? ? ? ?人類口腔中有超過700種的微生物，主要存在于唾液、舌頭和臉頰、牙齒表面和牙齦襯里下方的生物膜中。菌斑生物膜的形成不僅會(huì)引起許多系統(tǒng)性疾病，如：糖尿病、關(guān)節(jié)炎和心臟?。灰矔?huì)引起眾多口腔疾病，如齲齒和牙周病（PD）。細(xì)菌在牙齦部位的累積，會(huì)導(dǎo)致斑塊生物膜多樣性增加，已有研究表明，連翹單胞菌、牙齦卟啉單胞菌和齒密螺旋體，在探測(cè)和探測(cè)深度上與牙齦出血相關(guān)，這是PD嚴(yán)重程度的兩個(gè)常見標(biāo)志。

? ? ? ??糖尿病患者，尤其是血糖控制不佳的患者，患PD的風(fēng)險(xiǎn)更大。糖化血紅蛋白（HbA1c）值越高，紅色復(fù)合菌群的患病率越高。重要的是，PD與糖尿病之間的關(guān)系是雙向的，治療PD可以改善糖尿病患者的HbA1c值。因此，更好地了解患有和不患有PD的糖尿病患者的微生物種群及其微環(huán)境是減輕這兩種疾病負(fù)面影響的重要目標(biāo)。

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? ? ? ?文章是以糖尿病與牙周炎患者的口腔樣本（牙菌斑）為例，研究了口腔微生物與宿主健康表現(xiàn)之間的聯(lián)系。

?樣本及實(shí)驗(yàn)策略?

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??結(jié)果速遞??

01?對(duì)樣本進(jìn)行微生物組、蛋白質(zhì)組、脂質(zhì)組和代謝組分析

? ? ? 患者按Pre-DM/DM（前糖尿病/糖尿?。┖蚉D（牙周?。顟B(tài)進(jìn)行分類。一個(gè)菌斑樣本用于16S rRNA測(cè)序，檢測(cè)50752個(gè)OTUs（99%序列相似性；~2790/樣本）；兩個(gè)菌斑樣本用于基于MS的分析、蛋白質(zhì)組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)，從而分別鑒定出約2025個(gè)蛋白/樣本、415個(gè)脂質(zhì)和126個(gè)代謝物。眾多代謝物里已有17種化合物已在人類糞便中檢測(cè)到，或被注釋為人類細(xì)胞代謝物，表明其可能來自人類、微生物或食物。脂質(zhì)由磷脂-主要是磷脂酰膽堿(PC)、磷脂酰(PE)和磷脂酰甘油(PG)-以及TGs和神經(jīng)酰胺組成。

??02?Pre-DM/DM?和?PD組表現(xiàn)出微生物種群的生態(tài)失調(diào)狀況

? ? ? ?文章對(duì)微生物種群進(jìn)行了生物多樣性分析研究。結(jié)果表明，樣本內(nèi)的多樣性（稱為α多樣性）在斑塊樣本中各不相同（圖2A），且隨疾病狀態(tài)而變化更大。同樣，我們使用β多樣性評(píng)估了樣本間的多樣性，發(fā)現(xiàn)Pre-DM/DM對(duì)β多樣性的影響較小但顯著。

? ? ? ?為了確定哪些微生物物種與疾病顯著相關(guān)，我們對(duì)超過10%的樣本中觀察到的OTU進(jìn)行了線性回歸分析。通過數(shù)據(jù)篩選，我們確定了56種在PD和非PD樣本之間存在顯著差異的微生物物種，以及36種在Pre-DM/DM和代謝健康狀態(tài)之間存在顯著差異的微生物物種。在PD中，我們觀察到幾種鏈球菌的相對(duì)豐度較低，甲基桿菌屬、放線菌屬、鏈球菌屬、和彎曲桿菌屬。比較DM前/DM組和代謝健康組，我們確定了36個(gè)顯著不同的OTU。具體而言，屬于梭桿菌屬和單核菌屬的微生物——典型的牙周病原體——在Pre-DM/DM中升高。

??03?蛋白質(zhì)組學(xué)和16S數(shù)據(jù)提供了關(guān)于微生物多樣性的補(bǔ)充信息

? ? ? ?文章比較了基于OTU的細(xì)菌鑒定與蛋白質(zhì)組學(xué)確定的細(xì)菌鑒定的匹配程度計(jì)算了種、屬和門的重疊程度。

? ? ? ?通過比較16S數(shù)據(jù)和蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)，在屬水平上的豐度測(cè)量顯示出良好的一致性。蛋白質(zhì)組學(xué)數(shù)據(jù)顯示，放線菌和棒狀桿菌的相對(duì)豐度更大，而在16S數(shù)據(jù)中，普雷沃氏菌、硒單胞菌、鏈球菌和細(xì)孔菌的相對(duì)豐度更高。

??04?PD患者的斑塊中的生物分子表達(dá)量比較
? ? ? ?文章發(fā)現(xiàn)234種蛋白質(zhì)、76種脂質(zhì)和6種代謝物與PD顯著相關(guān)，46種蛋白質(zhì)、6種脂質(zhì)和1種代謝物與Pre-DM/DM顯著相關(guān)。

?05?蛋白組學(xué)和代謝組學(xué)聯(lián)合分析

? ? ? ?蛋白質(zhì)與代謝物和脂質(zhì)之間存在明顯的相關(guān)簇，表明蛋白質(zhì)組與特定代謝物/脂質(zhì)譜相關(guān)。
? ? ? ?本研究中發(fā)現(xiàn)的具有更多疾病相關(guān)特征的蛋白質(zhì)簇2和3不富含細(xì)菌蛋白質(zhì)，而是富含人類源性蛋白質(zhì)。這些人類衍生的蛋白質(zhì)在GO中富集與酶調(diào)節(jié)器活性、肌動(dòng)蛋白結(jié)合、受體結(jié)合和脂質(zhì)結(jié)合相關(guān)。PD患者與非PD患者相比，斑塊中肌動(dòng)蛋白結(jié)合蛋白的顯著升高可能是由于細(xì)菌入侵過程和牙齒內(nèi)皮界面結(jié)構(gòu)完整性的喪失。這些蛋白質(zhì)也與許多胞漿基PC、PC和Cer的豐度密切相關(guān)，表明這些脂質(zhì)也可能與宿主對(duì)疾病的反應(yīng)有關(guān)。

? ? ? ?多組學(xué)聯(lián)合分析發(fā)現(xiàn)口腔奇異勞羅菌(Lautropiamirabilis)合成單甲基磷脂酰（PE-NMe），這是口腔微生物群中一種罕見的脂質(zhì)。

??小結(jié)??

? ? ? ??本研究對(duì)PD和Pre-DM/DM個(gè)體的牙菌斑樣本的微生物組、蛋白質(zhì)組、脂質(zhì)組和代謝組進(jìn)行了全面的比較分析。從代表3個(gè)疾病組和一個(gè)對(duì)照組的97個(gè)個(gè)體中平均每個(gè)菌斑檢測(cè)到5277個(gè)特征，超過7%的檢測(cè)到的特征與牙齦或代謝健康有疾病關(guān)聯(lián)。基于MS的組學(xué)技術(shù)可以進(jìn)一步加強(qiáng)我們對(duì)宿主-微生物相互作用的理解，不僅能夠監(jiān)測(cè)蛋白質(zhì)對(duì)微生物入侵的潛在反應(yīng)，還可以監(jiān)測(cè)這些宿主-微生物環(huán)境中的脂質(zhì)變化，這有助于發(fā)現(xiàn)牙菌斑中宿主疾病、微生物脂質(zhì)和飲食誘導(dǎo)的相關(guān)性，這些相關(guān)性對(duì)于加深我們對(duì)人類微生物群的理解至關(guān)重要。

文章名稱：糖尿病和牙周病患者的牙菌斑的蛋白質(zhì)組學(xué)、脂質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)和16S DNA測(cè)序
研究對(duì)象：口腔微生物
期刊：Mol Cell Proteomics ?
影響因子：4.87
技術(shù)策略：蛋白質(zhì)組、脂質(zhì)組、代謝組、16S