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为探究口腔共生菌变形链球菌(S. oralis)的致病性,研究人员以小鼠为模型开展研究。结果发现,该菌肠道定植可致小鼠膀胱慢性炎症和纤维化,影响排尿功能。这一发现为理解变形链球菌的致病机制及人类膀胱炎病因提供新视角。
在微生物与健康领域,口腔细菌一直是研究的热点之一。变形链球菌(
Streptococcus oralis)作为常见的口腔共生菌,通常安静地生活在我们的口腔中,参与牙菌斑的形成,维持口腔微生物平衡。然而,一旦它离开 “舒适区”,进入其他部位,会发生什么呢?过去的研究发现,变形链球菌在特定情况下会引发感染,如细菌性心内膜炎,但它作为共生菌时的致病性却迷雾重重。同时,口腔细菌与泌尿系统疾病之间的潜在联系也逐渐受到关注,像间质性膀胱炎(IC)这种病因不明的疾病,尿液中虽能检测到一些细菌,却难以确定其与疾病的直接关联。在这样的背景下,为了深入探究变形链球菌的 “真面目” 及其对健康的潜在影响,来自日本昭和大学(Showa University)的研究人员展开了一项意义重大的研究。
研究人员主要采用了以下关键技术方法:首先,构建无菌(GF)小鼠模型,通过给 GF 小鼠口服变形链球菌,使其肠道定植,再繁殖产生定植小鼠用于实验;其次,运用 RNA 测序技术分析膀胱组织的基因表达变化;此外,利用组织染色技术(如苏木精 - 伊红(HE)染色、阿赞(Azan)染色)观察组织病理变化,以及采用流式细胞术检测细胞因子。
研究结果如下:
- 变形链球菌的定植情况:研究人员成功使变形链球菌在 GF 小鼠肠道定植,并在其后代小鼠的口腔、小肠、盲肠和结肠中检测到该菌,但血液和膀胱中未发现。这表明变形链球菌除了在口腔定植外,还能在肠道 “安营扎寨”。
- 对肠道的影响:对比定植小鼠和常规(CVN)小鼠,定植小鼠粪便水分增多,粪便形态更软,但肠道组织学未发现明显变化。进一步研究发现,定植小鼠肠道中 CD4+IFN - γ+细胞(Th1)比例显著降低,而 CD4+IL - 17+细胞(Th17)比例无差异,这意味着肠道炎症可能受到抑制。
- 对泌尿系统的影响:定植小鼠出现排尿频率增加的症状,但 3 小时内总尿量无差异。对膀胱组织进行阿赞染色发现,定植小鼠膀胱出现萎缩、黏膜固有层水肿和纤维化、逼尿肌组织纤维化以及黏膜上皮脱落等现象,类似间质性膀胱炎的表现。不过,HE 染色未发现膀胱组织有明显炎症细胞浸润。通过流式细胞术检测发现,定植小鼠膀胱中 Th1 和 Th17 细胞比例与 CVN 小鼠相似。
- 基因表达变化:对年轻定植小鼠膀胱组织进行 RNA 测序分析,发现与 CVN 小鼠相比,定植小鼠膀胱组织中慢性炎症相关基因(如Ptges、Thbs1、Ccl11、Vcam1)和细胞外基质相关基因表达上调,氧化应激相关基因表达下调。基因本体(GO)分析显示,定植小鼠膀胱组织中细胞外基质组织、胶原纤维组织和脂肪酸合成等生物学过程增强,而细胞氧化解毒过程减弱。通过 qPCR 验证,发现定植小鼠膀胱中Col6a4基因表达升高,Fasn基因表达略有升高但差异不显著,Nqo1基因表达降低。
在研究结论和讨论部分,研究人员指出,变形链球菌通过肠道定植可诱导小鼠膀胱慢性炎症和纤维化。慢性炎症可能是由于长期暴露于有害刺激,相关炎症基因过度表达,促进炎症反应的持续。膀胱纤维化则可能是反复炎症损伤和组织修复导致成纤维细胞活化,产生过多胶原蛋白,同时脂肪酸合成途径激活也可能起到促进作用。此外,变形链球菌产生的过氧化氢虽可能影响膀胱纤维化,但在本研究中,定植小鼠膀胱中未检测到该菌。而且,定植小鼠肠道 Th1 细胞减少,提示其可能抑制肠道炎症,而膀胱中 Th1 和 Th17 细胞比例与 CVN 小鼠相似,表明炎症维持机制可能与 Hunner 型间质性膀胱炎不同。小鼠排尿分析中,虽然总尿量无差异,但白天排尿频率增加,凸显了变形链球菌对泌尿系统的潜在影响。
综上所述,这项研究揭示了变形链球菌肠道定植对小鼠膀胱健康的负面影响,为理解变形链球菌的致病性提供了新依据,也暗示了其在人类膀胱炎发病机制中的潜在作用。该研究成果发表在《Current Research in Microbial Sciences》上,为后续进一步研究口腔细菌与泌尿系统疾病的关系奠定了重要基础,有望为相关疾病的预防和治疗开辟新的方向。