代謝組是指生物體內(nèi)源性代謝物質(zhì)的動(dòng)態(tài)整體，代謝組學(xué)是研究代謝組的一門學(xué)科，研究對象多為相對分子質(zhì)量在1000以內(nèi)的小分子物質(zhì)。代謝組學(xué)研究目的是通過檢測代謝物水平的整體和動(dòng)態(tài)變化，提取相關(guān)的生物代謝標(biāo)志物群體或標(biāo)志物簇，在此基礎(chǔ)上尋找所受影響的相關(guān)代謝途徑，確立代謝網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機(jī)制。目前，代謝組學(xué)已被應(yīng)用于功能基因組學(xué)、毒理學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、中醫(yī)藥學(xué)和環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。近年來，代謝組學(xué)在口腔疾病病因和防治機(jī)制方面的應(yīng)用研究正成為口腔醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的關(guān)注熱點(diǎn)，本文旨在對代謝組學(xué)在口腔醫(yī)學(xué)中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。
1.代謝組學(xué)在牙周疾病方面研究中的應(yīng)用
牙周炎是以牙菌斑生物膜為始動(dòng)因子，多因素聯(lián)合作用，發(fā)生于牙齒周圍支持組織的慢性炎癥性破壞疾病。最終可導(dǎo)致牙齒脫落，影響生活質(zhì)量，但牙周炎通常在晚期才被診斷。因此，迫切需要一種簡便的方法來檢測早期階段的疾病活動(dòng)，以便在疾病進(jìn)展之前進(jìn)行干預(yù)。Aimetti等使用核磁共振（nuclearmagneticresonance，NMR）方法對牙周病患者唾液進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)代謝產(chǎn)物中醋酸、γ-氨基丁酸、琥珀酸等水平均升高;采用相同技術(shù)，Huang等報(bào)道正十二烷酸和豆蔻酸在牙周炎組中明顯下降，但花生四烯酸無明顯差異。Barnes等通過雙平臺(tái)技術(shù)（LC/MS和GC/MS）比較了牙周炎患者和健康人群唾液代謝成分，發(fā)現(xiàn)單糖、低聚糖、半胱氨酸等在牙周病患者中均有所升高，提示牙周炎癥與氧化應(yīng)激、組織降解和細(xì)菌代謝等有一定聯(lián)系。
Kuboniwa等提出使用唾液代謝組學(xué)和牙周炎癥表面積（PISA）組合作為牙周炎癥嚴(yán)重程度的預(yù)測模型，該模型可定量描述牙周炎癥程度。該學(xué)者們還通過去除齦上菌斑和結(jié)石以最大程度減小背景代謝物，發(fā)現(xiàn)唾液代謝物中有潛在的能反映牙周炎癥的嚴(yán)重程度標(biāo)志物，尤其在中度牙周炎。隨后其擴(kuò)大樣本量，尤其是患有嚴(yán)重牙周炎的患者，以便尋找可用于快速篩查牙周炎的生物標(biāo)志物?；诙嘧兞糠治鲱A(yù)清創(chuàng)唾液代謝組學(xué)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)與較高PISA相關(guān)的代謝物包括尸胺和氫化肉桂酸酯，而尿酸和乙醇胺與較低的PISA有關(guān)。其對牙周炎病情的評估至關(guān)重要。
王輝等用基于氫譜核磁共振（1H-NMR）的代謝組學(xué)方法，對牙周炎患者和健康個(gè)體的唾液進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)牙周炎患者的圖譜與健康個(gè)體的圖譜比較在δ3.0～4.0和δ2.0～2.6區(qū)域以及δ1.0附近的波峰有明顯變化，這些變化均說明牙周炎患者和健康個(gè)體的代謝存在差異。通過主成分分析和偏最小二乘判別分析顯示健康個(gè)體和牙周炎患者均有良好的聚類效果，此方法可很好地區(qū)別健康個(gè)體和牙周炎患者。Barnesl等運(yùn)用超高液相色譜法、串聯(lián)質(zhì)譜法對健康人和牙周炎的唾液進(jìn)行代謝分析，發(fā)現(xiàn)牙周炎患者唾液里的溶血脂類水平、單酰甘油水平、脂肪酸水平、甘油磷脂產(chǎn)物水平、三酰甘油降解水平均升高，可能與牙周炎患者的脂肪酶上調(diào)有關(guān)，其或可以作為牙周炎代謝物標(biāo)志。
2.代謝組學(xué)在口腔惡性腫瘤方面研究的應(yīng)用
惡性腫瘤的發(fā)生會(huì)導(dǎo)致人體內(nèi)代謝變化，若能在人類體液中成功找到口腔癌的代謝標(biāo)記物，就能及早發(fā)現(xiàn)病情、及時(shí)治療。對于早期癌癥的診斷探索，代謝組學(xué)是一種良好的途徑，已經(jīng)有很多學(xué)者沿這個(gè)方向研究尋找早期口腔口腔癌特殊的代謝標(biāo)記物，試圖挖掘出一種靈敏準(zhǔn)確快速的診斷方法。Sugimoto等用毛細(xì)血管電泳質(zhì)譜分析法鑒別出口腔鱗癌患者唾液中可區(qū)別于健康受試者的生物標(biāo)記物，即膽堿、甜菜堿、派可林酸和肉毒堿。而Wang等首次用親水作用色譜法形式高效液相色譜-質(zhì)譜對其結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)口腔鱗狀細(xì)胞癌患者唾液中膽堿、甜菜堿和派可林酸水平升高，而L-肉毒堿水平降低。對于肉毒堿水平不一致可能和受試者的差異有關(guān)。
此外，Wang等運(yùn)用了高效液相色譜-電泳離子化-質(zhì)譜分析法鑒定出早期口腔鱗狀細(xì)胞癌患者唾液里特定的標(biāo)記物L(fēng)-苯基丙氨酸和L-亮氨酸。這兩種氨基酸對比健康組后發(fā)現(xiàn)濃度降低。早期它們以組合存在，其中，L-亮氨酸更能反映口腔鱗狀細(xì)胞癌早期I和II階段，而L-苯基丙氨酸可能可以用于篩選出口腔鱗狀細(xì)胞癌早期III和IV階段。并且L-苯基丙氨酸和L-亮氨酸這一組標(biāo)記物對早期口腔鱗狀細(xì)胞癌的診斷靈敏性和特異性更高。Ma等用基質(zhì)輔助激光解析串聯(lián)飛行時(shí)間質(zhì)譜儀方法研究了口腔鱗狀細(xì)胞癌和健康人的血液中的谷胱甘肽s轉(zhuǎn)移酶pi，發(fā)現(xiàn)口腔癌患者血液里的谷胱甘肽s轉(zhuǎn)移酶pi濃度降低。
Gupta等運(yùn)用1HNMR方法評估健康人群、口腔白斑和口腔鱗狀細(xì)胞癌患者血液的代謝標(biāo)記物，結(jié)果發(fā)現(xiàn)口腔白斑和口腔鱗狀細(xì)胞癌受試者中谷氨酰胺、丙酮、醋酸和膽堿不同。由于癌細(xì)胞需要大量氨基酸進(jìn)行無限繁殖，因此其認(rèn)為谷氨酰胺水平降低可能是區(qū)別OSCC和OLK的關(guān)鍵，膽堿極其膽堿衍生物是細(xì)胞膜磷脂代謝所必需的物質(zhì)基礎(chǔ)，OSCC膽堿水平的變化可能和細(xì)胞的凋亡有關(guān)，所以膽堿水平會(huì)是區(qū)別OSCC與OLK的關(guān)鍵。
3.代謝組學(xué)在齲病研究的應(yīng)用
齲病是口腔最常見的疾病，是一種由細(xì)菌引起的慢性進(jìn)行性的牙體組織破壞，但是早期齲極其不易被發(fā)現(xiàn)。目前普遍認(rèn)為齲病的發(fā)生和變形鏈球菌有關(guān)，發(fā)展與乳酸桿菌相關(guān)。因此齲病可以從細(xì)菌這一因素來預(yù)防。Zhang等為尋找出快速簡單鑒定出乳酸桿菌的方法，使用基質(zhì)輔助激光解析/離子化渡越時(shí)間質(zhì)譜分析來鑒定成人齲病患者唾液中的乳酸桿菌。檢測出乳酸桿菌的正確率是90.2%，此外，還鑒定出植物乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、干酪乳桿菌、鼠李糖乳酸桿菌。
盡管此方法還存在不足，但是這一新的代謝組學(xué)分析方法在尋找細(xì)菌與齲病之間的關(guān)系上起到一定的作用。Hertel等對和齲病有關(guān)聯(lián)的3種細(xì)菌（變形鏈球菌、乳酸桿菌和丙酸桿菌）的揮發(fā)性產(chǎn)物進(jìn)行氣相色譜分析和質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)變形鏈球菌、乳酸桿菌和丙酸桿菌分別有18種、3種和5種特殊的揮發(fā)性有機(jī)化合物，試圖通過這種方式來探索出可以通過呼吸實(shí)驗(yàn)就能評價(jià)出患齲風(fēng)險(xiǎn)以及檢測早期齲壞的一種方法。
4.代謝組學(xué)在口腔黏膜病研究的應(yīng)用
關(guān)鍵等運(yùn)用氣相與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GasChromatography-MassSpectrometry，GC-MS）技術(shù)，對口腔扁平苔蘚患者和健康人的唾液樣本進(jìn)行代謝組學(xué)研究，成功找到7種口腔扁平苔蘚的相關(guān)代謝標(biāo)志物，為口腔扁平苔蘚的臨床診斷及發(fā)病機(jī)制的探索提供重要信息。Yang等應(yīng)用超高效液相色譜-高分辨飛行時(shí)間質(zhì)譜技術(shù)檢測了糜爛型口腔扁平苔蘚患者血漿代謝物情況，發(fā)現(xiàn)10種代謝物變化;隨后又檢測此類患者尿液代謝物，有12種物質(zhì)發(fā)生改變。
口腔微生物在唾液乙醛的產(chǎn)生中有一定作用，而乙醛可能會(huì)引起基因突變，念珠菌已經(jīng)被證實(shí)可以通過氧化乙醇以及糖發(fā)酵產(chǎn)生乙醛，Gainza-Cirauqui等基于以上發(fā)現(xiàn)，通過氣相色譜分析檢測乙醇。該學(xué)者從有口腔病損的病人中分離出念珠菌，發(fā)現(xiàn)在相同條件培育下白斑組產(chǎn)生的乙醛最多，其次口腔扁平苔蘚組，最后是苔蘚樣反應(yīng)組。其還發(fā)現(xiàn)吸煙人群中獨(dú)立出來的念珠菌產(chǎn)乙醛能力高于不吸煙的人群，從既吸煙又喝酒人群中獨(dú)立出來的念珠菌產(chǎn)生的乙醛含量最高。這些都有可能說明念珠菌和抽煙喝酒與疾病的惡化有關(guān)系。
鄒斌等使用代謝組學(xué)方法成功區(qū)分了口腔白色念珠菌。李兵等用同樣的方法檢測分析不同種類念珠菌的培養(yǎng)液，且找到4種念珠菌共同及各異的代謝產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)念珠菌的生物被膜形成與部分代謝產(chǎn)物有關(guān)，認(rèn)為可針對此類物質(zhì)開發(fā)用于治療念珠菌病的靶點(diǎn)藥物。李淼等用此法也成功區(qū)分了幾種與口腔黏膜病相關(guān)的假絲酵母菌。
5.小結(jié)
總之，代謝組學(xué)雖然在口腔醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用越來越廣泛也初有成效，但尚需大量的實(shí)驗(yàn)和臨床驗(yàn)證，及很多未涉及到的口腔領(lǐng)域。當(dāng)然，代謝組學(xué)作為一種新興技術(shù)發(fā)展至今無論是現(xiàn)有的分析儀器和分析技術(shù)還是數(shù)據(jù)處理技術(shù)和挖掘方法都需要進(jìn)一步的發(fā)展，同時(shí)生物體系的復(fù)雜性是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，有效識別代謝產(chǎn)物，確定代謝產(chǎn)物的功能等等都需要進(jìn)一步的研究探討。
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