Heterogeneity of virulence factors among Porphyromonas gingivalis clinical isolates from patients with chronic generalized periodontitis

封面

如何引用文章

全文:

详细

The development of chronic generalized periodontitis occurs due to a combination of a several causes, among which the leading role is assigned to periodontal pathogens, which include P. gingivalis. Among P. gingivalis virulence factors, the polysaccharide capsule, fimbria proteins, cysteine proteases, and hemagglutinins are of special importance. The study was aimed to investigate the prevalence of specific virulence genes and identify a virulent genotype among P. gingivalis isolates found in patients with severe chronic generalized periodontitis (CGP). 41 patients (27 women and 14 men, average age 43.9±1.5 years) were examined, of which main and control group consisted of 22 patients with severe CGP and 19 patients without inflammatory periodontal diseases, respectively. The PCR data allow to consider type II fimbria (FimA II), arginine-dependent type A protease (RghA) and lysine-dependent protease (Kgh) as specific markers for the detection of more virulent P. gingivalis strains. It was found that in St. Petersburg, the following P. gingivalis genotypes predominate among patients with severe CGP: fimA II:kg:rghA, fimA II:kgh and fimA II:rghA. In addition, it has been demonstrated that virulent genotypes are detected to a small extent in P. gingivalis isolates from healthy control group patients. The identification of P. gingivalis strains with a more prominent pathogenic potential and the detection of their virulent genotypes is of great practical importance, in the future allowing to develop advanced effective methods for disease prevention to be used in a personalized medicine strategy. The results obtained are also of high importance due to the recorded variability in the circulation of P. gingivalis strain genotypes in various worldwide regions.

作者简介

I. Koroleva

St. Petersburg State University; Institute of Experimental Medicine

Email: e.michailova@spbu.ru

PhD (Biology), Associate Professor, Department of Fundamental Problems of Medicine and Medical Technologies; Senior Researcher, Department of Molecular Microbiology

俄罗斯联邦, St. Petersburg; St. Petersburg

Ekaterina Mikhailova

St. Petersburg State University

编辑信件的主要联系方式.
Email: e.michailova@spbu.ru

DSc (Medicine), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Therapeutic Dentistry

俄罗斯联邦, St. Petersburg

K. Privalova

Pavlov First St. Petersburg State Medical University

Email: e.michailova@spbu.ru

Resident of the Department of Oral and Maxillofacial Surgery and Surgical Dentistry

俄罗斯联邦, St. Petersburg

L. Ermolaeva

St. Petersburg State University

Email: e.michailova@spbu.ru

DSc (Medicine), Professor, Head of the Therapeutic Dentistry Department

俄罗斯联邦, St. Petersburg

S. Tumanova

St. Petersburg State University

Email: e.michailova@spbu.ru

PhD (Medicine), Associate Professor, Associate Professor of the Department of Therapeutic Dentistry

俄罗斯联邦, St. Petersburg

A. Suvorov

St. Petersburg State University; Institute of Experimental Medicine

Email: e.michailova@spbu.ru

RAS Corresponding Member, DSc (Medicine), Professor, Head of the Fundamental Problems of Medicine and Medical Technologies Department; Head of the Molecular Microbiology Department

俄罗斯联邦, St. Petersburg; St. Petersburg

参考

  1. Фукс Е.И., Карева Ю.А., Гализина О.А., Таболина Е.С. Современные аспекты этиологии и патогенеза заболеваний пародонта // Российский медико-биологический вестник им. академика И.П. Павлова. 2013. № 3. С. 153–159. [Fuchs E.I., Kareva Yu.A., Galizina O.A., Tabolina E.S. Modern aspects of the etiology and pathogenesis of periodontal diseases. Rossiiskii mediko-biologicheskii vestnik imeni akademika I.P. Pavlova = I.P. Pavlov Russian Medical Biological Herald, 2013, no. 3, pp. 15–39. (In Russ.)]
  2. Царев В.Н., Николаева Е.Н., Ипполитов Е.В. Пародонтопатогенные бактерии — основной фактор возникновения и развития пародонтита // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2017. № 5. С. 101–112. [Tsarev V.N., Nikolaeva E.N., Ippolitov E.V. Periodontopathogenic bacteria — the main factor in the occurrence and development of periodontitis. Zhurnal mikrobiologii, epidemiologii i immunobiologii = Journal of Microbiology, Epidemiology and Immunobiology, 2017, no. 5, pp. 101–112. (In Russ.)] doi: 10.36233/0372-9311-2017-5-101-112
  3. Ally N., Whisstock J.C., Sieprawska-Lupa M., Potempa J., Le Bonniec B.F., Travis J., Pike R.N. Characterization of the specificity of arginine-specific gingipains from Porphyromonas gingivalis reveals active site differences between different forms of the enzymes. Biochemistry, 2003, vol. 42, no. 40, pp. 11693–11700. doi: 10.1021/bi0349726
  4. Amano A., Kuboniwa M., Nakagawa I., Akiyama S., Morisaki I., Hamada S. Prevalence of specific genotypes of Porphyromonas gingivalis fimA and periodontal health status. J. Dent. Res., 2000, vol. 79, no. 9, pp. 1664–1668. doi: 10.1177/00220345000790090501
  5. Bostanci N., Belibasakis G.N. Porphyromonas gingivalis: an invasive and evasive opportunistic oral pathogen. FEMS Microbiol. Lett., 2012, vol. 333, no. 1, pp. 1–9. doi: 10.1111/j.1574-6968.2012.02579.x
  6. Enersen M., Nakano K., Amano A. Porphyromonas gingivalis fimbriae. J. Oral. Microbiol., 2013, vol. 5. doi: 10.3402/jom.v5i0.20265
  7. Evans R.T., Klausen B., Ramamurthy N.S., Golub L.M., Sfintescu C., Genco R.J. Periodontopathic potential of two strains of Porphyromonas gingivalis in gnotobiotic rats. Arch. Oral. Biol., 1992, vol. 37, no. 10, pp. 813–819. doi: 10.1016/0003-9969(92)90115-o
  8. Haffajee A.D., Socransky S.S., Patel M.R., Song X. Microbial complexes in supragingival plaque. Oral. Microbiol. Immunol., 2008, vol. 23, no. 3, pp. 196–205. doi: 10.1111/j.1399-302X.2007.00411.x
  9. Hajishengallis G., Darveau R.P., Curtis M.A. The keystone-pathogen hypothesis. Nat. Rev. Microbiol., 2012, vol. 10, no. 10, pp. 717–725. doi: 10.1038/nrmicro2873
  10. Hajishengallis G., Lamont R.J. Beyond the red complex and into more complexity: the polymicrobial synergy and dysbiosis (PSD) model of periodontal disease etiology. Mol. Oral Microbiol., 2012, vol. 27, no. 6, pp. 409–419. doi: 10.1111/j.2041-1014.2012.00663.x
  11. Hajishengallis G., Diaz P.I. Porphyromonas gingivalis: Immune subversion activities and role in periodontal dysbiosis. Curr. Oral Health. Rep., 2020, vol. 7, no. 1, pp. 12–21. doi: 10.1007/s40496-020-00249-3
  12. How K.Y., Song K.P., Chan K.G. Porphyromonas gingivalis: an overview of periodontopathic pathogen below the gum line. Front. Microbiol., 2016, vol. 7: 53. doi: 10.3389/fmicb.2016.00053
  13. Igboin C.O., Griffen A.L., Leys E.J. Porphyromonas gingivalis strain diversity. J. Clin. Microbiol., 2009, vol. 47, no. 10, pp. 3073–3081. doi: 10.1128/JCM.00569-09
  14. Inaba H., Nakano K., Kato T., Nomura R., Kawai S., Kuboniwa M., Ishihara K., Ooshima T., Amano A. Heterogenic virulence and related factors among clinical isolates of Porphyromonas gingivalis with type II fimbriae. Oral. Microbiol. Immunol., 2008, vol. 23, no. 1, pp. 29–35. doi: 10.1111/j.1399-302X.2007.00386.x
  15. Kuboniwa M., Lamont R.J. Subgingival biofilm formation. Periodontol. 2000, 2010, vol. 52, no. 1, pp. 38–52. doi: 10.1111/j.1600-0757.2009.00311.x
  16. Laine M.L., van Winkelhoff A.J. Virulence of six capsular serotypes of Porphyromonas gingivalis in a mouse model. Oral. Microbiol. Immunol., 1998, vol. 13, no. 5, pp. 322–532. doi: 10.1111/j.1399-302x.1998.tb00714.x
  17. Marsh F.D. Dental plaque as a biofilm and a microbial community — implications for health and disease. BMC Oral Health., 2006, vol. 6 (suppl. 1), p. S14. doi: 10.1186/1472-6831-6-S1-S14
  18. Mikhaylova E.S., Lashchenov P.V., Koroleva I.V. Clinical and microbiological assessment of periodontal tissues in patients with type 2 diabetes mellitus. J. Intern. Pharm. Research., 2019, vol. 11, no. 4, pp. 831–840.
  19. Missailidis C.G., Umeda J.E., Ota-Tsuzuki C., Anzai D., Mayer M.P. Distribution of fimA genotypes of Porphyromonas gingivalis in subjects with various periodontal conditions. Oral Microbiol. Immunol., 2004, vol. 19, pp. 224–229. doi: 10.1111/j.1399-302X.2004.00140.x
  20. Mysak J., Podzimek S., Sommerova P., Lyuya-Mi. Y., Bartova J., Janatova T., Prochazkova J., Duskova J. Porphyromonas gingivalis: major periodontopathic pathogen overview. J. Immunol. Res., 2014, vol. 2014: 476068. doi: 10.1155/2014/476068
  21. Olsen I., Lambris J.D., Hajishengallis G. Porphyromonas gingivalis disturbs host-commensal homeostasis by changing complement function. J. Oral Microbiol., 2017, vol. 9, no. 1: 1340085. doi: 10.1080/20002297.2017.1340085
  22. Ozmeriç N., Preus N.R., Olsen I. Genetic diversity of Porphyromonas gingivalis and its possible importance to pathogenicity. Acta Odontol. Scand., 2000, vol. 58, no. 4, pp. 83–87. doi: 10.1080/000163500429190
  23. Rodrigues R.S., Silveira V.R., Rego R.O. Analysis of Porphyromonas gingivalis fimA genotypes in severe periodontitis patients. Braz. Oral Res., 2020, vol. 34: e090. doi: 10.1590/1807-3107bor-2020.vol34.0090
  24. Socransky S.S., Haffajee A.D., Cugini M.A., Smith C., Kent R.L.Jr. Microbial complexes in subgingival plaque. J. Clin. Periodontol., 1998, vol. 25, no. 2, pp. 134–144. doi: 10.1111/j.1600-051x.1998.tb02419.x
  25. Yoshino T., Laine M.L., van Winkelhoff A.J., Dahl G.Genotype variation and capsular serotypes of Porphyromonas gingivalis from chronic periodontitis and periodontal abscesses. FEMS Microbiol. Lett., 2007, vol. 270, no. 1, pp. 75–81. doi: 10.1111/j.1574 6968.2007.00651.x
  26. Umeda J.E., Missailidis C., Longo P.L., Anzai D., Wikström M., Mayer M.P. Adhesion and invasion to epithelial cells by fimA genotypes of Porphyromonas gingivalis. Oral Microbiol. Immunol., 2006, vol. 21, no. 6, pp. 415–419. doi: 10.1111/j.1399-302X.2006.00312.x
  27. Wang P.L., Ohura K. Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide signaling in gingival fibroblasts-CD14 and Toll-like receptors. Crit. Rev. Oral Biol. Med., 2002, vol. 13, no. 2, pp. 132–142. doi: 10.1177/154411130201300204
  28. Xu W., Zhou W., Wang H., Liang S. Roles of Porphyromonas gingivalis and its virulence factors in periodontitis. Adv. Protein. Chem. Struct. Biol., 2020, vol. 120, pp. 45–84. doi: 10.1016/bs.apcsb.2019.12.001

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Figure 1. Complaints from patients in the main and control groups

下载 (149KB)
索引源数据
3. Figure 2. OHI-S, CPITN, Silness-Loe, PMA (%) и BOP (%) index rates in patients of the main and control groups

下载 (82KB)
索引源数据
4. Figure 3. Frequency of P. gingivalis occurrence in periodontal pockets/gingival sulcus in patients of the main and control groups

下载 (77KB)
索引源数据
5. Figure 4. Prevalence of fimbriae types I, II and IV genes (fimA I, fimA II and fimA IV) among P. gingivalis isolates in patients of the main and control groups

下载 (60KB)
索引源数据
6. Figure 5. Prevalence of lysine-dependent protease (kgh) and arginine-dependent protease type A (rghA) genes among P. gingivalis isolates in patients of the main and control groups

下载 (59KB)
索引源数据

版权所有 © Koroleva I.V., Mikhailova E.S., Privalova K.A., Ermolaeva L.A., Tumanova S.A., Suvorov A.N., 2024

Creative Commons License
此作品已接受知识共享署名 4.0国际许可协议的许可

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».