ASSOCIATIONS BETWEEN PERIODONTAL MICROBIOTA AND METABOLIC MARKERS AMONG THE NENETS IN ARCTIC RUSSIA

Abstract

Introduction: Classical risk factors do not fully explain the development of cardiovascular diseases, diabetes mellitus and metabolic syndrome. Recent studies have reported associations between periodontal diseases and metabolic disturbances, although the data from Russia is scarce. Aim: To study associations between the periodontal microbiota and the main markers of metabolism among the Nenets permanently living on the Vaygach island, Arctic Russia. Methods: Oral hygiene, intensity of gingival inflammation, DNA of the main periodontal pathogens and blood concentrations of cholesterol, triglycerides, glucose and lactate were assessed in 48 individuals. Mann-Whitney tests, correlation analysis and multivariable logistic regression analysis were used to study associations between the studies variables Results: Oral hygiene in the examined subjects was good - 1,0 (0.3; 1.0), and there was little inflammation in the gum tissues - 0.0 % (0.0; 15.0). In 54.2 % of the study participants no periodontal pathogens with clinically relevant concentrations were detected while in 45.8 % from 1 to 5 periodontal pathogens at a clinically relevant concentration were found. The total cholesterol rate in blood serum was 5.1 (4.5; 5.9) mmol/L, triglycerides 1,3 (1.1; 2.7) mmol/L, glucose 4,9 (4.2; 5.4) and lactate 4.8 (3.8; 6.0). Positive correlation was observed between total cholesterol and the OHI-S score (rs = 0.681, p = 0.003). No other associations were found. Conclusions: Complex associations between periodontal microbiota and metabolic markers described in the literature warrant further research in Arctic settings aimed at identifying additional triggers for the development of vascular events.

Full Text

Введение Классическими факторами риска развития сердечно-сосудистой патологии являются артериальная гипертензия, отягощенная наследственность, нарушение липидного обмена, сахарный диабет, табакокурение, метаболический синдром, при этом данные факторы объясняют лишь от 50 до 70 % сосудистых событий [15]. По отдельным данным, заболевания пародонта увеличивают риск развития сердечно-сосудистых событий на 19 %, увеличение относительного риска достигает 44 % в популяции лиц старше 65 лет [17]. В то же время вышеперечисленные факторы являются общими в развитии и самой стоматологической патологии. Общие факторы риска, относящиеся к образу жизни, изучены также в отношении сахарного диабета и заболеваний пародонта. Причем имеется двусторонняя связь между данными заболеваниями: пациенты с неконтролируемым диабетом имеют трехкратно больший риск развития тяжелого пародонтита, в то время как нелеченый пародонтит нарушает гликемический баланс [20]. Предложенная в настоящее время метаболическая гипотеза построена на выявлении параллельных изменений липидного спектра и других показателей метаболизма у пациентов с пародонтальными заболеваниями и метаболическим синдромом [1, 22]. Существующие данные указывают на влияние стоматологической патологии, вызванной специфичными микроорганизмами полости рта и их ассоциациями, на развитие общего воспалительного ответа [7, 15, 24]. Так, пародонтит, являясь постоянным потенциальным источником инфекции, рассматривается как самостоятельный фактор риска развития атеросклероза, артериальной гипертензии, инсульта, ишемической болезни сердца, респираторных заболеваний, патологии эндокринной и репродуктивной системы, а также опорно-двигательного аппарата [10]. При этом сам пародонт и его структуры являются чувствительными к воздействию факторов, формирующих проатеро-генный спектр метаболических нарушений [1]. За возникновение и развитие воспалительных заболеваний пародонта наиболее ответственными являются следующие микроорганизмы: Aggregatibacte ractinomycetemcomitans, Porphyromonasgingivalis, Pievotellaintermedia, Tanneiellaforsythia, Fusobacterium nucleatum, Peptostreptococcusmicros, Wollinellarecta, Treponemadenticola [7, 8, 24], часть которых известны как компоненты «оранжевого» и «красного» комплекса пародонтопатогенов по Сокранскому [9]. В связи с этим цель нашего пилотного исследования - анализ взаимосвязи микробиоты пародонта и основных маркёров метаболизма у коренного этноса Арктики (ненцы) в условиях постоянного островного проживания. Методы Дизайн исследования - сплошное поперечное популяционное исследование коренного этноса, проживающего на острове Вайгач (70°0Г с. ш. 59°33' в. д.), выполненное во время комплексной на учной экспедиции (июль 2019) в рамках финансирования гранта РФФИ, проект № 18-00-00814-КОМФИ (18-00-00478). Критериями включения в исследование явились этническая принадлежность к ненцам (четвертое поколение включительно); постоянное островное проживание в Арктике (остров Вайгач); наличие добровольного информированного согласия на участие в исследовании. Критерии исключения из исследования - отказ от участия в исследовании; принадлежность к другим этносам и метисы. Исследование представляло собой комплексное междисциплинарное клинико-лабораторное исследование гомеостаза 48 ненцев, постоянно проживающих на о. Вайгач, и включало в себя получение информированного согласия, анкетирование участников исследования, стоматологический осмотр, молекулярно-генетический анализ с использованием аллель-специфичных праймеров, анализ основных лабораторных маркеров метаболизма. Сбор анамнестических и биологических данных выполнен в соответствии с правилами международного стандарта GCP Протокол исследования одобрен локальным этическим комитетом СГМУ (протокол № 03/5 от 27.05.2015 г.). Всем обследуемым был проведен стоматологический осмотр с определением уровня гигиены полости рта по Oral Hygiene Index Simplified - OHI-S [11] и интенсивности воспаления тканей десны по индексу Papillary, Marginaland Attached gingiva index - PMA [2]. Во время осмотра осуществлялся забор содержимого из пародонтального кармана и десне -вой борозды стерильной гладилкой. Для детекции и количественного определения ДНК возбудителей инфекций пародонта Aggregatibacteractinomycete mcomitans (A.a.), Porphyromonasgingivalis (P.g.), Porphyromonasendodontalis (Pen.), Treponemadenticola (T.d.), Tannerellaforsythia (T.f.), Prevotellaintermedia (Pin.), Fusobacterium nucleatum (F.n.) в биологическом материале методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) использовался набор реагентов «Дентоскрин» в режиме реального времени (Real-time PCR) на амплификаторе Real-time CFX96. До транспортировки полученные биообразцы замораживались и хранились при температуре -40 °С. Для оценки основных показателей метаболического профиля крови использовались уровни лактата, глюкозы, триглицеридов, общего холестерина с определением на портативном анализаторе крови «Аккутренд Плюс» (RocheDiagnostics, Германия). Для анализа использовалась небольшая капля капиллярной крови. Данный вид анализа выполнялся непосредственно после прокола пальца исследуемого, время выполнения анализа - от 12 секунд для глюкозы до 180 секунд для общего холестерина и триглицеридов. Для статистической обработки результатов использовали пакет STATA 13.1. Качественные переменные представлены в виде количества наблюдений (n) и доли (%), количественные в виде медианы (Md) и первого и третьего квартилей (Q1; Q3). Для срав 37 Оригинальные статьи Экология человека 2021, № 8, с. 36-41 нения средних использовался непараметрический критерий Манна - Уитни в связи с ненормальным распределением количественных признаков. Применялся корреляционный анализ Спирмена, а также скорректированный и нескорректированный логистический регрессионный анализ для поиска взаимосвязей между переменными. Критический уровень статистической значимости составил р < 0,05. Результаты Средний возраст обследованных составил 21,0 (10,0; 45,0) года. Среди участников 21 (43,8 %) мужчина и 27 (56,2 %) женщин. По результатам OHI-S, уровень гигиены полости рта у обследованных был хорошим - 1,0 (0,3; 1,0), а медиана PMA составила 0,0 % (0,0; 15,0), что свидетельствовало об отсутствии воспаления в тканях десны, причем не было выявлено статистически значимой межгрупповой разницы в данных показателях среди участников в зависимости от наличия пародонтопатогена (р = 0,552 и p = 0,922 соответственно). По данным молекулярно-генетического анализа содержимого пародонтальных карманов и десневой борозды, у 26 (54,2 %) обследованных не выявлено ни одного пародонтопатогена в клинически значимой концентрации, у 22 (45,8 %) выявлено от 1 до 5 пародонтопатогенов. В табл. 1 представлена частота встречаемости основных пародонтопатогенов. Таблица 1 Частотный анализ выявления пародонтопатогенов у коренного этноса, n (%) Пародонтопатоген A.a. Rg. Ren. T.d. T.f. Rin. Fn. Не выявлен или выявлен в клинически не значимой концентрации 38 (79,2) 40 (83,3) 47 (97,9) 44 (91,7) 39 (81,2) 38 (79,2) 34 (70,8) Выявлен в клинически значимой концентрации 10 (20,8) 8 (16,7) 1 (2,1) 4 (8,3) 9 (18,8) 10 (20,8) 14 (29,2) Показатель общего холестерина в сыворотке крови участников составил 5,1 (4,5; 5,9) ммоль/л, триглицеридов 1,3 (1,1; 2,7) ммоль/л, глюкозы 4,9 (4,2; 5,4), лактата 4,8 (3,8; 6,0), что укладывалось в референтные значения физиологической нормы, за исключением показателя лактата. Выполнено сравнение значений (Md) показателей метаболического профиля крови, которое не показало статистически значимых различий у обследованных в зависимости от детекции пародонтопатогена в клинически значимой концентрации (табл. 2). Для выявления возможной взаимосвязи основных маркеров метаболического и пародонтального статуса был проведен корреляционный анализ Спирмена. В качестве переменных были выбраны следующие показатели: наличие пародонтопатогенов в клинически значимой концентрации, PMA, OHI-S, общий холестерин, триглицериды, глюкоза и лактат (табл. 3). В результате проведения корреляционного анализа была выявлена положительная статистически значимая взаимосвязь между общим холестерином и индексом гигиены полости рта (rs = 0,681, р = 0,003). Статистически значимой корреляционной взаимосвязи между остальными показателями (наличие пародонтопатогенов в клинически значимой концентрации, PMA, OHI-S, общий холестерин, триглецириды, глюкоза, лактат) установлено не было. Таблица 3 Взаимосвязь пародонтологических и метаболических показателей у представителей коренного этноса Переменные Количество пародонтопатогенов, выявленных в клинически значимой концентрации RMA OHI-S Общий холестерин r=-0,325 р = 0,085 r=0,374 р = 0,126 r=0,681 fs=0,003 Триглицериды r=0,256 р=0,188 r=0,025 р^0,922 r=-0,009 р=0,974 Глюкоза r=-0,006 р = 0,978 rs-0,114 р=0,663 r=-0,275 р=0,303 Лактат rs-0,011 р=0,958 r=0,046 р^0,856 r=0,091 р^0,728 Примечание. * - р рассчитывалось с помощью корреляции Спирмена. Был проведен логистический регрессионный анализ с целью изучения взаимосвязи демографических характеристик (пол, возраст) и количества пародонтопатогенов (табл. 4). Взаимосвязи между вышеупомянутыми показателями он не выявил. Обсуждение результатов Проведенный анализ микробиоты пародонта у представителей коренного этноса арктического региона Российской Федерации (ненцы), постоянно проживающих на островной территории, показал частоту встречаемости основных пародонтопатогенов и их связь с состоянием пародонтального статуса и основными маркерами метаболизма. Несомненно, детекция того или иного пародон- Таблица 2 Основные показатели метаболического профиля у представителей коренного этноса в зависимости от наличия пародонтопатогена в клинически значимой концентрации, Md (Qp Q3) Показатель крови Наличие пародонтопатогена в клинически не значимой концентрации Наличие пародонтопатогена в клинически значимой концентрации р-уровень Общий холестерин 5,2 (4,6;6,2) 5,6 (4,1;5,3) 0,077 Триглицериды 1,2 (1,2;2,1) 1,7 (1,1;2,7) 0,334 Глюкоза 5,1 (4,2;5,5) 4,9 (4,2;5,3) 1,000 Лактат 5,0 (3,7;6,0) 4,8 (3,8;6,0) 0,883 Примечание. р рассчитывалось с помощью критерия Манна - Уитни. 38 Ekologiya cheloveka (Human Ecology) 2021, 8, pp. 36-41 Original Articles Таблица 4 Взаимосвязь демографических характеристик и наличия пародонтопатогенов в клинически значимой концентрации у представителей коренного этноса Нескорректированный Скорректированный ОШ 95 % ДИ p-уровень ОШ 95 % ДИ p-уровень Возраст, годы 1,00 0,95-1,06 0,872 1,00 0,95-1,07 0,772 Пол Мужской Референтный Референтный Женский 2,19 0,36-13,2 0,394 2,28 0,37-14,2 0,377 Примечания: ОШ - отношение шансов; 95 % ДИ - 95 % доверительный интервал; зависимая переменная - наличие пародон-топатогена в клинически значимой концентрации. топатогена не является основным критерием для постановки диагноза пародонтального заболевания, но существует ряд микроорганизмов, в большей или меньшей степени вовлеченных в этиологию, патогенез и тяжесть течения заболеваний пародонта. Выполненный нами частотный анализ показал, что наиболее часто в исследуемой группе коренного этноса встречается F.n., который, не являясь пародонтопатогеном первого порядка, играет важную роль в возникновении как интраоральных воспалительных заболеваний, так и экстраоральной патологии (неблагоприятные исходы беременности, сердечно-сосудистые события и заболевания желудочно-кишечного тракта, ревматоидный артрит, инфекции дыхательных путей, синдром Лемьера, болезнь Альцгеймера) [12]. Следующим по частоте выявления в анализируемой выборке следует A.a., сопровождающий начальные и тяжелые стадии пародонтита, вирулентность которого выражается в целом каскаде гематопоэтических и негематопоэти-ческих взаимодействий с организмом хозяина, что по отдельным данным может способствовать развитию и системных заболеваний [13]. С такой же частотой нами была выделена P.i., наличие которой ассоциируется с развитием тяжелых форм пародонтита, а в системном плане - с подагрой и бронхиальной астмой [14, 16]. Причем сочетание A.a. и P.i. в лабораторных исследованиях чаще встречается в пародонтальных карманах при гноетечении [4], что не было отмечено по результатам настоящего исследования. В данном исследовании не было обнаружено статистически значимых различий по показателям уровня гигиены полости рта, воспаления десны, показателей метаболического профиля крови в зависимости от детекции пародонтопатогенов в клинически значимой концентрации и их отсутствия. В литературных источниках существует довольно противоречивая информация по данному вопросу. Так, имеются исследования, указывающие на статистически значимое увеличение уровня триглицеридов, общего холестерина, липопротеинов низкой плотности и уменьшение липопротеинов высокой плотности у пациентов с пародонтитом и отсутствие изменений показателей крови только при воспалении без потери пародон-тального прикрепления [18]. При этом ряд работ свидетельствует об отсутствии разницы в уровне общего холестерина, триглицеридов, липопротеинов высокой и низкой плотности у людей со здоровым пародонтом и с гингивитом или пародонтитом [5, 23]. Принимая во внимание вышеизложенное, а также уникальность состояния здоровья обследованных нами участников в целом и пародонта в частности, особенности их питания и быта [3], мы провели корреляционный анализ, который позволил обнаружить взаимосвязь общего холестерина и OHI-S. Причем чем выше индекс гигиены полости рта, тем выше общий холестерин. Двойственность научных результатов предыдущих исследований и малочисленность группы обследованных настоящей работы свидетельствуют о необходимости более углубленного изучения данной проблемы с учетом вида и тяжести заболевания пародонта в исследуемой популяции коренного этноса, что является предметом наших дальнейших комплексных исследований. Кроме того, более подробно нужно изучать влияние мощных конфаундеров, таких как пол и возраст, которые влияют как на метаболические показатели, так и на здоровье тканей пародонта [6]. В настоящее время известно, что возрастные изменения в организме, наряду с плохой гигиеной полости рта, табакокурением, отягощенной наследственностью, системными заболеваниями и побочными эффектами отдельных лекарственных препаратов, имеют отражение и в пародонтальном статусе индивида, что проявляется увеличением глубины пародонтальных карманов и даже ассоциированной с пародонтитом потерей зубов [19, 21]. Заключение Несмотря на хороший уровень гигиены полости рта и отсутствие воспаления в тканях десны, почти у половины (45,8 %) участников исследования были выделены пародонтопатогены в клинически значимой концентрации. Корреляционный анализ показал взаимосвязь между уровнем гигиены полости рта и величиной общего холестерина крови в изучаемой группе. С учетом вышеизложенного и связи микробиоты пародонта с отдельными маркёрами метаболизма нам представляется целесообразным проведение дальнейших, более массовых и комплексных исследований связи гомеостаза человека и его микробиоты, направленных на выявление дополнительных триггеров развития сердечно-сосудистых событий.
×

About the authors

N. A. Vorobyeva

Northern State Medical University; National Research Center of Hematology Russian Federation Northern branch

Email: nadejdav0@gmail.com
Arkhangelsk

K. A. Kunavina

Northern State Medical University; National Research Center of Hematology Russian Federation Northern branch

Arkhangelsk

A. V. Golubovich

Northern State Medical University

Arkhangelsk

A. I. Vorobyeva

Northern State Medical University

Arkhangelsk

O. A. Kharkova

Northern State Medical University

Arkhangelsk

References

  1. Абдувакилов Ж. У., Ризаев Ж. А. Особенности течения воспалительных заболеваний пародонта при метаболическом синдроме // Вісник проблем біології і медицини. 2018. № 2 (144). С. 353-355. doi: 10.29254/2077-42142018-2-144-353-355
  2. Асмолова А. А. Состояние гигиены ротовой полости больных с верхнечелюстным постимплантационным синдромом при лечении мебифоном // Вестник стоматологии. 2018. № 1 (102). С. 26-28
  3. Воробьева Н. А. Жизнестойкость организма в экстремальных условиях проживания (клеточные гуморальные, молекулярно-генетические механизмы развития дисфункции эндотелия в условиях нахождения в Приарктическом и Арктическом регионах РФ). Архангельск, 2020. 116 c
  4. Грудянов А. И., Кречина Е. К., Ткачева О. Н, Авраамова Т. В., Хатагов А. Т. Взаимосвязь воспалительных заболеваний пародонта с сердечно-сосудистыми заболеваниями. М., 2018. 46 с
  5. Грудянов А. И., Ткачева О. Н., Авраамова Т. В., Хватова Н. Т. Вопрос взаимосвязи воспалительных заболеваний пародонта и сердечно-сосудистой патологии // Стоматология. 2015. № 94 (3). С. 50-55. doi: 10.17116/ stomat201594350-55
  6. Дедов И. И., Шестакова М. В., Майоров А. Ю. Алгоритмы специализированной медицинской помощи больным сахарным диабетом. 9-й выпуск (дополненный). М., 2019. 212 с. doi: 10.14341/DM221S1
  7. Лукиных Л. М., Круглова Н. В. Хронический генерализованный пародонтит. Ч. I. Современный взгляд на этиологию и патогенез // Современные технологии в медицине. 2011. № 1. С. 123-125
  8. Царев В. Н., Николаева Е. Н., Ипполитов Е. В. Пародонтопатогенные бактерии - основной фактор возникновения и развития пародонтита // Журнал микробиологии. 2017. № 5. С. 101 - 112. doi: 10.36233/0372-931 1
  9. Шибаева А. В., Айвазова Р. А., Ребриков Д. В., Трубникова Е. В., Кудыкина Ю. К., Белякова А. В., Зарипова Р. С., Шевелев А. Б. Применение метода ПЦРвреальном времени для изучения микробиома пародонта у пациентов с сочетанной патологией гастродуоденальной зоны и хроническим пародонтитом // Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2016. № 34 (1). С. 26-30. doi: 10.18821/0208-0613-2016-34-1-26-30
  10. Arigbede A. O., Babatope B. O., Bamidele M. K. Periodontitis and systemic diseases: A literature review. J. Indian Soc. Periodontol. 2012, 16 (4) pp. 487-491. doi: 10.4103/0972-124X.106878
  11. Gaur A., Sujan S. G., Katna V. The oral health status of institutionalized children that is. Juvenile home and orphanage home run by Gujarat state Government, in Vadodara city with that of normal school children. Indian Soc. Pedod. Prev. Dent. 2014, 32 (3), pp. 231-237. doi: 10.4103/0970-4388.135833
  12. Han Y. W. Fusobacterium nucleatum: a commensal-turned pathogen. Curr. Opin. Microbiol. 2015, 23, pp. 141147. doi: 10.1016/j.mib.2014.11.013
  13. Herbert B. A., Novince C. M., Kirkwood K. L. Aggre gatibacteractinomycetemcomitans, a potent immunoregulator of the periodontal host defense system and alveolar bone homeostasis. Mol. Oral Microbiol. 2016, 31 (3), pp. 207-227. doi: 10.1111/omi.12119
  14. Liu J., Cui L., Yan X., Zhao X., Cheng J., Zhou L., Gao J., Cao Z., Ye X., Hu S. Analysis of Oral Microbiota Revealed High Abundance of Prevotella Intermedia in Gout Patients. Cell. Physiol. Biochem. 2018, 49 (5), pp. 18041812. doi: 10.1 159/000493626
  15. Loesche W J. Periodontal disease: link to cardiovascular disease. Compend. Contin. Educ. Dent. 2000, 21, pp. 463-482.
  16. Lopes M. P., Cruz A. A., Xavier M. T., Stöcker A., Carvalho-Filho P., Miranda P. M., Meyer R. J., Soledade K. R., Gomes-Filho I. S., Trindade S. C. Prevotella intermedia and periodontitis are associated with severe asthma. J. Periodontol. 2020, 91 (1 ), pp. 46-54. doi: 10.1002/ JPER.19-0065
  17. Nazir M. A. Prevalence of periodontal disease, its association with systemic diseases and prevention. Int. J. Health. Sci. (Qassim). 2017, 11 (2), pp. 72-80.
  18. Penumarthy S., Penmetsa G. S., Mannem S. Assessment of serum levels of triglycerides, total cholesterol, high-density lipoprotein cholesterol, and low-density lipoprotein cholesterol in periodontitis patients. J. Indian. Soc. Periodontol. 2013, 17 (1), pp. 30-35. doi: 10.4103/0972-124X.107471
  19. Pitones-Rubio V., Chavez-Cortez E. G., Hurtado-Camarena A., Gonzalez-Rascon A., Serafin-Higuera N. Is periodontal disease a risk factor for severe COVID-19 illness? Med. Hypotheses. 2020, 144, 109969. doi: 10.1016/j. mehy.2020.109969
  20. Preshaw P. M., Alba A. L., Herrera D., Jepsen S., Konstantinidis A., Makrilakis K., Taylor R. Periodontitis and diabetes: a two-way relationship. Diabetologia. 2012, 55 (1), pp. 21-31. doi: 10.1007/s00125-011-2342-y
  21. Ramseier C. A., Anerud A., Dulac M., Lulic M., Cullinan M. P., Seymour G. J., Faddy M. J., Bürgin W, Schätzle M., Lang N. P. Natural history of periodontitis: Disease progression and tooth loss over 40 years. J. Clin. Periodontol. 2017, 44 (12), pp. 1182-1191. doi: 10.1111/jcpe.12782
  22. Söder P. O., Söder B., Nowak J., Jogestrand T. Early carotid atherosclerosis in subjects with periodontal diseases. Stroke. 2005, 36 (6), pp. 1 195-2000. doi: 10.1161/01. STR.0000165916.90593.cb
  23. Valentaviciene G., Paipaliene P., Nedzelskiene I., Zilinskas J., Anuseviciene O. V. The relationship between blood serum lipids and periodontal condition. Stomatologija. 2006, 8 (3), pp. 96-100.
  24. Wu Y. M., Yan J., Chen L. L, Gu Z. Y. Association between infection of different strains of Porphyromonasgingivalis and Actinobacillus actinomycetemcomitans in subgingival plaque and clinical parameters in chronic periodontitis. J. Zhejiang. Univ. Sci. B. 2007, 8 (2), pp. 121-131. doi: 10.1631/jzus.2007.B0121

Statistics

Views

Abstract: 106

PDF (Russian): 39

Dimensions

Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Refbacks

  • There are currently no refbacks.

Copyright (c) 2021 Vorobyeva N.A., Kunavina K.A., Golubovich A.V., Vorobyeva A.I., Kharkova O.A.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies