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 Доступ платный или 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.

Полный текст

Доступ закрыт

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


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 86295 от 11.12.2023 г. 
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ЭЛ № ФС 77 - 80635 от 15.03.2021 г.