitis, gingivitis en [7, 8].
Gingivitis is een ontsteking van het zachte weefsel van het tandvlees rondom de tanden. Wordt aangenomen het gevolg van de opbouw van plaque [9] en de daaropvolgende interacties tussen de plaque microbiota gastheerweefsels [10, 11]. Deze weefsels worden erythemateuze en bloeden op indringende, maar geen apicale migratie van de junctionele epitheel optreedt. Eerdere studies van het tandvlees plaque toonde aan dat als gingivitis ontwikkelt, de microbiële bestanddelen van subgingivale plaque verschuiving van een populatie gedomineerd door Gram-positieve streptokokken op één met verhoogde niveaus van Gram-negatieve anaërobe bacteriën zoals Actinobacillus
, Capnocytophaga, Campylobacter, Eikenella, Fusobactrium Kopen en Prevotella
[2, 12, 13]. Echter, deze studies gebaseerd op cultuur gebaseerde en moleculaire methoden die slechts een beperkte en gedeeltelijke aantal kweekbare bacteriën, die een voorspanning kan worden overwonnen door metagenomic benaderingen gericht. Gedurende de laatste tien jaar hebben high-throughput sequencing benaderingen gebaseerd op 16 S rDNA amplicons gebruikt om de diversiteit van de menselijke mondelinge microbiota in gezondheid en ziekte overzien. Met name deze technieken onthulde de microbiële diversiteit binnen de gezonde subgingivale spleet groter dan veel verder dan die eerder werd gekenmerkt. Kroes et al.
Opgemerkt dat minder dan een kwart (24%) van de phylotypes geïdentificeerd met metagenomic technieken kunnen worden teruggevorderd door de teelt en dat bijna de helft van de subgingivale phylotypes geïdentificeerd met een combinatie van moleculaire en cultuur gebaseerde technieken had niet eerder gekarakteriseerde [14]. In feite, een andere studie schatte dat in menselijke mondholte ongeveer 68% van alle bacteriële taxa nog onbebouwde [6].
Hoewel moleculaire technieken zijn gebruikt om subgingivale plaque in gezonde gastheren en die met orale ziekten zoals periodontitis [vergelijk ,,,0],15], hebben weinig studies onderzocht in de diepte van de mondelinge microbiota in verband met gingivitis. Er zijn verschillende redenen. Ten eerste
, de diepte en breedte van de bemonstering voor orale microbiota zijn ontoereikend in het algemeen, en de optimale parameters niet bepaald voor die van gingivitis patiënten in het bijzonder. Ten tweede
, met betrekking tot de selectie van tandvlees sites voor plaque sampling, was het nog niet duidelijk of die van de verschillende locaties zijn klinisch relevant (bijv voorste tanden of posterieure tanden? Supragingivale plaque of subgingivale plaque?). Dergelijke onduidelijkheid ernstig beperkt betekenisvolle gegevensanalyse en vergelijkingen tussen studies, en vertraagt de vertaling van de bevindingen klinisch. Ten derde
, de meeste orale microbiële enquêtes die 16 S sequenties van PCR-amplicons opgesomd hebben genegeerd potentiële PCR artefacten [16-19]; daardoor een volledige en nauwkeurige organismale landschap meeste orale microbiomes, vooral met betrekking tot ziekten, bleef grotendeels ongrijpbaar. Al deze factoren hebben de beoordeling van microbiële factoren die samenhangen met gingivitis beschaamd.
Gebruikmakend pyrosequencing van 16 S rDNA amplicons, dit artikel verduidelijkt de diversiteit en de bevolking structuur van de mondelinge microbiota, respectievelijk bemonsterd uit vijf orale niche van elk van de drie chinese volwassenen met gingivitis en drie zonder de ziekte. Microbiota van supragingivale plaque, subgingivale plaque en speeksel werden gekenmerkt om te testen of en hoe de microbiomes uit de verschillende mondelinge niche onderscheiden gezonde hosts en mensen met gingivitis. Onze studie vastgesteld wat een aantal organismen als potentiële biomarkers van gingivitis, en op voorwaarde dat belangrijke inzichten voor de bemonstering en analyse van strategieën voor het ontrafelen-gingivitis geassocieerde microbiële risicofactoren in menselijke populaties.
Resultaten
Studie ontwerp
De zes thema's waren gezond, rookvrije volwassenen in de leeftijd tussen de 21 en 39 jaar (tabel 1). Groepsopdracht was gebaseerd op de frequentie van bloeding na sonderen (BOP). Drie personen werden toegewezen aan de gezonde groep (H) op basis van een BOP frequentie ≤5 en drie onderwerpen aan de ongezonde (gingivitis) groep (U) op basis van een BOP frequentie van ≥ 20. Groep H bestond uit drie vrouwen en Group U opgenomen twee mannen en een vrouw. Bloeden indices van de individuele proefpersonen werden weergegeven in tabel 1 1.Table Metadata voor de zes onderwerpen bemonsterd in deze studie.
Group
Gezonde (H)
Ongezonde (U)
Onderwerp ID
1
2
3
4
5
6
Gender
F
F
F
F
M
M
Age
22
23
21
39
25
25
Smoking
N
N
N
N
N
N
Chronic disease
N
N
N
N
N
N
BOP
5
1
1
24
37
25
MGI
1.1250
1.0357
1.0179
2.1346
2.6071
1.9286
Afkortingen: BOP - Bloeden op indringende; MGI - Mazza Gingival Indexes
Sequence datasets
vijf monsters (elk uit een andere orale site; zie Methoden) van elk individu werden verzameld en geanalyseerd. Barcode 16 S-rDNA amplicon sequencing met behulp van 454 Titanium (gemiddeld read lengte van 400 bp) op een totaal van 494.988 rauwe leest, wat resulteert in een dataset van 258.385 leest (na strenge kwaliteitsbeoordeling en controlemaatregelen; Methods). Het aantal leest per monster varieerden van 4.405 tot bijna 13.562, met een gemiddelde van 8612 (tabel 2) .table 2 Schattingen van de soortenrijkdom voor de monsters.
Systeem ID
Site-specifieke sample
sample ID
Raw leest
leest geanalyseerd
unieke sequentie Gids Good's Coverage
OTU op 3% verschil
Ace
Chao 1
1
S
H1
18805
11580
3120
98.13%
687
902.15
944.54
A-sup
H2
18448
9764
2307
98.56%
464
603.62
634.17
|
A-sub
H3
15895
8035
2748
97.98%
597
740.87
775.64
|
P-sup
H4
13974
7467
2142
96.69%
684
966.39
925.12
|
P-sub
H5
14224
7730
2528
97.12%
702
932.10
923.01
2
S
H6
20982
11907
3264
98.35%
685
877.19
884.03
|
A-sup
H7
19416
10935
2415
98.99%
379
491.50
490.02
|
A-sub
H8
17295
9539
2060
98.66%
390
533.27
523.25
|
P-sup
H9
22178
10085
2653
97.98%
631
846.61
842.29
|
P-sub
H10
23105
10809
3160
98.06%
736
928.09
937.33
3
S
H11
19146
10970
3229
98.11%
612
847.56
878.51
|
A-sup
H12
12515
5476
1933
97.11%
515
672.34
680.37
|
A-sub
H13
13289
6581
1829
97.80%
466
608.60
631.71
|
P-sup
H14
13105
6615
1896
97.57%
494
657.40
661.27
|
P-sub
H15
12673
6456
1943
97.23%
539
728.34
757.23
4
S
U1
24258
13562
3929
98.50%
671
880.91
876.01
|
A-sup
U2
18719
9591
2190
98.20%
495
700.72
713.79
|
A-sub
U3
16282
7651
2636
97.56%
638
819.36
805.22
|
P-sup
U4
20539
10035
3045
98.33%
617
766.07
749.34
|
P-sub
U5
11515
5272
1963
96.47%
597
776.19
772.56
5
S
U6
20527
12890
3150
98.02%
722
1012.09
1001.18
|
A-sup
U7
14307
7813
2436
97.82%
589
746.85
748.61
|
A-sub
U8
14763
8078
2793
97.83%
621
785.67
781.26
|
P-sup
U9
14787
7268
2213
97.14%
589
818.53
828.20
|
P-sub
U10
16246
8916
2902
97.73%
656
858.40
934.10
6
S
U11
15739
8819
2569
97.74%
606
806.46
824.90
|
A-sup
U12
12849
5407
2013
96.10%
570
819.64
810.82
|
A-sub
U13
17990
8484
2844
97.15%
737
996.50
984.13
|
P-sup
U14
9112
4405
1330
95.87%
475
678.74
671.08
|
P-sub
U15
12305
6249
2189
96.13%
698
959.80
960.71
Rijkdom en diversiteit analyse op basis van de operationele eenheden Taxonomische
clusteren de unieke sequenties in operationele taxonomische eenheden (OTU's) op een 3% genetische afstand resulteerde in 464 ~ 737 verschillende 'soorten level "phylotypes per microbiome (tabel 2). Voor alle orale microbiële gemeenschappen geanalyseerd, het aantal OTU gedetecteerde vlakbij het totaal aantal OTU geschat door Chao1 en ACE rijkdom indicatoren. Het gemiddelde niveau van Good's dekking was meer dan 97% in alle monsters, wat aangeeft dat ongeveer drie nieuwe phylotypes zou worden verwacht voor elke 100 extra opeenvolgende leest. Dit niveau van de dekking gesuggereerd dat de 16 S rDNA sequenties die de meerderheid van bacteriële leden aanwezig in het speeksel en plaque monsters in de huidige studie. De afzonderlijke verdunning curves vertoonden een vergelijkbaar patroon van toenemende diversiteit die nog verzadiging heeft bereikt (figuur 1). Vergelijkingen van de verdunning bochten in de gezonde (H) en gingivitis (U) populaties voor de bemonsterde locaties speeksel en plaque gebleken dat twee gastheer-groepen weergegeven soortgelijke rijke bacteriële OTU bij 97% identiteitsniveau. Figuur 1 verdunning curven voor H en U groepen aan de bemonsterde plaatsen van speeksel en plaque. Voor beide speeksel plaque microbiomes, H en U groepen weergegeven soortgelijke fylogenetische diversiteit op 97% identiteit niveau (op basis van maximaal 4.000 sequenties per monster).
Vergelijkingen van gemeenschapsstructuren
Om te bepalen of de microbiota van het speeksel en plaque onderscheiden gezonde hosts en mensen met gingivitis, waren multivariate analyse toegepast op de algemene structuur van microbiota vergelijken van elkaar oraal ecologische niche op basis van FastUnifrac-afgeleide en thetaYC-gebaseerde afstand matrices. FastUniFrac [20] maakt paarsgewijze vergelijkingen van de evolutionaire afstanden tussen twee microbiële gemeenschappen en maatregelen overeenkomsten tussen microbiële gemeenschap-structuren. In de PCOA analyse onder een gewogen UniFrac regeling scheiding tussen H en U groepen waargenomen (p
& lt; 0,001) voor alle monsters of waar slechts plaquemonsters werden onderzocht, maar niet alleen als speekselmonsters werden beschouwd (Figuur 2A ). Bovendien, ongeacht hun gastheer-groep affiliatie, speeksel microbiota vormden een duidelijke cluster van de plaque microbiota (p
= 0,034) (Figuur 2B, C). De thetaYC gebaseerde PCOA analyse toonde consistente resultaten (figuur 3A, B). Wanneer slechts plaquemonsters werden beschouwd, de structurele scheiding tussen "H" en "U" groepen was kritischer (p
= 0,001) (figuur 3C) dan wanneer alle monsters werden opgenomen (p
= 0,005) (figuur 3A). Daarom kan gingivitis- en gezond gingivale-microbiomes worden onderscheiden op basis van de verschillende gemeenschapsstructuren plaque microbiomes, maar niet het speeksel microbiomes. Figuur 2 Vergelijkingen van bacteriële gemeenschap structuren zoals gemeten door FastUniFrac. Gemeenschapsstructuren uit H en U groepen (A) of de verschillende sites (B) werden ondervraagd via principal coördinaat analyse (PCOA) en clustering analyse van de gewogen UniFrac afstandsmatrix. Elk punt komt overeen met een microbiële gemeenschap, met kleur met vermelding van zijn categorie. Percentages van de variatie verklaard door de uitgezet opdrachtgever coördinaten werden aangegeven op de assen.
Figuur 3 ThetaYC-gebaseerde analyse van bacteriële gemeenschap structuren. Gemeenschapsstructuren uit H en U groepen (A) of de verschillende sites (B) werden ondervraagd via principal coördinaat analyse (PCOA) van thetaYC afstandsmatrix. Elk punt komt overeen met een microbiële gemeenschap, met kleur met vermelding van zijn categorie. Percentages van de variatie verklaard door de uitgezet opdrachtgever coördinaten werden aangegeven op de assen.
-Taxonomie op basis van de karakterisering van de mondelinge microbiota
Bacteriële phyla en genera werden geïdentificeerd en gekwantificeerd door middel van taxonomische opdracht tegen verwijzing databases met behulp van MOTHUR, waardoor hun relatieve overvloed onthullen in alle plaque en speeksel microbiota (figuur 4, alleen phyla werden getoond). Alle sequenties werden gevonden verdeeld in 11 bacteriële phyla dat zes overheersende phyla die vaak voorkomen in de mondholte omvatten: Firmicutes, Proteobacteria, Bacteroidetes, Actinobacteria, Fusobacteriën en TM7 [6, 21]. De relatieve abundantie van plaque phyla gedetecteerd in elk van de twee ontvangende groepen voorgesteld significante verschillen voor de meeste van de phyla gevonden tussen hosts met of zonder gingivitis, behalve Firmicutes, Proteobacteria en spirocheten (figuur 5). Onder de gingivitis-geassocieerde phyla, Actinobacteria en Bacteroidetes-gingivitis waren uitgeput, terwijl de resterende vijf phyla waren gingivitis-verrijkte (Figuur 5). Figuur 4 Overheersend phylotypes in elk monster. Meer dan 90% van de diversiteit in elk monster werd bijgedragen door de zes phyla. Werden echter verschillen in hun relatieve abundanties. Zie Methoden voor afkortingen.
Figuur 5 Vergelijkingen van bacteriële taxonomische profielen van H en U groepen op stam niveau op basis van de mondelinge "kern" database. De relatieve rijkdom van elk taxon tussen de H en U groepen werden vergeleken met behulp van Metastats (*: 0,01 & lt; p & lt;
0,05; **: p & lt;
0,01; gemiddelde ± sem) Hotels A. in totaal 70 genera werden geïdentificeerd in de mondelinge microbiota van de vijf in de steekproef sites (Extra-bestand 1). De meest frequent waargenomen taxa op het genus niveau (de 12 meest voorkomende geslachten die elk ten minste 2% van de orale microbiome) waren Streptococcus, Neisseria
, Leptotrichia, Actinomyces, Prevotella
, Veillonella, Rothia, Fusobacterium
, Lautropia
, Selenomonas, Haemophilus, Granulicatella
.
Statistisch gezien werden 26 genera gevonden differentieel verdeeld gingivitis plaques (Group U) en gezond tandvlees plaques (groep H) (tabel 3). Vijf genera (Streptococcus, Veillonella, Prevotella
, Lautropia Kopen en Haemophilus
) significant meer overvloedig in gezond tandvlees plaque microbiota dan die van gingivitis plaque, terwijl de overige 21 genera bleken statistisch minder overvloedig .table 3 bacteriële genera differentieel verdeeld tussen H en U groepen op basis van de mondelinge "kern" database.
genera
H
U
Metastats p-waarde
Metastats q-waarde
|
betekenen overvloed (%)
std.err
betekenen overvloed (%)
std.err
|
|
Streptococcus
22,47%
1,91%
14,32%
1,98%
0,010989
0,0043
Veillonella
8,62%
1,90%
2,33%
0,77%
0,002997
0,0016
Prevotella
6,07%
1,75%
1,27%
0,44%
0.004995
0,0023
Lautropia
5,67%
2,00%
1,33%
0,31 %
0.013986
0,0051
Haemophilus
4,15%
1,39%
0,58%
0,21%
0,000999
0,0008
Leptotrichia
4.12%
0.91%
12.48%
2.44%
0.002997
0.001644
Selenomonas
1.73%
0.36%
6.71%
1.70%
0.002997
0.001644
Uncultured_Lachnospiraceae*
1.00%
0.27%
1.97%
0.25%
0.015984
0.0056366
Eubacterium
0.34%
0.08%
1.89%
0.34%
0.000999
0.000822
Cardiobacterium
0.60%
0.17%
1.19%
0.22%
0.038961
0.011658
Peptostreptococcus
0.19%
0.10%
1.42%
0.46%
0.002997
0.001644
Tannerella
0.20%
0.05%
1.36%
0.49%
0.000999
0.000822
Catonella
0.36%
0.10%
1.06%
0.25%
0.006993
0.003139
Synergistes
0.07%
0.03%
1.22%
0.49%
0.001998
0.001409
Filifactor
0.05%
0.04%
0.96%
0.28%
0.000999
0.000822
Peptococcus
0.12%
0.04%
0.49%
0.11%
0.004995
0.002349
Solobacterium
0.11%
0.03%
0.46%
0.22%
0.048951
0.01381
SR1
0.11%
0.04%
0.42%
0.08%
0.000999
0.000822
Syntrophomonas
0.00%
0.00%
0.17%
0.07%
0.000999
0.000822
Johnsonella
0.01%
0.01%
0.14%
0.05%
0.000999
0.000822
Choroflexus
0.01%
0.01%
0.12%
0.07%
0.030969
0.010172
Olsenella
0.01%
0.00%
0.05%
0.02%
0.041958
0.012185
Propionivibrio
0.00%
0.00%
0.05%
0.02%
0.032967
0.010172
Peptoniphilus
0.00%
0.00%
0.04%
0.02%
0.000999
0.000822
Desulfomicrobium
0.00%
0.00%
0.02%
0.01%
0.000999
0.000822
Pseudoramibacter
0.00%
0.00%
0.02%
0.01%
0.000999
0.000822
Op genus niveau, we geïdentificeerd 26-gingivitis geassocieerd taxa in plaque microbiota, die vijf-gingivitis verarmd taxa (vet) en 21-gingivitis verrijkt taxa (zonder vet) opgenomen; *, Geen goed gedefinieerde soort.
OTU niveau vergelijkingen van orale microflora
Zoals uit bovenstaande vergelijkingen van de relatieve abundantie van microbiële taxa afgeleid van alleen die leest gerust waarde boven 0,8 (werkwijzen), in hoofdzaak alle die leest zonder betrouwbare fylogenetische opdrachten (0,33 ~ 27,86% van de totale leest elk monster) was gemaskeerd. Daarom hebben we verder vergeleken tussen de twee groepen gastheer, de relatieve abondantie van species-niveau OTU in plaque microbiota, ongeacht hun fylogenetische identiteit opdrachten. In totaal 98 OTU (goed voor 5,38% van OTU) bleken differentieel verdeeld in de betekenis cutoff van 0,05 (beide p en q
-waarde
-waarde van Metastats) in niet alleen alle vier plaque sites, maar in alle plaque sites. Interessant, onder hen 98 OTU, 36 van hen waren gingivitis-uitgeput en de overige 62 waren-gingivitis verrijkt (Extra-bestand 2). Consensus taxonomie van de OTU werd ondervraagd door MOTHUR gebaseerd op mondelinge "kern" 16 S rDNA Gene Database (Methods). Vierentwintig van de 36 gingivitis-afbrekende OTU, terwijl 57 van de 62 gingivitis-verrijkte OTU's werden ondersteund door de taxonomie-opdracht op basis van resultaten. Omvat dus de twee methoden zijn grotendeels consistent. Deze-gingivitis uitgeput of-gingivitis verrijkt OTU's vertegenwoordigen een nieuwe reeks van mogelijke organismal markers voor de evaluatie en prognose van gingivitis, hoewel hun geldigheid en betekenis nog verder worden getest in grotere menselijke populaties.
Correlatie van microbiële kwantificering tussen pyrosequencing en kwantitatieve PCR (qPCR) Ondernemingen de dichtheden, in genkopieën per ng DNA van twee genera (Streptococcus Kopen en Fusobacterium
) in alle plaque en speeksel monsters werden bepaald met qPCR. De relatieve rijkdom van deze twee geslachten, zoals bepaald door pyrosequencing toonden een positieve correlatie met de qPCR-gebaseerde gen kopieën per ng DNA (Streptococcus extra's: r
= 0,554; p Restaurant & lt; 0,002; Fusobacterium
:. r
= 0,813; p Restaurant & lt; 0,001) (Extra-bestand 3)
Discussie Inloggen Deze studie in dienst zeer parallel geschakelde pyrosequencing van 16 S rDNA te beoordelen en te vergelijken met de diversiteit en de bevolking structuur van microbiota geassocieerd met gingivitis in Chinese volwassenen. De microbiële diversiteit in plaque en speeksel geschat in onze studie, 464 ~ 737 OTU (97% identiteit cutoff) in elk monster, vergelijkbaar met die welke Zaura et al (speeksel; [5]). De Zaura studie gebruik gemaakt van een strenge en conservatieve read-trimmen strategie, waarbij alleen die leest aanwezig zijn ten minste vijf keer in één monster werden in de analyse genomen. In onze analyse, strenge kwaliteitseisen op basis van lezen trimmen voorgesteld door MOTHUR werd uitgevoerd, waarbij gemiddelde kwaliteit score van meer dan 35 in een 50 bp bewegend raam langs de gehele read (Methods). Deze conservatieve selectiecriterium. Http: //www. Mothur org /wiki /het aantal OTU's van de schattingen op basis van alternatieve-read trimmen criteria, zoals vereist gemiddelde basiskwaliteit score & gt aanzienlijk verminderd; 25 (gegevens niet getoond). Zo potentiële sequencing artefacten kan de waargenomen bacteriële diversiteit te blazen. Bovendien is de geschatte Good's dekking gebleken dat de meeste bacteriële phylotypes (& gt; 97%) in het speeksel en plaque van deze gezonde en gingivitis gastheren reeds in dit onderzoek werden geïdentificeerd. De rijkdom schatter van ACE en Chao1 geopperd de meeste phylotypes (& gt; 97%) reeds voorgesteld door de sequenties in onze studie
Onze studie eerste doel te beoordelen of gemeenschappen van gezonde en gingivitis geassocieerde gastheerpopulaties verschillen. in een welbepaalde plaats (en) van de mondholte. Zowel FastUnifrac gebaseerd en thetaYC gebaseerde analyse toonde aan dat speeksel en plaque monsters vertegenwoordigd afzonderlijke microbiomes in de mondholte. Ongeacht de status van de ziekte, speekselklieren microbiota duidelijk geclusterd van plaque microbiota, in elk van de twee afstand matrices getest. Dit zal waarschijnlijk het gevolg van de verschillende milieu-omstandigheden karakteriseren de twee habitats. Plaque microbiota verblijven in biofilms op het tandglazuur oppervlak en worden beïnvloed door voedingssamenstelling, mondhygiëne [22], microbiële interacties binnen de biofilm [8] en interacties tussen microben en gastheer epitheelcellen [10, 11, 23]. Daarentegen werd het speeksel leefomgeving gevormd door voedselinname flux, voorbijgaande microbiota, mucinen, sereus exudaat, afgeschilferde epitheelcellen, enz [3, 4, 24, 25]. Interessant is dat een overzicht van de wereldwijde diversiteit van het menselijk speeksel microbiome op de tien personen van elk van de twaalf geografische locaties wereldwijd (inclusief China) rapporteerde een hoge diversiteit binnen en tussen gastheer individuen maar weinig geografische structuur in het speeksel microbiomes [26].
In de tweede plaats, de leden van de bacteriële gemeenschappen werden geïdentificeerd. Bovendien, hun bijdragen aan de structurele scheiding van plaque microbiota tussen de twee gastheer populaties werden geëvalueerd. Wanneer plaque microbiota op het niveau van phylum, Fusobacteriën en TM7, twee van de belangrijkste phyla werden onderzocht waren overvloedig in microbiota geassocieerd met gingivitis, terwijl Actinobacteria en Bacteroidetes minder overvloedig in gingivitis geassocieerde microbiomes waren. Op het niveau van geslacht, verscheidene soorten zoals Leptotrichia
en Selenomonas
meer overvloedig in gingivitis plaque waren (21 zoals genera in totaal; tabel 3), terwijl slechts vijf geslachten, Streptococcus
, Veillonella
, Prevotella
, Lautropia
en Haemophilus
, waren minder overvloedig. Soort bepaald, fylogenie toewijzing onafhankelijke relatieve abundanties van OTU tussen de gezonde en gingivitis gastheren werd uitgevoerd niet alleen elk van de vier plaque sites, maar ook alle plaque sites. In overeenstemming met de bovenstaande bevindingen, 98 gingivitis-geassocieerde (zowel gingivitis verrijkt en gingivitis verarmd) OTU werden gelokaliseerd en vonden verspreid in alle bemonsterde plaatsen van plaque. Bovendien 58 OTU aangesloten bij de genera van Leptotrichia
(16), Selenomonas
(12), Streptococcus
(7), Veillonella
(6), Prevotella
(6), Lautropia
(2), Haemophilus
(3) en de kandidaat sector TM7 (6) werden in verband gebracht met gingivitis.
name verschillende leden van deze geassocieerde gingivitis-taxa bekend waren een rol spelen bij zowel mondeling gezondheid en ziekte. De gingivitis verrijkte geslacht Leptotrichia
, van de Fusobacteriën phylum en Fusobacteriaceae familie, waren Gram-negatieve non-sporing vormen, anaërobe, saccharolytische staven. Zij behoorden tot de normale microflora in de gezonde mondholte [27] en de darmen [28]. Leptotrichia buccalis
werd gevonden in hoge prevalentie in een studie van het tandvlees spleet van de Chinese patiënten met gingivitis en necrotiserende ulceratieve gingivitis [29]. In een model van experimenteel geïnduceerde gingivitis, kinderen herbergde drievoudig hogere percentages Leptotrichia
soorten en 2,3-voudig grotere aantallen Selenomonas
species in subgingivale plaque dan volwassenen op dezelfde wijze [30] behandeld. Ook Selenomonas
soorten zijn Gram-negatieve anaëroben die normaal in de buccale flora en geassocieerd met gingivitis [31, 32] en parodontitis [33, 34]. TM7 is een prominente bacteriële stam van meer dan 200 phylotypes zonder gecultiveerd vertegenwoordigers [35-37] en vond in diverse milieu-habitats (zoals bodem, zoetwater, diepzee en hydrothermale bronnen). Leden van de TM7 kandidaat divisie onlangs ontdekt in verschillende menselijke lichaamsplaatsen [6, 38-40], en geassocieerd met de pathogenese van inflammatoire verscheidene aandoeningen (periodontitis [41], vaginosis [42] en inflammatoire darmziekten [43]) . De subgroep I025 werd gevonden in subgingivale plaque vooral op zieke plaatsen in periodontitis gastheren, suggereert de potentiële rol bij het multifactorieel proces dat leidt tot periodontitis [41, 44].
Daarentegen werden slechts vijf gingivitis verarmd genera gedetecteerd de huidige studie. Streptococcus
is een van de meest overheersende soorten in de menselijke mondholte. De "orale streptococci" zijn een zeer heterogene groep genetisch [45]. Hoewel de meeste opportunistische pathogenen en in verband gebracht met een verscheidenheid van orale ziekten [46-48], worden ze ook beschouwd commensalen. Vergelijkbaar met onze resultaten, Streptococcus sanguis
, alsmede Lautropia mirabilis Kopen en Haemophilus parainfluenzae
, zijn onlangs geassocieerd met orale gezondheid [34, 47]. Het geslacht Veillonella
een groep van kleine, meestal niet-fermentatieve, strikte anaërobe, Gram-negatieve cocci. Zij worden gevonden in de menselijke mondholte, de bovenste luchtwegen, dunne darm en vagina. In een enquête van de subgingivale plaque van 22 proefpersonen, de meerderheid van de subgingivale Veillonella
isolaten werden geïdentificeerd als Veillonella parvula
[49]. Prevotella
species behoren tot de normale humane orale microbiota en worden vaak geïsoleerd van orale infecties zoals periodontitis, tandcariës en abcessen [15, 50, 51]. Black-pigmenteren leden van Prevotella
werden in verband gebracht met orale ziekten. Consequent, in deze studie, de meeste Prevotella
OTU gedetecteerd in gezonde hosts behoorde tot niet-pigmenteren soorten behalve Prevotella tannerae
. Eenmaal gevalideerd in grotere onderzoeken, die gingivitis-geassocieerde genera, waaronder zowel gingivitis verrijkt en verarmd genoemde, kan waardevolle biomarkers vormen voor gingivitis.
Pyrosequencing technieken, zoals degene die in deze studie, onthulde grote fylogenetische diversiteit en variabiliteit van bacteriële gemeenschappen in de humane orale ecosysteem [20, 52]. Karakterisering en kwantificering van de gemeenschap componenten toegestaan onderscheidingen in de gemeenschap structuur tussen gezonde en zieke staten om verkend te worden voor de ziekte van biomarkers en specifieke-microbe-gerichte therapie. Voor zover wij weten is dit de eerste organismale overzicht van gingivitis-geassocieerde microbiota middels deep-sequencing technieken. Onze voorlopige bevindingen te formuleren de basis voor verdere studies die een longitudinaal ontwerp voorzien en beschikken over een groter aantal onderwerpen. Voortdurende technische verbeteringen fylogenetische marker amplificatie (zoals targeting DNA-extractie bias, sequentie chimerisme door PCR, voorspanning van PCR-amplificatie, sequencingfouten, ongelijke amplificatie van leden van de gemeenschap en de typisch onbekende variaties in de rDNA-gen kopieaantallen onder verschillende bewoners [16-19, 53]) en de toenemende dekking van orale 16 S rDNA referentiedatabanken [54] moet de dissectie van gingivitis geassocieerde microbiële factoren mogelijk bij nog hogere gevoeligheid en resolutie.
Conclusies Inloggen Deze studie bleek dat in de eerste plaats microbiota van de vier locaties voor bemonstering plaque (supragingivale plaque en subgingivale plaque van voortanden, supragingivale plaque en subgingivale plaque van gebitselementen; Methods) waren vergelijkbaar met elkaar, toch waren te onderscheiden van speekselklieren microbiota. Anderzijds gemeenschapsstructuren microbiota van plaque, maar niet speeksel microbiota, kan worden gebruikt om gingivitis onderscheiden. Aldus plaque moet dienen als de prikplaats keuze in het verschaffen van een microbiële vooruitzichten voor de ziekte. Ten derde, een aantal organismen werden geïdentificeerd als gingivitis-geassocieerd (oa lage abundantie gingivitis specifieke genera gedetecteerd, Tabel 3), die als potentiële biomarkers kunnen dienen. Deze resultaten hebben belangrijke implicaties in de bemonstering en analyse van strategieën voor het onderzoeken-gingivitis geassocieerde microbiële risicofactoren. Onze bevindingen nu inschakelen verdere studies dat de temporele ontwikkeling en de epidemiologie van microbiële risicofactoren achter gingivitis te onderzoeken. 0,05; Alle auteurs gelezen en goedgekeurd het definitieve manuscript.
| 