口腔生物学
2020-03-03 00:19:19 来源：范文大全收藏下载本文
生态系（ecosystem）：生物之间，生物与其环境之间的相互关系称生态系。 生态学：（ecology)研究生物与其环境的相互依赖和相互制约的科学为生态学。 中心原则：生态系建立的中心原则是生物体对其赖以生存环境的适应与改建。 生态连续ecological succeion）：生物体栖息在一个变化环境中的过程（例如牙菌斑形成和成熟的过程） 口腔主要生态系：颊黏膜上皮生态系、舌背部生态系、龈上牙菌斑生态系、龈下牙菌斑生态系
口腔生态系的影响因素：１、物理化学因素：温度、氧张力、pH、营养物质的利用２、宿主固有因素：抗体（唾液中主要抗体为分泌型抗体SIgA，龈沟液中抗体主要为IgG）、唾液蛋白质
3、细菌因素：细菌的黏附、细菌间作用
4、宿主可控制的因素：饮食习惯与口腔卫生 按微生物生长适宜温度分类：一般细菌可在-5℃ ~55℃ 环境中生存
1、嗜冷微生物
2、嗜热微生物> 45 ℃
3、嗜温微生物 25 ~ 37 ℃
4、口腔温度变化幅度可达± 60º
按细菌需氧程度分类：绝对需氧菌、绝对厌氧菌、兼性厌氧菌、耐氧厌氧菌、微嗜氧菌
口腔pH范围5.0~8.0，pH影响因素：
1、外源性物质
2、细菌发酵
3、牙菌斑和唾液缓冲能力：高流速—碳酸盐缓冲系统、低流速—磷酸盐缓冲系统，尿素转化成氨。 牙菌斑：堆积在牙表面或其它硬的口腔结构上，不能被中度水喷冲去的细菌团块。是在牙表面上天然的生物膜。 生物膜：是微生物群落与胞外基质相互连接而在介质表面形成的生态环境。 牙菌斑的作用：是存在于牙表面的微生物膜，口腔生态系不可分割的部分，与口腔环境保持动态平衡并维持着口腔正常生理功能。
牙菌斑生物膜的形成过程：
1、牙面上获得性薄膜的覆盖
2、细菌附着
3、菌斑生物膜成熟（标志：呈栅栏状结构，分为三层：基底层为无细胞的均质结构，由获得性薄膜组成；细菌层位于中间地带，含球菌、杆菌、丝状菌等；表层主要含松散在菌斑表面的G+或G-球菌和短杆菌，脱落的上皮、食物残屑及衰老的细胞。） 牙菌斑生物膜的分类：龈上菌斑：光滑牙面菌斑、点隙裂沟菌斑；龈下菌斑：附着性龈下菌斑、非附着性龈下菌斑。
牙菌斑生物膜的成分：
1、细胞成分：细菌、蛋白质
2、非细胞成分：糖、脂肪、无机物
口腔正常菌丛类型：
1、固有菌丛：链球菌、放线菌、奈瑟菌
2、增补菌丛：常居菌
3、暂时菌丛：过路细菌。 口腔链球菌可分为四个菌群:
1、变异链球菌群
2、唾液链球菌
3、咽峡菌群
4、轻链球菌群
变异链球菌致病性：1）粘附作用：有多种细胞表面粘附素与牙表面获得性膜结合而有利于细菌定植；2）聚集作用：变链球菌群能分泌葡糖基转移酶和果糖基转移酶等细胞外酶，前者能利用蔗糖合成细胞外多糖，可促进细菌间共聚与菌斑形成；3）产酸和耐酸能力：具有很快很强酵解各种单糖和多糖而产酸的能力，并能在低pH值下代谢、增殖，造成牙齿脱矿。 变异链球菌致病因子：1）菌体表面蛋白、多糖、脂磷壁酸2）葡糖基转移酶（GTF）酵解蔗糖—水溶性或水不溶葡聚糖，促进细菌黏附和菌斑形成，供给细菌营养3）果糖基转移酶（FTF）酵解蔗糖—水溶性或水不溶果聚糖，为细菌产酸的基质4）蔗糖酶5）葡聚糖酶 龋病相关微生物群：变异链球菌群、乳酸杆菌、放线菌的作用
生物矿化：是指生物体内的钙磷等无机离子在多种生物因子的调控下通过化学反应产生难溶性盐，并与有机基质结合，形成机体矿化组织。 再矿化：牙萌出后，在没有细胞参与和调控的情况下，通过钙、磷、氟等无机离子沉积达到修复或替代牙体硬组织的一种自然过程。
质粒：细胞内独立于染色体外的环状DNA，能自我复制，其基因可借助宿主细胞的转录、翻译系统得以表达，分子大小2000-50000bp
转化：受体菌捕获和表达质粒载体DNA分子的过程。
转染：受体菌捕获和表达噬菌体DNA的过程。
转导：利用噬菌体为媒介，将供体DNA转移到受体菌内的现象，能在自然状态下发生。 细胞培养：模拟体内的生理环境，在适当的条件下，使活体组织细胞在体外环境存活、生长增殖，并维持其结构功能。 原代培养：取自体内新鲜组织并置于体外条件下生长的细胞在传代之前称为原代培养。 传代培养：细胞在培养器皿中生长一定时间后，被分开接种到新的培养器皿中。
口腔黏膜上皮与结缔组织交界（基底膜的生化特征）
胶原性蛋白质：IV型胶原是主要结构成分，位于致密层，不具纤丝状和带状外观非胶原性糖蛋白：层粘连蛋白（是主要的非胶原性糖蛋白），蛋白多糖（位于致密层的上下两侧），纤维连接蛋白，大疱性类天疱疮（BP）抗原，获得性大疱性表皮松解症（EBA）抗原。
唾液蛋白按作用分类：1，润滑作用：唾液黏蛋白，按分子量高低分为MGⅠ和MGⅡ型。作用： 保护、润滑、抗微生物参与获得性膜形成；含糖量较高，疏水。借助疏水部位的疏水键覆盖于表面，维持黏膜湿润，减少咀嚼摩擦，阻止致病菌、潜在有害物质以及酸和蛋白水解酶的入侵，从而保护口腔组织。富脯蛋白：具有润滑特性的主要是糖性富脯蛋白。维持
2、黏膜的完整，修复口腔软组织：直接与外源性或内源性有害物质反应的蛋白有蛋白酶、菌蛋白、富半胱蛋白、生长因子等。修复软组织的有表皮生长因子、神经生长因子等。
3、调节口腔菌群平衡：抑制微生物生长的唾液蛋白（溶菌酶（能介导细菌聚集，破坏细胞壁氨基多糖，使细胞壁黏肽链发生水解，肽链断裂，细胞内容物溢出，细胞崩解）、唾液过氧化物酶（硫氢酸盐抗菌系统）、免疫球蛋白：SIgA（局部免疫，阻止病菌微生物黏附，通过结合微生物表面分子如黏着素，阻止细菌黏附定植；与溶菌酶及补体共同作用引起细菌溶解；
中和病毒和其他毒素。）、乳铁蛋白（能与铁结合，使部分需铁细菌营养性缺陷，从而受到抑制）、富组蛋白（较强的抗真菌及抑制细菌作用，可杀灭白色念珠菌孢子，抑制其孢子产生，从而阻止白色念珠菌定植，还可抑制变异链球菌生长。）），促进微生物凝集（唾液粘蛋白MGⅡ型）。
4、参与获得性膜，维持牙齿再矿化或牙结石的形成：富组蛋白：与羟基磷灰石强亲和力，吸附于釉质表面，参与获得性膜的形成；抑制磷酸钙结晶形成；缓冲作用，中和细菌产生的酸，阻止龋病的发生。富酪蛋白：能促进放线菌在牙面的黏附，抑制磷酸钙沉积；竞争性抑制富脯蛋白在牙面上的吸附，参与获得性膜形成。
龈沟液的生理功能及临床意义：
1、龈沟液的抗菌防御作用：缓冲作用以清除微生物代谢产物；活性白细胞、溶菌酶、乳铁蛋白等吞噬抑制或杀灭细菌；抗体补体系统发挥抗菌作用。
2、龈沟液成分变化作为牙周病变的评判指数：牙周炎活性相关指标：碱性磷酸酶、β-葡萄糖苷酸酶、天门冬氨酸基转移酶、前列腺素(PGE2)等。
葡萄糖转变为丙酮酸四条途径的区别：（关键酶和生理意义）EMP途径（己糖二磷酸途径）：磷酸果糖激酶，全部产生丙酮酸，可供给更多ATP，但其不能提供生物合成嘌呤、嘧啶等所需的重要前体5-磷酸核糖和4-磷酸赤藓糖。 HMP途径（己糖单磷酸途径， 己糖磷酸旁路，磷酸戊糖途径）：6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶，无法直接合成丙酮酸，能产生生物合成嘌呤、嘧啶所必需的前体，但它产生的ATP只有EMP途径的一半。此途径不能直接产生丙酮酸，需要EMP途径的酶才能由3-磷酸甘油醛和6-磷酸果糖形成丙酮酸。ED途径（恩特纳-道德洛夫途径）：2-酮-3-脱氧-6-磷酸葡萄糖醛缩酶，代谢早期产生丙酮酸，可部分直接产生丙酮酸，独立于其他两个途径。GTF和FTF：GTF和FTF存在于细菌细胞外。其特性有：①对蔗糖有高度特异性。②有广泛的pH适应度(pH5.2～7.0)。③酶是细菌自发合成的，系固有酶。
限制性内切核酸酶（Ⅱ型）:以双链DNA为底物，需镁离子辅助;特定的识别序列，4-6个碱基对;在识别序列内固定位置切割，DNA被切割后，5’ –端磷酸基团， 3’-端羟基基团;切割后形成粘性或平滑末端。
DNA连接酶：催化DNA中相邻3’羟基和5’ 磷酸基团之间形成3’ ，5’ –磷酸二酯键。T4DNA连接酶大肠杆菌连接酶
分子克隆的主要步骤：基因文库的建立，目的基因的筛选，目的基因的分析
目的基因的分析：DNA序列，启动子分析，推测蛋白质一级结构，推测蛋白质二级结构
釉质的发育分期：釉质分泌期和釉质成熟期。油脂分泌期：在牙冠特定区域从成釉细胞分泌釉基质开始至分泌釉基质结束。特征：此期主要进行釉质的形态发生，成釉细胞以分泌有机质为主，釉原蛋白是釉基质的主要成分。 釉质成熟期：从釉质分泌结束至牙萌出为止。特征：主要进行釉质的矿化，在釉质形成初期占主导地位的疏水性蛋白在釉质成熟和牙萌出后几乎已被完全降解，变为亲水性。
口腔免疫体系(组织学角度)：口外淋巴结、口咽淋巴组织环、固有口腔屏障。
唾液成分：非特异性免疫成分：黏蛋白、乳铁蛋白、过氧化物酶、溶菌酶、补体 细胞因子；特异性免疫成分：SIgA、IgG、IgM、IgD。
致龋菌主要抗原物质：葡糖基转移酶、表面蛋白抗原、葡聚糖结合蛋白。
牙周病的致病菌：牙龈卟啉单胞菌、福赛思坦纳菌、伴放线菌放线杆菌。
牙周病的免疫病理过程：
1、初期：菌斑积聚2～4天的边缘龈急性炎症。病损局限在龈沟及邻近的结合上皮和结缔组织。特征是上皮下血管炎，局部血管扩张，液体渗出，血管外间隙可见免疫球蛋白（特别是IgG）、补体和多形核粒细胞。在结合上皮与邻近的结缔组织也有少量淋巴细胞和巨噬细胞。
2、早期：菌斑积聚的4～7天 大量密集的淋巴细胞浸润，以Ｔ细胞占多数。活化的淋巴细胞能释放一定量的淋巴因子，促进白细胞聚集和淋巴细胞增殖。
3、确立期：菌斑积聚的2～3周 中性粒细胞渗出及浆细胞浸润明显增多 新活化的淋巴细胞持续不断进入炎性病灶，进一步分化为浆细胞，并产生IgG、IgA以及少量IgM。确立期病损中的免疫应答反应虽有助于清除细菌，但也加剧了局部组织的破坏
4、晚期：慢性连续的免疫病理损伤过程 龈沟液中出现高浓度的IgG、IgA、IgE 结缔组织。中出现大量淋巴细胞、浆细胞和巨噬细胞浸润。牙周胶原丧失和牙槽骨吸收明显 。
牙周病是由于牙周病原菌和宿主免疫防御系统长期相互作用所致。宿主的免疫防御反应主要包括：先天免疫反应、适应性免疫反应。
中性粒细胞在牙周病免疫学机制中的作用：
1、宿主抵御牙周菌斑微生物的第一道防线
2、直接杀菌功能—包括吞噬、溶解、凋亡、分泌抗菌物质（主要是弹性蛋白酶）
3、间接保护功能—促进龈沟微生态非致病菌的增殖 （释放自身糖原供微生物利用）
4、功能正常的中性粒细胞对于牙周组织健康及抗菌斑微生物屏障的完整具有重要意义 。
5、然而中性粒细胞可通过合成并释放酶、前列腺素（prostaglandin）等生物活性物质破坏牙周组织结构，并导致牙周组织损伤。 巨噬细胞在牙周病免疫学机制中的作用：
1、将抗原信息提呈给含相关的主要组织相容性复合体编码的Ⅱ类抗原的淋巴细胞；
2、吞噬并杀伤致病菌；
3、通过合成IL-1促进T细胞的增殖，并促进骨吸收；
4、通过释放前列腺素调节宿主免疫反应；
5、产生的胶原酶、蛋白水解酶等引起牙周结缔组织的破坏。
牙周病免疫学机制中适应性免疫的特点：
1、确立期及进展期牙周病损受细菌抗原性物质刺激，出现大量B淋巴细胞及浆细胞。
2、B细胞的激活受到T细胞的调控。
3、牙周病损的进展与T细胞免疫调节失衡有关。
4、T细胞对牙周组织破坏作用的重要机制是产生细胞因子。
5、牙周病早期，即临床牙龈炎期，以Th1型反应为主。
6、牙周病确立期及进展期则以Th2型反应为主。
7、细胞因子IL-
4、IL-10及IL-13大量合成。
8、牙周病发生发展过程中存在Th1及Th2型反应的共同作用。
9、慢性牙周炎组织损伤与Th2型反应密切相关。
按照培养细胞的主要形态，可分为几大类型：上皮细胞型，成纤维细胞型，游走细胞型，多型细胞型。
细胞全部生存过程大致分为以下三个阶段：原代培养（也称初代培养，即从体内取出组织接种培养到第一次传代阶段，一般持续1一4周。 初代培养细胞多呈二倍体核型；由于原代培养细胞和体内细胞性状相似性大，是检测药物很好的实验对象。）期传代期（初代培养细胞一经传代后便改称做细胞系。呈二倍体核型的细胞称二倍体细胞系。一般情况下当传代30～50次左右，细胞增殖逐渐缓慢，以至完全停止，细胞进入第三期。） 衰退期（此期细胞仍然生存，但增殖很慢或不增殖；细胞形态轮廓增强，最后衰退凋亡。转化的标志之一是细胞可能获得永生性或恶性性。）
细胞传一代后，一般要经过以下三个阶段：潜伏期（游离期，贴壁期）（细胞接种培养后，先经过一个在培养液中呈悬浮状态的悬浮期。此时细胞胞质回缩，胞体呈圆球形。接着是细胞附着或贴附于底物表面上，称贴壁，悬浮期结束。
）对数生长期（是细胞增生最活跃、活力最旺盛的阶段，培养物中细胞数量呈指数增长,细胞群体均一，是理想的实验用细胞。细胞相互接触后，如培养的是正常细胞，由于细胞的互接触能抑制细胞的运动，这种现象称接触抑制。当细胞密度进一步增大，培养液中营养成分减少，代谢产物增多时，细胞因营养的枯竭和代谢物的影响，则发生密度抑制，导致细胞分裂停止。）停止期（平台期）（ 细胞数量达饱和密度后，细胞遂停止增殖，进入停滞期。此时细胞数量不再增加，故也称平台期。）
培养细胞的取材与分离: 取材部位准确、严格无菌操作、尽快培养、减小损伤、避免干燥、制备标本
骨组织由四种细胞构成：成骨细胞、破骨细胞、骨衬里细胞和骨细胞。 皱褶缘：破骨细胞与骨表面相对部分；高度折叠，膜上有质子泵；行使骨吸收功能的破骨细胞所特有，扩大接触面积，物质交换；吸收陷窝只在正对皱褶缘形成。 清晰区：清晰区细胞膜与骨基质通过整合素紧密附着，形成封闭区；封闭区膜上存在整合素，玻连蛋白受体，是破骨细胞附着的分子基础。
破骨细胞的功能：吸收骨基质、与成骨细胞相互作用、参与造血干细胞的迁移、作为免疫细胞参与炎症反应。 成骨细胞对破骨细胞的作用：
1、成骨细胞参与破骨细胞在骨表面附着的调节
2、成骨细胞合成破骨细胞骨吸收刺激因子前列腺素E，血小板衍生生长因子，IL-6；
3、成骨细胞参与破骨细胞分化成熟的调节
4、巨噬细胞集落刺激因子，核因子κB受体活化因子配体，诱导破骨细胞前体分化因子，接触。
破骨细胞对成骨细胞的作用：成骨细胞与破骨细胞之间存在双向信号通路Eph-Ephrin，维持骨代谢平衡；破骨细胞皱褶缘上高表达质子泵的一种组成蛋白ATP6V0D2可抑制成骨细胞的骨形成活性；破骨细胞可分泌局部的一些因子刺激成骨细胞的分化，或者改变成骨细胞的胶原合成。 骨基质成分：胶原、非胶原蛋白（骨钙素、骨涎蛋白、骨桥蛋白、骨粘连蛋白、生长因子）
牙槽骨分为:固有牙槽骨、密质骨和松质骨。
骨改建的调节因子：
（1）白细胞介素-1：IL-1是骨吸收的有效的强力刺激因子，它可以刺激成骨细胞产生PGE2，介导骨吸收，还可刺激成纤维细胞与吞噬细胞产生胶原酶，活化破骨细胞而促进骨吸收
（2）肿瘤坏死因子TNF： 促进破骨细胞前体向破骨细胞转化，通过成骨细胞的介导，具有明显的促进骨吸收的作用。（3）胰岛素样生长因子IGF：促进成骨细胞增值，通过成骨细胞介导，促进单核的破骨细胞前体分化，促进成熟破骨细胞骨吸收。
（4）转化生长因子-β家族: 促进成骨细胞增值、分化。抑制IL-1和维生素D3 诱导的骨吸收和破骨细胞的成熟分化。 机械力引起骨改建的机制：细胞骨架、前列腺素、第二信使、骨组织相关基因 细胞培养：模拟体内的生理环境，在适当的条件下，使活体组织细胞在体外环境存活、生长增殖，并维持其结构功能。 细胞全部生存过程大致分为以下三个阶段：原代培养期、传代期、衰退期、培养细胞一代生存期：细胞传一代后，一般要经过以下三个阶段：潜伏期（游离期，贴壁期）、对数生长期、停滞期（平台期）
细胞冻存：将细胞在加或不加冷冻保护剂的溶液中，以一定的冷冻速度将培养物降至某一温度，并在此温度下对其长期保存。
细胞复苏：以一定的复温速度将冷冻细胞恢复常温的过程。
常规细胞培养法：
1、原代培养：取自体内新鲜组织并置于体外条件下生长的细胞在传代之前称为原代培养。
2、传代培养：细胞在培养器皿中生长一定时间后，被分开接种到新的培养器皿中。
牙髓细胞的培养方法：取健康牙，冲洗，取出牙髓组织，在含青霉素、链霉素的无钙、镁离子的Hanks液浸泡下，剪成1mm3 大小的组织块，均匀铺在培养瓶底部，加入10%胎牛血清的DMEM培养液约2ml，瓶底向上置于CO2培养箱中，2小时后再将瓶底翻转向下，3-5天将培养液加至5ml，以后每3天换液一次，1-2周后可见细胞从组织块边缘游离出。 待长至80%瓶底后，传代。
牙髓细胞细胞形态特点：呈梭形，有突起，核圆形或椭圆形，居于细胞中央。 牙周膜细胞培养方法：取健康牙，冲洗，取出牙髓组织，用含青霉素、链霉素的无钙、镁离子的Hanks液冲洗根部污血，刮取根中部1/3的牙周膜组织，在Hanks液浸泡下，剪成1mm3 大小的组织块，均匀铺在培养瓶底部，加入10%胎牛血清的DMEM培养液约2ml，瓶底向上置于CO2培养箱中，2小时后再将瓶底翻转向下。
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