Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tác động của nhiễm trùng Porphyromonas gingivalis đến tình trạng rối loạn vi sinh vật đường ruột và sự trầm trọng của viêm khớp trong mô hình chuột
Tóm tắt
Nhiễm trùng Porphyromonas gingivalis (Pg) gây ra bệnh nha chu và làm trầm trọng thêm viêm khớp dạng thấp (RA). Có báo cáo rằng việc tiêm vi khuẩn gây bệnh nha chu (tức là Pg) có thể làm thay đổi thành phần vi sinh vật đường ruột trong các mô hình động vật. Rối loạn vi sinh vật đường ruột ở người đã cho thấy mối liên hệ mạnh mẽ với các bệnh hệ thống, bao gồm RA, tiểu đường và bệnh viêm ruột. Do đó, nghiên cứu này điều tra viêm khớp liên quan đến rối loạn vi sinh vật do Pg gây ra trong mô hình viêm khớp thực nghiệm ở chuột. Tiêm Pg vào khoang miệng hai lần một tuần trong 6 tuần đã được thực hiện để gây viêm nha chu ở chuột SKG. Đồng thời, một mũi tiêm đơn vào khoang bụng (i.p.) laminarin (LA) được sử dụng để kích thích viêm khớp thực nghiệm (chuột Pg-LA). Mức độ protein citrullinated (CP) và IL-6 trong huyết thanh cũng như các mô nha chu, ruột và khớp được đo bằng phương pháp ELISA. Thành phần vi sinh vật đường ruột được xác định bằng cách pyrosequencing các gen RNA ribosome 16 s sau khi tinh sạch DNA từ phân chuột. Cấy ghép vi sinh vật phân (FMT) đã được thực hiện bằng cách chuyển phân từ chuột Pg-LA sang chuột SKG bình thường. Tác động của peptidylarginine deiminase (PgPAD) của Pg lên nồng độ protein citrullinated và tiến triển viêm khớp đã được xác định bằng cách sử dụng một đột biến PgPAD knockout. Mất xương ổ răng nha chu và IL-6 trong mô nướu được gây ra bởi nhiễm Pg qua miệng, cũng như sự phá hủy khớp nghiêm trọng, tăng điểm viêm khớp (AS), và sự sản xuất cả IL-6 và CP trong huyết thanh, mô khớp và ruột. Phân bố của Deferribacteres và S24-7 đã giảm, trong khi CP tăng đáng kể trong mô nướu, khớp, và ruột của chuột viêm khớp thực nghiệm được tiêm Pg so với chuột viêm khớp thực nghiệm không tiêm Pg. Hơn nữa, FMT từ chuột viêm khớp thực nghiệm được tiêm Pg đã tái tạo được vi sinh vật đường ruột của người cho và dẫn đến phá hủy khớp nghiêm trọng với sự tăng sản xuất IL-6 và CP trong mô khớp và ruột. Điểm AS trung bình của FMT từ chuột viêm khớp thực nghiệm được tiêm Pg cao hơn nhiều so với chuột cho. Tuy nhiên, việc tiêm đột biến PgPAD knockout đã ức chế sự gia tăng điểm viêm khớp và nồng độ ACPA trong huyết thanh và giảm lượng CP trong mô nướu, khớp, và ruột so với tiêm Pg kiểu hoang dã. Nhiễm trùng Pg qua miệng ảnh hưởng đến tình trạng rối loạn vi sinh vật đường ruột và sự phá hủy khớp thông qua việc tăng cường sản xuất CP.
Từ khóa
#Porphyromonas gingivalis #viêm khớp #vi sinh vật đường ruột #rối loạn #chuột thí nghiệmTài liệu tham khảo
Socransky SS, Haffajee AD. Implications of periodontal microbiology for the treatment of periodontal infections. Compend Suppl. 1994;18:S684–5 688–693; quiz S714–687.
Hajishengallis G. Immunomicrobial pathogenesis of periodontitis: keystones, pathobionts, and host response. Trends Immunol. 2014;35(1):3–11.
Graves D. Cytokines that promote periodontal tissue destruction. J Periodontol. 2008;79(8 Suppl):1585–91.
Yoneda M, Naka S, Nakano K, Wada K, Endo H, Mawatari H, Imajo K, Nomura R, Hokamura K, Ono M, et al. Involvement of a periodontal pathogen, Porphyromonas gingivalis on the pathogenesis of non-alcoholic fatty liver disease. BMC Gastroenterol. 2012;12:16.
Tervonen T, Oliver RC, Wolff LF, Bereuter J, Anderson L, Aeppli DM. Prevalence of periodontal pathogens with varying metabolic control of diabetes mellitus. J Clin Periodontol. 1994;21(6):375–9.
Puertas A, Magan-Fernandez A, Blanc V, Revelles L, O’Valle F, Pozo E, Leon R, Mesa F. Association of periodontitis with preterm birth and low birth weight: a comprehensive review. J Matern Fetal Neonatal Med. 2018;31(5):597–602.
Laugisch O, Johnen A, Maldonado A, Ehmke B, Burgin W, Olsen I, Potempa J, Sculean A, Duning T, Eick S. Periodontal pathogens and associated intrathecal antibodies in early stages of Alzheimer’s disease. J Alzheimers Dis. 2018;66(1):105–14.
Paraskevas KI. Smoking, periodontitis, and Buerger disease. Ann Vasc Surg. 2016;33:265.
Goronzy JJ, Weyand CM. Developments in the scientific understanding of rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2009;11(5):249.
Karlson EW, Deane K. Environmental and gene-environment interactions and risk of rheumatoid arthritis. Rheum Dis Clin N Am. 2012;38(2):405–26.
Wegner N, Lundberg K, Kinloch A, Fisher B, Malmstrom V, Feldmann M, Venables PJ. Autoimmunity to specific citrullinated proteins gives the first clues to the etiology of rheumatoid arthritis. Immunol Rev. 2010;233(1):34–54.
de Pablo P, Chapple IL, Buckley CD, Dietrich T. Periodontitis in systemic rheumatic diseases. Nat Rev Rheumatol. 2009;5(4):218–24.
Wegner N, Wait R, Sroka A, Eick S, Nguyen KA, Lundberg K, Kinloch A, Culshaw S, Potempa J, Venables PJ. Peptidylarginine deiminase from Porphyromonas gingivalis citrullinates human fibrinogen and alpha-enolase: implications for autoimmunity in rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2010;62(9):2662–72.
Engstrom M, Eriksson K, Lee L, Hermansson M, Johansson A, Nicholas AP, Gerasimcik N, Lundberg K, Klareskog L, Catrina AI, et al. Increased citrullination and expression of peptidylarginine deiminases independently of P. gingivalis and A. actinomycetemcomitans in gingival tissue of patients with periodontitis. J Transl Med. 2018;16(1):214.
Yamakawa M, Ouhara K, Kajiya M, Munenaga S, Kittaka M, Yamasaki S, Takeda K, Takeshita K, Mizuno N, Fujita T, et al. Porphyromonas gingivalis infection exacerbates the onset of rheumatoid arthritis in SKG mice. Clin Exp Immunol. 2016;186(2):177–89.
Munenaga S, Ouhara K, Hamamoto Y, Kajiya M, Takeda K, Yamasaki S, Kawai T, Mizuno N, Fujita T, Sugiyama E, et al. The involvement of C5a in the progression of experimental arthritis with Porphyromonas gingivalis infection in SKG mice. Arthritis Res Ther. 2018;20(1):247.
Clemente JC, Manasson J, Scher JU. The role of the gut microbiome in systemic inflammatory disease. BMJ. 2018;360:j5145.
Lin L, Zhang J. Role of intestinal microbiota and metabolites on gut homeostasis and human diseases. BMC Immunol. 2017;18(1):2.
De Luca F, Shoenfeld Y. The microbiome in autoimmune diseases. Clin Exp Immunol. 2019;195(1):74–85.
Horta-Baas G, Romero-Figueroa MDS, Montiel-Jarquin AJ, Pizano-Zarate ML, Garcia-Mena J, Ramirez-Duran N. Intestinal dysbiosis and rheumatoid arthritis: a link between gut microbiota and the pathogenesis of rheumatoid arthritis. J Immunol Res. 2017;2017:4835189.
Kato T, Yamazaki K, Nakajima M, Date Y, Kikuchi J, Hase K, Ohno H, Yamazaki K. Oral administration of porphyromonas gingivalis alters the gut microbiome and serum metabolome. mSphere. 2018;3(5):e00460–18.
Maeda Y, Kurakawa T, Umemoto E, Motooka D, Ito Y, Gotoh K, Hirota K, Matsushita M, Furuta Y, Narazaki M, et al. Dysbiosis contributes to arthritis development via activation of autoreactive T cells in the intestine. Arthritis Rheumatol. 2016;68(11):2646–61.
Lorenzo D, GianVincenzo Z, Carlo Luca R, Karan G, Jorge V, Roberto M, Javad P. Oral-gut microbiota and arthritis: is there an evidence-based axis? J Clin Med. 2019;8(10).
Pietiainen M, Liljestrand JM, Kopra E, Pussinen PJ. Mediators between oral dysbiosis and cardiovascular diseases. Eur J Oral Sci. 2018;126(Suppl 1):26–36.
Sato K, Takahashi N, Kato T, Matsuda Y, Yokoji M, Yamada M, Nakajima T, Kondo N, Endo N, Yamamoto R, et al. Aggravation of collagen-induced arthritis by orally administered Porphyromonas gingivalis through modulation of the gut microbiota and gut immune system. Sci Rep. 2017;7(1):6955.
van Venrooij WJ, van Beers JJ, Pruijn GJ. Anti-CCP antibodies: the past, the present and the future. Nat Rev Rheumatol. 2011;7(7):391–8.
Sakaguchi N, Takahashi T, Hata H, Nomura T, Tagami T, Yamazaki S, Sakihama T, Matsutani T, Negishi I, Nakatsuru S, et al. Altered thymic T-cell selection due to a mutation of the ZAP-70 gene causes autoimmune arthritis in mice. Nature. 2003;426(6965):454–60.
Naito M, Tominaga T, Shoji M, Nakayama K. PGN_0297 is an essential component of the type IX secretion system (T9SS) in Porphyromonas gingivalis: Tn-seq analysis for exhaustive identification of T9SS-related genes. Microbiol Immunol. 2019;63(1):11–20.
Shoji M, Sato K, Yukitake H, Kamaguchi A, Sasaki Y, Naito M, Nakayama K. Identification of genes encoding glycosyltransferases involved in lipopolysaccharide synthesis in Porphyromonas gingivalis. Mol Oral Microbiol. 2018;33(1):68–80.
Kawai T, Paster BJ, Komatsuzawa H, Ernst CW, Goncalves RB, Sasaki H, Ouhara K, Stashenko PP, Sugai M, Taubman MA. Cross-reactive adaptive immune response to oral commensal bacteria results in an induction of receptor activator of nuclear factor-kappaB ligand (RANKL)-dependent periodontal bone resorption in a mouse model. Oral Microbiol Immunol. 2007;22(3):208–15.
Hata H, Sakaguchi N, Yoshitomi H, Iwakura Y, Sekikawa K, Azuma Y, Kanai C, Moriizumi E, Nomura T, Nakamura T, et al. Distinct contribution of IL-6, TNF-alpha, IL-1, and IL-10 to T cell-mediated spontaneous autoimmune arthritis in mice. J Clin Invest. 2004;114(4):582–8.
Tsuda R, Ozawa T, Kobayashi E, Hamana H, Taki H, Tobe K, Sugiyama E, Iwamoto M, Imura J, Kishi H, et al. Monoclonal antibody against citrullinated peptides obtained from rheumatoid arthritis patients reacts with numerous citrullinated microbial and food proteins. Arthritis Rheumatol. 2015;67(8):2020–31.
Mukai T, Gallant R, Ishida S, Kittaka M, Yoshitaka T, Fox DA, Morita Y, Nishida K, Rottapel R, Ueki Y. Loss of SH3 domain-binding protein 2 function suppresses bone destruction in tumor necrosis factor-driven and collagen-induced arthritis in mice. Arthritis Rheumatol. 2015;67(3):656–67.
Matsuki T, Watanabe K, Fujimoto J, Miyamoto Y, Takada T, Matsumoto K, Oyaizu H, Tanaka R. Development of 16S rRNA-gene-targeted group-specific primers for the detection and identification of predominant bacteria in human feces. Appl Environ Microbiol. 2002;68(11):5445–51.
Ouhara K, Iwasaki Y, Kajiya M, Savitri IJ, Kitagawa M, Tokunaga N, Shintani T, Ogawa I, Hino T, Fujita T, et al. The differential expression of mgl mRNA by Porphyromonas gingivalis affects the production of methyl mercaptan. Oral Dis. 2015;21(5):626–33.
Andersson AF, Lindberg M, Jakobsson H, Backhed F, Nyren P, Engstrand L. Comparative analysis of human gut microbiota by barcoded pyrosequencing. PLoS One. 2008;3(7):e2836.
Caporaso JG, Kuczynski J, Stombaugh J, Bittinger K, Bushman FD, Costello EK, Fierer N, Pena AG, Goodrich JK, Gordon JI, et al. QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data. Nat Methods. 2010;7(5):335–6.
Edgar RC. Search and clustering orders of magnitude faster than BLAST. Bioinformatics. 2010;26(19):2460–1.
Ortiz P, Bissada NF, Palomo L, Han YW, Al-Zahrani MS, Panneerselvam A, Askari A. Periodontal therapy reduces the severity of active rheumatoid arthritis in patients treated with or without tumor necrosis factor inhibitors. J Periodontol. 2009;80(4):535–40.
Yoshitomi H, Sakaguchi N, Kobayashi K, Brown GD, Tagami T, Sakihama T, Hirota K, Tanaka S, Nomura T, Miki I, et al. A role for fungal {beta}-glucans and their receptor Dectin-1 in the induction of autoimmune arthritis in genetically susceptible mice. J Exp Med. 2005;201(6):949–60.
Shiomi A, Usui T, Ishikawa Y, Shimizu M, Murakami K, Mimori T. GM-CSF but not IL-17 is critical for the development of severe interstitial lung disease in SKG mice. J Immunol. 2014;193(2):849–59.
Nakajima M, Arimatsu K, Kato T, Matsuda Y, Minagawa T, Takahashi N, Ohno H, Yamazaki K. Oral administration of P. gingivalis induces dysbiosis of gut microbiota and impaired barrier function leading to dissemination of Enterobacteria to the liver. PLoS One. 2015;10(7):e0134234.
Dewhirst FE, Chien CC, Paster BJ, Ericson RL, Orcutt RP, Schauer DB, Fox JG. Phylogeny of the defined murine microbiota: altered Schaedler flora. Appl Environ Microbiol. 1999;65(8):3287–92.
Wymore Brand M, Wannemuehler MJ, Phillips GJ, Proctor A, Overstreet AM, Jergens AE, Orcutt RP, Fox JG. The altered Schaedler Flora: continued applications of a defined murine microbial community. ILAR J. 2015;56(2):169–78.
Olsen I, Yamazaki K. Can oral bacteria affect the microbiome of the gut? J Oral Microbiol. 2019;11(1):1586422.
Arimatsu K, Yamada H, Miyazawa H, Minagawa T, Nakajima M, Ryder MI, Gotoh K, Motooka D, Nakamura S, Iida T, et al. Oral pathobiont induces systemic inflammation and metabolic changes associated with alteration of gut microbiota. Sci Rep. 2014;4:4828.
Segata N, Haake SK, Mannon P, Lemon KP, Waldron L, Gevers D, Huttenhower C, Izard J. Composition of the adult digestive tract bacterial microbiome based on seven mouth surfaces, tonsils, throat and stool samples. Genome Biol. 2012;13(6):R42.
Pianta A, Arvikar S, Strle K, Drouin EE, Wang Q, Costello CE, Steere AC. Evidence of the immune relevance of Prevotella copri, a gut microbe, in patients with rheumatoid arthritis. Arthritis Rheumatol. 2017;69(5):964–75.
Kellermayer R. Fecal microbiota transplantation: great potential with many challenges. Transl Gastroenterol Hepatol. 2019;4:40.
Aggarwal R, Liao K, Nair R, Ringold S, Costenbader KH. Anti-citrullinated peptide antibody assays and their role in the diagnosis of rheumatoid arthritis. Arthritis Rheum. 2009;61(11):1472–83.
Vossenaar ER, Despres N, Lapointe E, van der Heijden A, Lora M, Senshu T, van Venrooij WJ, Menard HA. Rheumatoid arthritis specific anti-Sa antibodies target citrullinated vimentin. Arthritis Res Ther. 2004;6(2):R142–50.
Kinloch A, Tatzer V, Wait R, Peston D, Lundberg K, Donatien P, Moyes D, Taylor PC, Venables PJ. Identification of citrullinated alpha-enolase as a candidate autoantigen in rheumatoid arthritis. Arthritis Res Ther. 2005;7(6):R1421–9.
Masson-Bessiere C, Sebbag M, Girbal-Neuhauser E, Nogueira L, Vincent C, Senshu T, Serre G. The major synovial targets of the rheumatoid arthritis-specific antifilaggrin autoantibodies are deiminated forms of the alpha- and beta-chains of fibrin. J Immunol. 2001;166(6):4177–84.
Burkhardt H, Sehnert B, Bockermann R, Engstrom A, Kalden JR, Holmdahl R. Humoral immune response to citrullinated collagen type II determinants in early rheumatoid arthritis. Eur J Immunol. 2005;35(5):1643–52.
Suzuki A, Kochi Y, Shoda H, Seri Y, Fujio K, Sawada T, Yamada R, Yamamoto K. Decreased severity of experimental autoimmune arthritis in peptidylarginine deiminase type 4 knockout mice. BMC Musculoskelet Disord. 2016;17:205.
Yang Y, Dai M. Expression of PADI4 in patients with ankylosing spondylitis and its role in mediating the effects of TNF-alpha on the proliferation and osteogenic differentiation of human mesenchymal stem cells. Int J Mol Med. 2015;36(2):565–70.
Yahagi A, Saika T, Hirano H, Takai-Imamura M, Tsuji F, Aono H, Iseki M, Morita Y, Igarashi H, Saeki Y, et al. IL-6-PAD4 axis in the earliest phase of arthritis in knock-in gp130F759 mice, a model for rheumatoid arthritis. RMD Open. 2019;5(2):e000853.
Sipila KH, Ranga V, Rappu P, Mali M, Pirila L, Heino I, Jokinen J, Kapyla J, Johnson MS, Heino J. Joint inflammation related citrullination of functional arginines in extracellular proteins. Sci Rep. 2017;7(1):8246.
Catrina AI, Ytterberg AJ, Reynisdottir G, Malmstrom V, Klareskog L. Lungs, joints and immunity against citrullinated proteins in rheumatoid arthritis. Nat Rev Rheumatol. 2014;10(11):645–53.
Taubman MA, Valverde P, Han X, Kawai T. Immune response: the key to bone resorption in periodontal disease. J Periodontol. 2005;76(11 Suppl):2033–41.
Miao CG, Yang YY, He X, Li XF, Huang C, Huang Y, Zhang L, Lv XW, Jin Y, Li J. Wnt signaling pathway in rheumatoid arthritis, with special emphasis on the different roles in synovial inflammation and bone remodeling. Cell Signal. 2013;25(10):2069–78.
Gully N, Bright R, Marino V, Marchant C, Cantley M, Haynes D, Butler C, Dashper S, Reynolds E, Bartold M. Porphyromonas gingivalis peptidylarginine deiminase, a key contributor in the pathogenesis of experimental periodontal disease and experimental arthritis. PLoS One. 2014;9(6):e100838.