牙周病分子生物学课件.ppt
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- 牙周病 分子生物学 课件
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1、牙周病分子生物学牙周病分子生物学Molecular Biology of Periodontal Diseases牙周病分子生物学1一、概述一、概述二、牙周病的分子致病二、牙周病的分子致病1.1.微生物的毒力因子微生物的毒力因子2.2.宿主因子宿主因子三、核酸杂交法检测牙周病有关细菌三、核酸杂交法检测牙周病有关细菌牙周病分子生物学2定义(定义(Definition)分子生物学技术研究与牙周病密切分子生物学技术研究与牙周病密切相关生物大分子(蛋白、核酸)的一门相关生物大分子(蛋白、核酸)的一门新兴学科新兴学科前瞻性、交叉性。前瞻性、交叉性。牙周病分子生物学3研究内容研究内容4宿主基因水平或分子水
2、平阐明牙周病发病机制和流宿主基因水平或分子水平阐明牙周病发病机制和流行规律行规律4牙周病原菌的蛋白和核酸牙周病原菌的蛋白和核酸(DNA、RNA)分子结构分子结构追踪病原菌传播途径、发现病原体变异。追踪病原菌传播途径、发现病原体变异。4牙周病的发生发展规律与微观的病原菌或宿主基因牙周病的发生发展规律与微观的病原菌或宿主基因特征联系起来特征联系起来牙周病临床的分子诊断、分子指征、牙周病临床的分子诊断、分子指征、分子预后乃至基因治疗分子预后乃至基因治疗牙周病分子生物学4牙周病的分子致病牙周病的分子致病Molecular Pathogenesis of Periodontal Disease牙周病分子
3、生物学5微生物的毒力因子微生物的毒力因子 研究牙周病原菌的蛋白和核酸分子研究牙周病原菌的蛋白和核酸分子结构,评价毒力因子的作用。结构,评价毒力因子的作用。宿主因子宿主因子 研究细胞因子和遗传因子的作用。研究细胞因子和遗传因子的作用。牙周病分子生物学6微生物的毒力因子微生物的毒力因子Microbial Viralence Factors牙周病分子生物学7内毒素内毒素(lipopolysaccharide,LPS)G-菌胞壁外膜的脂多糖成分菌胞壁外膜的脂多糖成分(磷脂多糖蛋白质)。(磷脂多糖蛋白质)。牙周病分子生物学8 十二烷基磺酸钠聚丙烯凝胶电泳十二烷基磺酸钠聚丙烯凝胶电泳 PAGE-SDS g
4、el 银染色银染色Silver stain 内毒素免疫印迹内毒素免疫印迹LPS-immuno-blotting牙周病分子生物学9牙龈素牙龈素(gingipains)最初称为胰酶样蛋白酶最初称为胰酶样蛋白酶(trypsin-like protease,TLP),又称卟啉素又称卟啉素(porphypains)存在于存在于Pg的外膜、膜泡或胞外的一组蛋白酶的外膜、膜泡或胞外的一组蛋白酶超速离心超速离心(10000g20min,4)提取胞外膜提取胞外膜泡泡高凝胶液相色谱法高凝胶液相色谱法(GF-HPLC)分离纯分离纯化。化。牙周病分子生物学10精氨酸牙龈素精氨酸牙龈素(Arginine-gingipa
5、ins,Rgps):特异性切断蛋白质与精氨酸残基结合的肽段,由特异性切断蛋白质与精氨酸残基结合的肽段,由rgpA(前肽区、蛋白酶区、粘附区前肽区、蛋白酶区、粘附区)和和rgpB(无粘无粘附区附区)二个基因编码二个基因编码赖氨酸牙龈素赖氨酸牙龈素(Lysine-gingipain,Kgp):特异性切断蛋白质与赖氨酸残基结合的肽段,由特异性切断蛋白质与赖氨酸残基结合的肽段,由kgp(前肽区、蛋白酶区、粘附区前肽区、蛋白酶区、粘附区)单个基因编码单个基因编码牙周病分子生物学11Pg同源突变株的性状改变同源突变株的性状改变 突变株突变株性状改变性状改变rgpA粘附能力部分丧失粘附能力部分丧失降解降解I
6、型胶原能力丧失型胶原能力丧失rgpA、rgpB抑制中性粒细胞功能丧失抑制中性粒细胞功能丧失菌毛缺失菌毛缺失kgp菌落无法变黑菌落无法变黑(影响利用血红蛋白影响利用血红蛋白)rgpA、rgpB、kgp胞外蛋白水解活性丧失胞外蛋白水解活性丧失牙周病分子生物学12牙龈素功能牙龈素功能有助于粘附定植:对纤维蛋白的亲和力。有助于粘附定植:对纤维蛋白的亲和力。毒性作用:破坏宿主组织细胞的活性成分毒性作用:破坏宿主组织细胞的活性成分(蛋白、多肽蛋白、多肽)、降解胶原;促进缓激肽释放,提高血管通渗性,增加降解胶原;促进缓激肽释放,提高血管通渗性,增加龈沟液量,组织水肿。龈沟液量,组织水肿。帮助细胞生长:将组织
7、蛋白质降解为短肽链,扩大细帮助细胞生长:将组织蛋白质降解为短肽链,扩大细菌营养摄取范围,为细菌生长和毒力发挥提供养分。菌营养摄取范围,为细菌生长和毒力发挥提供养分。干扰宿主免疫反应:影响中性白细胞功能,降解宿主干扰宿主免疫反应:影响中性白细胞功能,降解宿主细胞的细胞的LPS受体受体CD14,降解细胞因子降解细胞因子IL-1、IL-6、IL-8及及TNF等。等。牙周病分子生物学13菌毛亚单位蛋白结构基因菌毛亚单位蛋白结构基因(fim A)粘附有关的毒力因子粘附有关的毒力因子 纤毛素纤毛素(fimbrilin)粘粘附素附素(adhesin)血细胞凝集素血细胞凝集素(hemagglutinin)牙周
8、病分子生物学14 1988年年Dickinson等首先获得含编码等首先获得含编码Pg纤毛素基因的克隆质粒纤毛素基因的克隆质粒PUC 13Bg12.1,该基,该基因为染色体上的单拷贝基因,它的氨基酸序列因为染色体上的单拷贝基因,它的氨基酸序列与其他菌毛无同源性,可利用该特异基因作探与其他菌毛无同源性,可利用该特异基因作探针鉴定针鉴定Pg,可进一步研究,可进一步研究Pg菌毛的致病作用。菌毛的致病作用。牙周病分子生物学15胶原酶基因胶原酶基因(prtc)Pg的胶原酶能降解的胶原酶能降解I型胶原,破坏牙型胶原,破坏牙周组织附着。周组织附着。已测知表达胶原酶活性的已测知表达胶原酶活性的prtc基因基因序
9、列,它存在于序列,它存在于Pg的三种主要血清型中,的三种主要血清型中,编码编码1个个37501.38蛋白质。蛋白质。牙周病分子生物学16白细胞毒素基因白细胞毒素基因(lkt A、B、C、D)Aa是口腔中唯一能产生白细胞毒素是口腔中唯一能产生白细胞毒素(leukotoxin,LKT)的细菌,白细胞毒素仅能的细菌,白细胞毒素仅能杀死人或灵长类的多形核白细胞、单核细胞杀死人或灵长类的多形核白细胞、单核细胞和巨噬细胞,抑制破坏宿主的免疫防御机制。和巨噬细胞,抑制破坏宿主的免疫防御机制。现已克隆和测知现已克隆和测知lkt A的序列,且在受体的序列,且在受体菌中得到表达。编码毒素结构,激活白细胞菌中得到表
10、达。编码毒素结构,激活白细胞毒素。毒素。牙周病分子生物学17牙周病分子生物学18牙周病分子生物学19牙周病分子生物学20牙周病分子生物学21牙周病分子生物学22宿主因子宿主因子Host Factors牙周病分子生物学23细胞因子细胞因子(cytokines)细胞生物学细胞生物学 细胞因子细胞因子cytokine(CK)免疫学免疫学淋巴因子淋巴因子lymphokine interleukincytikine(LI)血液学血液学集落刺激因子集落刺激因子colony stimulation factor(CSF)分子生物学分子生物学生长因子生长因子growth factors(GFS)牙周病分子生物
11、学24 活化的活化的免疫细胞免疫细胞和某些和某些基质细胞基质细胞分泌的微量分泌的微量生物活性物质。生物活性物质。本质是本质是蛋白质蛋白质或或多肽多肽。在体内发挥广泛的在体内发挥广泛的生物学作用生物学作用,与生长、分,与生长、分化、免疫、肿瘤、造血和创伤愈合等多种生化、免疫、肿瘤、造血和创伤愈合等多种生理、病理状态有关。理、病理状态有关。正常情况下发挥广泛正常情况下发挥广泛生理功能生理功能,一旦失调异,一旦失调异常分泌,又与常分泌,又与疾病相关疾病相关。牙周病分子生物学25 目前发现的细胞因子有目前发现的细胞因子有10余族,每余族,每族又有若干亚族,共族又有若干亚族,共100多种,功能大多种,功
12、能大多已阐明,部分已克隆成功,其基因定多已阐明,部分已克隆成功,其基因定位、结构与受体结合机制等均有大量研位、结构与受体结合机制等均有大量研究。究。牙周病分子生物学266 白介素白介素(1-18型糖蛋白型糖蛋白)(interleukin,IL)6 肿瘤坏死因子肿瘤坏死因子(tumor nocrosis factor,TNF)6 粘附分子粘附分子(adhesion molecule,AM)6 干扰素干扰素(interferan,IFN)6 转化生长因子转化生长因子-(transforming growth factor-,TGF-)6 成纤维细胞生长因子成纤维细胞生长因子(fibroblast
13、growth factors,FGFs)牙周病分子生物学27细胞因子作用特点细胞因子作用特点4特异性特异性(自分泌、旁分泌作用自分泌、旁分泌作用)对靶细胞存在不同程度特异性。对靶细胞存在不同程度特异性。4多样性、多功能性多样性、多功能性对不同靶细胞、不同浓度或不同生理状态靶对不同靶细胞、不同浓度或不同生理状态靶细胞可有不同作用。细胞可有不同作用。4整体性整体性对细胞、组织的调控不是仅靠对细胞、组织的调控不是仅靠1种,而是种,而是多因多因子参与子参与及及多步骤反应多步骤反应,由几种因子协同或拮由几种因子协同或拮抗配合形成网络抗配合形成网络(network)发挥作用。发挥作用。牙周病分子生物学28
14、遗传因子遗传因子(genetic factors)基因水平阐明牙周病发生、发基因水平阐明牙周病发生、发展和流行规律。展和流行规律。牙周病分子生物学29 细菌是引发牙周炎必不可少的因素,但不细菌是引发牙周炎必不可少的因素,但不是唯一因素,宿主也起重要作用。是唯一因素,宿主也起重要作用。单纯遗传能为患严重牙周炎提供单纯遗传能为患严重牙周炎提供50%以上以上危险性,如:危险性,如:白细胞减少症白细胞减少症 白细胞粘附缺陷病白细胞粘附缺陷病 Down综合征综合征 掌跖角化牙周破坏综合征掌跖角化牙周破坏综合征牙周病分子生物学30牙周病的基因研究牙周病的基因研究6号染色体号染色体组织相容性位点变异组织相容
15、性位点变异产生产生IgG2能力降低,能力降低,IgG2是保护性的,能调理识别是保护性的,能调理识别细菌,以利吞噬杀死。细菌,以利吞噬杀死。染色体染色体1q H131残基多态性残基多态性组氨酸组氨酸纯合子纯合子 吞噬细胞识别吞噬细胞识别IgG2的的hFcrRa 受体亲和力受体亲和力高高(IgG包裹的致病包裹的致病 菌易被吞噬清除菌易被吞噬清除)精氨酸精氨酸纯合子纯合子 受体亲和力低受体亲和力低组组/精氨酸精氨酸杂合子杂合子 亲和力居中亲和力居中牙周病分子生物学31 染色体染色体2q 13的的IL-1基因基因多态性多态性产生的产生的IL-1约为该基因阴性的约为该基因阴性的4倍,倍,40岁后患重度牙
16、周炎的可能性是阴性个体岁后患重度牙周炎的可能性是阴性个体的的20倍倍6号染色体号染色体TNF-基因基因多态性多态性产生大量产生大量TNF-,增强对感染的反应性,增强对感染的反应性牙周病分子生物学32牙周病分子生物学33牙周病分子生物学34牙周病分子生物学35牙周病分子生物学36核酸杂交法核酸杂交法(molecular hybridization)检测牙周病相关细菌检测牙周病相关细菌牙周病分子生物学37概概 述述牙周病分子生物学38细菌分类学四个水平细菌分类学四个水平w 细菌形态和行为水平:显微结构、运动性、细菌形态和行为水平:显微结构、运动性、酶、生化及营养需要等酶、生化及营养需要等w 细菌组
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