В новом исследовании, проведенном учеными из Пенсильванского университета, показано, что бактерии, ответственные за многие случаи периодонтита, вызывают этот дисбаланс, известный как дисбактериоз, с помощью сложной двунаправленной манипуляции с иммунной системой человека.Их выводы, опубликованные в журнале Cell Host.
Microbe, раскрывают механизм, показывая, что пародонтальная бактерия Porphyromonas gingivalis действует по двум молекулярным путям, одновременно блокируя способность иммунных клеток убивать, сохраняя при этом способность клеток вызывать воспаление. Селективная стратегия защищает "случайных" бактерий десен от очищения иммунной системы, способствуя дисбактериозу и приводя к потере костной массы и воспалению, характерным для пародонтита. В то же время продукты распада, образующиеся в результате воспаления, предоставляют необходимые питательные вещества, которые «питают» сообщество дисбиотических микробов. В результате возникает порочный круг, в котором воспаление и дисбактериоз усиливают друг друга, усугубляя периодонтит.
Джордж Хаджишенгаллис, профессор кафедры микробиологии Школы стоматологической медицины Пенсильвании, был старшим автором статьи, сотрудничая со старшим автором Джоном Ламбрисом, доктором Ральфом и профессором Салли Уивер медицинской исследовательской работы кафедры патологии и медицины. Лабораторная медицина в Медицинской школе Перельмана Пенна.
Соавторами были Томоки Маэкава и Тошихару Абэ из Penn Dental Medicine.Работа группы Хаджишенгаллиса и сотрудников ранее идентифицировала P. gingivalis как «ключевой патоген». Проводя аналогию из области экологии, в которой такой вид, как медведь гризли, рассматривается как ключевой вид из-за влияния, которое он оказывает на ряд других видов в сообществе, идея предполагает, что, хотя P. gingivalis их может быть относительно немного во рту, их присутствие оказывает чрезмерное влияние на всю микробную экосистему.
Действительно, команда показала, что, хотя P. gingivalis ответственен за запуск процесса, ведущего к пародонтиту, он не может вызвать заболевание сам по себе.«Ученые начинают подозревать, что ключевые патогены могут играть роль в заболеваниях раздраженного кишечника, раке толстой кишки и других воспалительных заболеваниях», — сказал Хаджишенгаллис. «Это насекомые, которые не могут лечить болезнь самостоятельно; им нужны другие, обычно непатогенные бактерии, чтобы вызвать воспаление».В этом исследовании они хотели более полно понять молекулы, участвующие в процессе, в результате которого P. gingivalis вызывает заболевание.«Мы задали вопрос, как бактерии могут избежать убийства, не отключив воспаление, которое им необходимо для получения пищи», — сказал Хаджишенгаллис.
Исследователи сосредоточились на нейтрофилах, которые несут основную ответственность за реагирование на повреждения пародонта. Основываясь на результатах предыдущих исследований, они изучили роль двух белковых рецепторов: C5aR и Toll-подобный рецептор-2, или TLR2.
Прививая мышей P. gingivalis, они обнаружили, что у животных, у которых отсутствовал какой-либо из этих рецепторов, а также у животных, которых лечили препаратами, блокирующими эти рецепторы, уровень бактерий был ниже, чем у необработанных нормальных мышей. Блокирование любого из этих рецепторов на нейтрофилах человека в культуре также значительно увеличивает способность клеток убивать бактерии.
Микроскопия показала, что P. gingivalis вызывает физическое соединение TLR2 и C5aR.«Эти данные свидетельствуют о наличии перекрестных помех между TLR2 и C5aR», — сказал Хаджишенгаллис. «Без любого из них бактерии не были бы столь же эффективны в колонизации десен».Дальнейшие эксперименты на мышах и культивируемых нейтрофилах человека помогли исследователям определить дополнительные элементы того, как P. gingivalis действует на подрыв иммунной системы.
Они обнаружили, что перекрестные помехи TLR2-C5aR приводят к деградации белка MyD88, который обычно помогает избавиться от инфекции. И в отдельном пути от MyD88 они обнаружили, что P. gingivalis активирует фермент PI3K посредством перекрестного взаимодействия C5aR-TLR2, способствуя воспалению и подавляя способность нейтрофилов фагоцитировать или «поедать» вторгающиеся бактерии.
Подавление активности либо PI3K, либо молекулы, действующей выше PI3K, называемой Mal, восстанавливает способность нейтрофилов выводить P. gingivalis из десен.«P. gingivalis использует эту связь между C5aR и TLR2 для разоружения и диссоциации пути MyD88, который обычно защищает хозяина от инфекции, от провоспалительного и иммунного пути, опосредованного Mal и PI3K», — сказал Хаджишенгаллис.
Открытие команды не только открывает новые цели для лечения пародонтита, но и предлагает бактериальную стратегию, которая может применяться при других заболеваниях, связанных с дисбактериозом.