Naukowcy zastanawiają się, jak patogen Porphyromonas gingivalis przyczynia się do wywołania przewlekłego zapalenia w organach całego organizmu

Według naukowców z University of Pennsylvania bakteria Porphyromonas gingivalis jest zdolna do zachwiania równowagi flory bakteryjnej, czyli wywołania dysbiozy. Zastosowanie ma tutaj znana z ekologii teoria gatunków zwornikowych (keystone species), która mówi, że niektóre z nich mogą wywoływać bardzo duży wpływ na pozostałe organizmy przy relatywnie małej liczbie zaangażowanych mikrobów. Naukowcy podejrzewają, że gatunki zwornikowe mogą grać znaczącą rolę w etiologii wielu chorób o podłożu zapalnym, np. IBS (zespołu jelita drażliwego), raka okrężnicy czy miażdżycy.

W opisywanym przypadku Porphyromonas gingivalis może zasiedlać jamę ustną w proporcjonalnie małej liczbie, ale obecność tej bakterii wpływa na cały ekosystem mikrobiologiczny w organizmie gospodarza. Badacze zauważyli też, że mimo iż ta bakteria jest uznawana za sprawcę zapalenia przyzębia, to okazuje się, że nie jest w stanie samodzielnie wywołać zniszczeń w tkankach okalających zęby. Patomechanizm polega na tym, że obecność P. gingivalis dezorganizuje działanie układu odpornościowego gospodarza i umożliwia innym bakteriom zasiedlającym te tkanki niekontrolowane namnażanie się i niszczenie tkanek przyzębia.

Jednocześnie, w wyniku toczącego się stanu zapalnego, powstają substancje uboczne, które są pożywieniem dla całych kolonii mikrobów będących w dysbiozie. To wzmaga działanie tych bakterii i pogłębia stan zapalny, co jest swoistym błędnym kołem zaostrzającym periodontitis. Jednocześnie mediatory stanu zapalnego przedostają się do krwiobiegu i podtrzymują przewlekłe zapalenie w odległych narządach.

Autorzy opisywanego badania postanowili sprawdzić na poziomie molekularnym, jak przebiega ten proces. Zespół naukowców wziął pod lupę neutrofile, które są pierwszą linią obrony w ataku na tkanki przyzębia. Opierając się na poprzednich badaniach, skupiono się na funkcji receptorów C5aR (receptor związany z układem dopełniacza) i TLR2 (toll-like receptor 2). Doświadczenie przeprowadzono na dwóch grupach myszy. W pierwszej grupie zablokowano jeden z receptorów w neutrofilach, w drugiej grupie neutrofile pozostawiono bez zmian. Następnie obydwu grupom zaaplikowano bakterie P. gingivalis. Okazało się, że w grupie z zablokowanymi receptorami bakterie nie były w stanie przeprowadzić ataku, a komórki gospodarza z łatwością zwalczały infekcję. Natomiast w przypadku normalnych myszy infekcja rozwinęła się pełnoobjawowo. W obrazie mikroskopowym odkryto, że badana bakteria powoduje, iż receptory TLR2 i C5aR zbliżają się fizycznie do siebie, co może świadczyć o tym, że patogen musi aktywować jednocześnie obydwa te receptory, aby utrzymywać korzystny dla dysbiozy stan zapalny. Dalsze badania na poziomie molekularnym pokazały, że połączenie receptorów TLR2 z C5aR powoduje rozpad białka MyD88, które w normalnych warunkach pomaga w zwalczaniu infekcji. Dodatkowo (w innej ścieżce reakcji) bakteria aktywuje enzym PI3K, który także nasila reakcję zapalną i blokuje neutrofilom możliwość fagocytozy bakterii. Blokowanie tego enzymu w warunkach doświadczalnych przywróciło układowi odpornościowemu możliwość zwalczania obserwowanej bakterii.

Badanie pokazuje, jak wyrafinowane metody stosuje bakteria Porphyromonas gingivalis, aby pobudzać układ immunologiczny do podtrzymywania stanu zapalnego, który jest korzystny dla mnożenia bakterii, i jednocześnie rozbrajać kluczowe elementy białych krwinek, pozbawiając ich możliwości eliminowania patogenów. Odkrycie to może mieć znaczenie dla przyszłych badań nad terapią zapalenia przyzębia, które potęguje stan zapalny w innych, odległych tkankach.