牙菌斑可紧密附着在牙齿表面,与龋齿、根尖周病、牙周炎等多种口腔疾病有关。考虑到牙菌斑去除的难度,感染性口腔疾病的治疗和预防已成为一项挑战。在此基础上,在牙科实践中应使用一些防腐剂。氯己定(CHX)是一种阳离子杀菌剂,由于其正电荷,可以附着在带负电荷的细胞表面。在低浓度下,CHX会改变细菌的细胞膜通透性,影响细菌细胞膜酶的活性,导致细胞成分的渗漏。戈登链球菌、粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌和具核梭杆菌在连续接触CHX后也显示出对CHX的抗性。伴随放线菌聚合杆菌、中间普氏菌和远缘链球菌在反复接触CHX后也产生了CHX抗性。此外所有耐药菌株都显示出对其他防腐剂的交叉耐药性。耐药菌株的出现增加了治疗的复杂性和成本。变形链球菌是龋齿的主要致病菌之一。迄今为止,关于变形链球菌对CHX抗性的研究很少,关于变形链球菌是否会产生CHX抗性的结论存在争议。
在本研究中,四种不同的变形链球菌菌株,包括两种标准菌株(变形链球菌ATCC 25175和变形链球菌UA 159)和两种临床分离株(变形链球菌593和变形链球菌18,其中分别从有龋齿的成人和无龋齿的成人中分离出来)。本论文的研究的目的是调查长期使用CHX是否会导致变形链球菌产生耐药性,并探索可能的相关机制。
Bioscreen全自动生长曲线分析仪的应用
使用了Bioscreen C全自动生长曲线分析仪在pH 5.5的培养基模拟酸性环境下观察变形链球菌的生长,评估了生长曲线和酸性培养基对细菌的影响,将过夜培养物接种到pH 7.0和pH 5.5的BHI肉汤中。然后将细菌悬浮液置于微量滴定板中。OD600浊度值使用Bioscreen C生长曲线分析仪(在37°C下以30分钟间隔检测培养物的24小时,并在读数前摇动10秒。
实验结果
CHX(氯己定)被认为是牙科领域的金标准防腐剂。变形链球菌对CHX的抗性存在争议。然而这项研究证实,在反复接触CHX后,变形链球菌会产生抗药性。消除一般变形链球菌后,SM-Cs具有相同的致龋性细胞表面疏水性的增加和LTA的D-丙氨酰化水平可能是变形链球菌CHX抗性的潜在机制。由于变形链球菌可以对CHX产生抗性,因此需要改进CHX和/或开发新的防腐剂来替代CHX。
图1、选择敏感性降低的突变体。变形链球菌593(A)、变形链球菌ATCC 25175(B)、变形链球菌18(C)和变形链球菌UA 159(D)暴露于CHX 10次。CHX对四种变形链球菌菌株的MIC值(y轴)在第0至10代(x轴)后重复测定。数据显示为平均MIC值±SD。
图2、亲本菌株和SM-Cs的形态。TEM图显示了来自变形链球菌593(A,×15k和B,×30k)和SM 593-C(C,×15k和D,×30k)的细胞形态。
图3、在pH 7.0的BHI培养基中生长的四种变形链球菌菌株和SM-Cs的生长曲线。变形链球菌593(A)、变形链球菌ATCC 25175(B)、变形链球菌18(C)和变形链球菌UA 159(D)的OD600(y轴),每隔30分钟检测一次。
图4、四种变形链球菌菌株和SM-Cs的致龋性。(AD)在pH 5.5的BHI培养基中生长的四种变形链球菌菌株和SM-Cs的生长曲线。变形链球菌593(A)、变形链球菌ATCC 25175(B)、变形链球菌18(C)和变形链球菌UA 159(D)和SM-Cs(AD)的OD 600(y轴)分别为每隔30分钟检测一次。(E)四个变形链球菌菌株及其CHX抗性菌株(x轴)的生物膜生物量(y轴)。
图5、变形链球菌抗CHX的可能机制。(AD)dltC、dltD、SMU.862、BceA和BceR基因在四个变形链球菌菌株及其CHX抗性菌株中的表达水平(y轴)。(E)四种变形链球菌菌株及其CHX抗性菌株的细胞表面疏水性。通过细胞对N-十六烷的粘附率(y轴)评估细胞表面疏水性。(F)CHX对变形链球菌野生型和衍生物的MIC。
总结
氯己定(CHX)被认为是预防龋齿的金标准,并广泛应用于牙科实践。然而长期使用CHX可能会导致口腔病原体对CHX产生耐药性。本论文研究的目的是调查长期使用CHX是否会导致变形链球菌产生耐药性,并探索可能的相关机制。本研究选择了四种不同的变形链球菌菌株以排除菌株的特异性。这四种菌株在暴露于CHX 10代后显示出最小抑制浓度(MIC)的增加。变形链球菌CHX抗性菌株(SM-Cs)的特征和致龋性暴露于CHX 10代,MIC增加,与亲本菌株没有显着差异。SM-Cs比亲本菌株更具疏水性。dltC和dltD基因在SM-Cs中上调。SM-Cs中BceA、BceR和SMU.862基因的相对表达与亲本菌株相似或低于亲本菌株。dltC敲除突变体的MIC值显着降低。这些发现证实持续暴露于CHX可诱导变形链球菌对CHX的抗性。细胞表面疏水性增加和dlt操纵子表达上调可能是变形链球菌中CHX抗性的潜在机制。