Выявление структурно-функциональных нарушений в митохондриях тканей пародонта в условиях экспериментальной модели пародонтита

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Обоснование. В последнее время появляется всё больше данных, свидетельствующих о том, что митохондриальная дисфункция играет важную роль в развитии и прогрессировании воспалительных заболеваний полости рта, таких как пародонтит, пульпит и др.

Цель исследования — оценить структурно-функциональные нарушения в митохондриях тканей пародонта на примере экспериментальной модели пародонтита у лабораторных крыс.

Материалы и методы. В работе использовали самцов белых крыс линии Wistar массой тела 221,0±7,5 г в возрасте 4 мес. Животные были разделены методом простой рандомизации на две группы (n=10 в каждой): 1-я группа — интактная (контрольная); 2-я группа — крысы с моделированным пародонтитом. Экспериментальный пародонтит у крыс моделировали лигатурным методом путём вшивания в десну полифиламентной нерассасывающейся нити в области резцов нижней челюсти. Адекватность воспроизведённой модели пародонтита у животных оценивали с помощью гистологических анализов. В качестве оценочных молекулярно-генетических и биохимических параметров использовали повреждение ядерной ДНК и митохондриальной ДНК (мтДНК), копийность и степень гетероплазмии мтДНК, экспрессию митохондриальных генов, а также уровни пероксида водорода (Н2О2), малонового диальдегида и восстановленного глутатиона.

Результаты. В полученной модели экспериментального пародонтита выявлены гистологические изменения в ткани пародонта, что указывало на образование пародонтита у животных. Результаты анализов показали, что у крыс на 14-й день после наложения лигатуры в ткани пародонта регистрируются повышенный уровень повреждений и гетероплазмии мтДНК по сравнению с контрольной группой. У этих же животных наблюдали снижение экспрессии генов мтДНК, участвующих в синтезе аденозинтрифосфата. При этом в ткани пародонта регистрировали снижение уровня глутатиона и повышение — Н2О2 и малонового диальдегида (по сравнению с контрольными животными).

Заключение. Выявлены структурно-функциональные нарушения в митохондриях тканей пародонта на примере экспериментальной модели пародонтита у лабораторных крыс. Разработка новых стратегий оценки функций митохондрий при пародонтите может помочь в диагностике и лечении данного заболевания, а также его осложнений.

Об авторах

Альбина Исуповна Абдуллаева

Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России

Автор, ответственный за переписку.
Email: albi.95@mail.ru
ORCID iD: 0009-0002-0538-7454
SPIN-код: 4355-9186

MD

Россия, Москва

Валентина Николаевна Олесова

Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: olesova@implantat.ru
ORCID iD: 0000-0002-3461-9317
SPIN-код: 6851-5618

д-р мед. наук, профессор

Россия, Москва

Давид Юрьевич Акопов

Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: akopov.85@bk.ru
ORCID iD: 0009-0000-0603-9406

MD

Россия, Москва

Серажутдин Абдуллаевич Абдуллаев

Федеральный медицинский биофизический центр имени А.И. Бурназяна ФМБА России

Email: saabdullaev@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-1396-0743
SPIN-код: 3485-8990

д-р биол. наук

Россия, Москва

Список литературы

  1. Herrera D., Sanz M., Shapira L., et al. Periodontal diseases and cardiovascular diseases, diabetes, and respiratory diseases: Summary of the consensus report by the European Federation of Periodontology and WONCA Europe // Eur J Gen Pract. 2024. Vol. 30, N 1. P. 2320120. doi: 10.1080/13814788.2024.2320120
  2. Wu K.C.H., Liu L., Xu A., et al. Shared genetic architecture between periodontal disease and type 2 diabetes: a large scale genome-wide cross-trait analysis // Endocrine. 2024. Vol. 85, N 2. P. 685–694. doi: 10.1007/s12020-024-03766-8
  3. Tsimpiris A., Tsolianos I., Grigoriadis A., et al. Association of chronic periodontitis with helicobacter pylori infection in stomach or mouth: a systematic review and meta-analysis // Eur J Dent. 2023. Vol. 17, N 2. P. 270–282. doi: 10.1055/s-0042-1756690
  4. Aguiar F.J.N., Menezes F.D.S., Fagundes M.A., et al. Gastric adenocarcinoma and periodontal disease: A systematic review and meta-analysis // Clinics (Sao Paulo). 2024. Vol. 79. P. 100321. doi: 10.1016/j.clinsp.2023.100321
  5. Микляев С.В., Леонова О.М., Сущенко А.В. Анализ распространенности хронических воспалительных заболеваний тканей пародонта // Современные проблемы науки и образования. 2018. № 2. С. 15. EDN: XNYEHR
  6. Zhang J., Yu J., Dou J., et al. The impact of smoking on subgingival plaque and the development of periodontitis: a literature review // Front Oral Health. 2021. Vol. 2. P. 751099. doi: 10.3389/froh.2021.751099
  7. Coll P.P., Lindsay A., Meng J., et al. The prevention of infections in older adults: oral health // J Am Geriatr Soc. 2020. Vol. 68, N 2. P. 411–416. doi: 10.1111/jgs.16154
  8. Graziani F., Karapetsa D., Alonso B., Herrera D. Nonsurgical and surgical treatment of periodontitis: how many options for one disease? // Periodontol 2000. 2017. Vol. 75, N 1. P. 152–188. doi: 10.1111/prd.12201
  9. Li L., Zhang Y.L., Liu X.Y., et al. Periodontitis exacerbates and promotes the progression of chronic kidney disease through oral flora, cytokines, and oxidative stress // Front Microbiol. 2021. Vol. 12. P. 656372. doi: 10.3389/fmicb.2021.656372
  10. Govindaraj P., Khan N.A., Gopalakrishna P., et al. Mitochondrial dysfunction and genetic heterogeneity in chronic periodontitis // Mitochondrion. 2011. Vol. 11, N 3. P. 504–512. doi: 10.1016/j.mito.2011.01.009
  11. Tomokiyo A., Wada N., Maeda H. Periodontal ligament stem cells: regenerative potency in periodontium // Stem Cells Dev. 2019. Vol. 28, N 15. P. 974–985. doi: 10.1089/scd.2019.0031
  12. Zhang Z., Deng M., Hao M., Tang J. Periodontal ligament stem cells in the periodontitis niche: inseparable interactions and mechanisms // J Leukoc Biol. 2021. Vol. 110, N 3. P. 565–576. doi: 10.1002/JLB.4MR0421-750R
  13. Dela Cruz C.S., Kang M.J. Mitochondrial dysfunction and damage associated molecular patterns (DAMPs) in chronic inflammatory diseases // Mitochondrion. 2018. Vol. 41. P. 37–44. doi: 10.1016/j.mito.2017.12.001
  14. Chen Y., Ji Y., Jin X., et al. Mitochondrial abnormalities are involved in periodontal ligament fibroblast apoptosis induced by oxidative stress // Biochem Biophys Res Commun. 2019. Vol. 509, N 2. P. 483–490. doi: 10.1016/j.bbrc.2018.12.143
  15. Савкина А.А., Ленгерт Е.В., Ермаков А.В., и др. Влияние геля, содержащего микрокапсулы наночастиц серебра, загруженные метронидазолом, на состояние микроциркуляторного русла десны у животных с экспериментальным пародонтитом // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2023. Т. 22, № 3. P. 78–85. EDN: KBAKNN doi: 10.24884/1682-6655-2023-22-3-78-85
  16. Ionel A., Lucaciu O., Moga M., et al. Periodontal disease induced in Wistar rats — experimental study // HVM Bioflux. 2015. Vol. 7, N 2. P. 90–95.
  17. Abdullaev S., Gubina N., Bulanova T., Gaziev A. Assessment of nuclear and mitochondrial DNA, expression of mitochondria-related genes in different brain regions in rats after whole-body x-ray irradiation // Int J Mol Sci. 2020. Vol. 21, N 4. P. 1196. doi: 10.3390/ijms21041196
  18. Abdullaev S.A., Glukhov S.I., Gaziev A.I. Radioprotective and radiomitigative effects of melatonin in tissues with different proliferative activity // Antioxidants (Basel). 2021. Vol. 10, N 12. P. 1885. doi: 10.3390/antiox10121885
  19. Abdullaev S.A., Glukhov S.I., Gaziev A.I. Melatonin reduces radiation damage to the spleen and increases survival when administered before and after the exposure of mice to X-ray radiation // Biology Bulletin. 2023. Vol. 50, N 11. P. 3069–3076. doi: 10.1134/S1062359023110018
  20. Abdullaev S., Bulanova T., Timoshenko G., Gaziev A.I. Increase of mtDNA number and its mutant copies in rat brain after exposure to 150 MeV protons // Mol Biol Rep. 2020. Vol. 47, N 6. P. 4815–4820. doi: 10.1007/s11033-020-05491-7
  21. Moretton A., Morel F., Macao B., et al. Selective mitochondrial DNA degradation following double-strand breaks // PLoS One. 2017. Vol. 12, N 4. P. e0176795. doi: 10.1371/journal.pone.0176795
  22. Peeva V., Blei D., Trombly G., et al. Linear mitochondrial DNA is rapidly degraded by components of the replication machinery // Nat Commun. 2018. Vol. 9, N 1. P. 1727. doi: 10.1038/s41467-018-04131-w
  23. Zhao L. Mitochondrial DNA degradation: a quality control measure for mitochondrial genome maintenance and stress response // Enzymes. 2019. Vol. 45, P. 311–341. doi: 10.1016/bs.enz.2019.08.004
  24. Golpich M., Amini E., Mohamed Z., et al. Mitochondrial dysfunction and biogenesis in neurodegenerative diseases: pathogenesis and treatment // CNS Neurosci Ther. 2017. Vol. 23, N 1. P. 5–22. doi: 10.1111/cns.12655
  25. Hunt R.J., Bateman J.M. Mitochondrial retrograde signaling in the nervous system // FEBS Lett. 2018. Vol. 592, N 5. P. 663–678. doi: 10.1002/1873-3468.12890

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Моделирование пародонтита на лабораторных животных экспериментальной группы: a — наложение лигатуры путём вшивания в десну полифиламентной нерассасывающейся нити в области резцов нижней челюсти; b — мягкие ткани пародонта исследуемой группы животных на 14-е сутки эксперимента после наложения лигатур; окраска фуксином и пикриновой кислотой; ×100.

Скачать (378KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Анализ повреждения и репарации ядерной и митохондриальной ДНК. Амплифицированы длинные фрагменты яДНК (8,7 т. п. н.) и мтДНК (10,9 т. п. н.) посредством полимеразной цепной реакции на протяжённых фрагментах ДНК. Результаты нормализованы по измеренным уровням коротких фрагментов яДНК (110 п. н.) и мтДНК (117 п. н.), полученных на тех же образцах ДНК. ЭП — экспериментальный пародонтит, К — контроль, яДНК — ядерная ДНК, мтДНК — митохондриальная ДНК, ПЦР — полимеразная цепная реакция. Данные представлены в процентах относительно контрольной группы крыс; * статистическая значимость установлена на уровне p <0,05.

Скачать (94KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Анализ общего (а) и мутантного количества копий митохондриальной ДНК в ткани пародонта (b). ЭП — группа животных с экспериментальным пародонтитом, К — контрольная группа, мтДНК — митохондриальная ДНК. Данные представлены в процентах относительно контрольной группы крыс; * статистическая значимость установлена на уровне p <0,05.

Скачать (92KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Уровень экспрессии генов мтДНК, участвующих в окислительном фосфорилировании (ATP6, ND2, CytB) в мягких тканях пародонта крыс с экспериментальным пародонтитом (ЭП). Данные представлены в процентах относительно контрольной группы крыс (К); * статистическая значимость установлена на уровне p <0,05.

Скачать (87KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Изменение концентрации H2О2, малонового диальдегида (МДА) и глутатиона (ГЛТ) в мягких тканях пародонта крыс с экспериментальным пародонтитом (ЭП). Данные представлены в процентах относительно контрольной группы крыс (К); * статистическая значимость установлена на уровне p <0,05.

Скачать (123KB)
Метаданные

© Эко-Вектор, 2024


 


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».