Хроническое воспаление является заметным глобальным бременем для здоровья, причем более 50% всех смертей обусловлены заболеваниями, связанными с воспалением.
Пародонтит является шестым по распространенности заболеванием в мир. Это микробно-ассоциированное хроническое воспалительное заболевание, приводящее к разрушению тканей пародонта и потере зубов. Местные и системные клеточные механизмы связывают заболевания пародонта с сопутствующими воспалительными заболеваниями. Постоянное воздействие патогенных микроорганизмов при нелеченом пародонтите приводит к хроническому воспалению, которое усугубляет системные заболевания, такие как сердечно-сосудистые, желудочно-кишечные (ЖКТ) и нейродегенеративные заболевания, а также диабет.
Персонализированная пародонтологическая медицина стремится объединить геномную информацию, факторы окружающей среды и диагностические тесты, чтобы обеспечить прецизионное лечение как полости рта, так и всего организма в целом. Таким образом, для решения проблемы локального и системного бремени пародонтита очень важны биомаркеры, полностью отражающие этиологию и прогрессирование заболевания.
При развитии воспаления пародонта иммунные клетки хозяина мигрируют к слизистой оболочке полости рта и, стимулируемые дисбиотической микробиотой полости рта, дегранулируют и/или подвергаются апоптозу, высвобождая свое внутриклеточное содержимое. В частности, полиморфноядерные лейкоциты (нейтрофилы) трансмигрируют в пародонтальную борозду и выделяют свое содержимое в жидкость десневой борозды.
Одним из человеческих ферментов, выделяемых активированными нейтрофилами, является β-глюкуронидаза (GUS), активность которой служит показателем дегрануляции нейтрофилов. GUS человека - это экзогликозидаза, гидролизующая терминальную глюкуроновую кислоту (GlcA) с нередуцирующего конца полисахаридов и репортерных субстратов. В здоровом состоянии GUS необходим для оборота GlcA-содержащих гликозаминогликанов и гомеостаза внеклеточного матрикса. Однако при пародонтите GUS способствует деградации внеклеточного матрикса и воспалению пародонта. Активность GUS в GCF или слюне используется в качестве индикатора развития заболеваний пародонта с 1980-х годов.
Долгое время считалось, что активность GUS, используемая в качестве биомаркера пародонтита, возникает исключительно благодаря ферменту человека. Однако недавние сообщения показали, что микробиом ЖКТ человека содержит совокупность уникальных микробных GUS-ферментов с различной ферментативной активностью, включая переработку репортерных субстратов и полисахаридов. Учитывая, что микробная стимуляция является ключевой в возникновении и развитии воспаления пародонта, мы предположили, что бактериальные GUS-ферменты вносят свой вклад в этот биомаркер пародонтита. Эта гипотеза опровергает догму о том, что активность GUS в клинических образцах полости рта обусловлена только иммунными клетками хозяина, и, если она будет подтверждена, расширит наши представления об этиологии заболеваний пародонта.
В данной работе мы составили первый атлас микробных GUS-белков в микробиоме полости рта человека и показали, что он состоит из 53 уникальных ферментов. Структурная и функциональная характеристика GUS-ферментов из родов, ассоциированных с пародонтитом, позволяет выявить уникальные особенности, влияющие на разнообразную активность. Мы показали, что ферменты GUS из микроорганизмов полости рта превосходят ферменты человека по обработке репортерного субстрата, используемого в качестве биомаркера заболеваний пародонта. Мы также продемонстрировали, что микробные GUS-ферменты действуют на полисахариды, подобные тем, которые содержатся в соединительной ткани пародонта, и значительно активнее человеческого белка при значениях рН, соответствующих пародонтиту. Наконец, используя ингибитор, селективный для микробных ферментов GUS, мы показали, что активность GUS снижается в клинических образцах, полученных от людей с нелеченым пародонтитом, и что степень ингибирования напрямую связана с тяжестью пародонтита.
Таким образом, полученные нами результаты свидетельствуют о том, что микробные ферменты вносят существенный вклад в активность GUS при пародонтите и что эта активность возрастает по мере прогрессирования заболевания. Эти результаты расширяют наши представления о воспалении пародонта, указывая на наличие микробного компонента, связанного с этим заболеванием, и позволяют создать простой диагностический инструмент, способный стратифицировать лиц, подверженных риску развития пародонтита. Полученные в ходе этих исследований выводы заставляют обратить внимание на возможность использования микробных GUS в качестве лекарственных мишеней для лечения пародонтита.
