Ученые говорят, что они раскрыли на мышах загадку того, как необычная бактерия может вызвать обычное стоматологическое заболевание пародонтит, находясь в небольшом количестве в пространстве между зубом и десной.
Исследователи сообщают, что микроб Porphyromonas gingivalis взламывает передние иммунные клетки, которые контролируют пространство между зубом и десной, известное как поддесневая щель, и перепрограммирует их, чтобы создать условия жизни, которые больше подходят его микробам. Поскольку все больше иммунных клеток кооптируется, чтобы следовать неправильной программе, обычно доброкачественные бактерии, обитающие в поддесневой щели ?? не P. gingivalis, как давно подозревали ?? оппортунистически возрастает в количестве, изменяя динамику их сообщества и побуждая их инфицировать поддерживающие структуры зуба или пародонт.
Исследование в ноябре. 17 выпуск журнала Cell Host and Microbe был поддержан Национальным институтом стоматологических и черепно-лицевых исследований (NIDCR), входящим в состав Национальных институтов здоровья.
"По мере того как другие бактерии атакуют, а иммунные клетки контратакуют, постепенно нарушая целостность зуба, P. gingivalis сидит в тени и питается воспалительными загрязнениями," сказал Джордж Хаджишенгаллис, D.D.S., Ph.D., исследователь в Школе стоматологии Университета Луисвилля и соавтор исследования. "Это одна гениальная маленькая ошибка."
По словам Хаджишенгаллиса, их открытие знаменует собой первый задокументированный случай в микробиологии ключевого вида, или, точнее, ключевого патогена. Созданная экологами в конце 1960-х годов концепция краеугольного камня относится к малочисленным видам, которые оказывают непропорционально большое влияние на окружающую среду. В этом случае малочисленный P. gingivalis формирует микробное сообщество и катализирует начало заболевания полости рта.
Следующий шаг – проверить, действительно ли P. gingivalis следует сравнимой эволюционной стратегии у людей. Если это так, в их распоряжении уже есть лекарства, которые можно наносить местно на пораженный зуб, чтобы заблокировать этот ключевой патоген от перепрограммирования иммунных клеток, обеспечивая более целенаправленный подход к профилактике и / или лечению пародонтита.
Пародонтит поражал людей с незапамятных времен и сегодня остается одной из самых распространенных причин потери зубов во всем мире. По оценкам, 53 миллиона взрослых американцев страдают этим заболеванием, примерно 2 из каждых 10 взрослых, при общих ежегодных расходах на здравоохранение более 14 миллиардов долларов.
В конце 1970-х гг. gingivalis стал предметом исследовательского интереса, когда ученые заметили, что этот анаэроб в форме стержня постоянно появляется на низких уровнях в исследованиях, посвященных микробиологии пародонтита. Дальнейшие лабораторные исследования показали, что этот поздний колонизатор поддесневой щели прибыл с обширным арсеналом ядовитых химикатов. При условии, что P. gingivalis использует их выборочно, чтобы препятствовать врожденным или врожденным иммунным клеткам, которые патрулируют десневую щель и поддерживают баланс бактерий.
Но показывая, что P. gingivalis на самом деле может вызвать пародонтит. Предполагалось, что бактерия может напрямую вызывать повреждение пародонта на животных моделях, независимо от пародонтита и его естественного процесса болезни. Более того, ученые обнаружили, что пересекают новую концептуальную территорию, чтобы объяснить, как такая низкая численность ?? некоторые говорят стелс ?? патоген может нанести такой ущерб во рту.
История исследования получила развитие в последние годы, поскольку ученые получили более технологически сложные инструменты для изучения фосфора. gingivalis, и дополнительная биологическая информация, на основе которой можно сформировать работоспособные гипотезы.
Показательный пример – прогресс в понимании того, как иммунные клетки обрабатывают поступающую информацию, чтобы реагировать на существующую угрозу. Исследования показывают, что некоторые входящие защитные сигналы сходятся в клетках врожденного иммунитета, этот процесс называется перекрестным сигналом, который помогает им координировать свой ранний внутренний ответ на инфекцию.
В прошлом году Хаджишенгаллис и его коллеги сообщили в исследованиях на мышах, что P. gingivalis на протяжении тысячелетий научился использовать перекрестные помехи. Бактерия делает это путем совместной активации конвергентных защитных сигналов с участием Toll-подобного рецептора 2 (TLR-2), который помогает распознавать патогены, и рецептора C5a, который является частью системы комплемента, который будет реагировать на угрозу.
"п. gingivalis использует оба рецептора для индукции сигнала с эмерджентным свойством," объяснил Гаджишенгаллис. "Другими словами, свойство возникает не в результате манипулирования только одним рецептором. Оба должны быть пробиты."
Хаджишенгаллис сказал, что возникающее свойство мешает пораженным иммунным клеткам убивать P. десны. Он также, по-видимому, инициирует воспаление низкого уровня, которое не служит иммунологической цели, кроме, возможно, выработки питательных веществ для P. десны.
Это открытие указывало на механизм уклонения, который P. gingivalis используется для подрыва врожденного иммунитета. Без ответа остался более серьезный вопрос о том, играет ли этот скрытый механизм роль в возникновении пародонтита.
Чтобы получить ответ, ученые пересмотрели два необъяснимых лабораторных наблюдения. Во-первых, после прививки мышей P. gingivalis и развивается прогрессирующий пародонтит, уровень обычно доброкачественных или комменсальных бактерий увеличивается в пораженном пародонте. Во-вторых, P. gingivalis чрезвычайно сложно обнаружить на месте заболевания. Эти наблюдения и прошлогодние данные о перекрестных помехах при передаче сигналов показали, что P. gingivalis может поставить под угрозу иммунную систему, но комменсалы инфицируют пародонт.
В текущей статье это именно то, что они нашли. Ученые сообщают, что мышей размножались, чтобы производить иммунные клетки без рецепторов C5a ?? значение P. gingivalis не могут использовать свой врожденный иммунитет ?? не развился пародонтит после заражения бактерией. Комменсальные уровни также оставались в пределах диапазона, обычно наблюдаемого в поддесневом пространстве.
У здоровых мышей, содержащихся в обычных лабораторных условиях, при инокулировании P. десны. У мышей развился активный пародонтит и характерное для него поражение пародонта. У них также были повышенные уровни комменсалов и трудно обнаруживаемый P. десны.
"Напротив, мыши, выведенные без микробов, были устойчивы к пародонтиту после того, как были колонизированы P. десны," отметил Майкл Кертис, доктор философии.D., соавтор исследования и ученый из Университета Королевы Марии в Лондоне. "Это особенно показательно, потому что у этих мышей во рту не было обычных комменсальных бактерий. Другими словами, у этих стерильных животных P. gingivalis не имел бактериальных сообщников, способных вызвать пародонтит."
"Есть одно ключевое слово, которое все объясняет: гомеостаз," сказал Ричард Дарво, M.S., Ph.D., ученый из Вашингтонского университета в Сиэтле и еще один соавтор статьи. "Здоровье пародонта – это вопрос поддержания гомеостаза или равновесия между бактериальными обитателями поддесневого пространства и клетками врожденного иммунитета. п. gingivalis – мастер нарушения гомеостаза. Хотя эта бактерия, безусловно, не единственная причина пародонтита, она выделяется как главный виновник."
Ученые говорят, что их результаты имеют обнадеживающее терапевтическое значение, отчасти потому, что микробные условия у мышей, вероятно, будут сопоставимы у людей. Они указывают на исследования на обезьянах, которые указывают на сопоставимость.
Они также отмечают, что их результаты обеспечивают молекулярную мишень с огромной специфичностью. "Чтобы противодействовать P. gingivalis и отрицательные исходы, которые он вызывает у пациентов, нам, скорее всего, потребуется нацелить один из сигнальных рецепторов," сказал Джон Ламбрис, доктор философии.D., автор статьи и доктор. Ральф и Салли Уивер, профессор медицины исследований Пенсильванского университета. "п. gingivalis нужно манипулировать обоими, чтобы работать."