Effetti differenziali del microbioma parodontale sull’induzione del fattore reumatoide durante la patogenesi dell’artrite reumatoide

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Oct 22, 2023

Effetti differenziali del microbioma parodontale sull’induzione del fattore reumatoide durante la patogenesi dell’artrite reumatoide

Scientific Reports volume 12,

Scientific Reports volume 12, numero articolo: 19636 (2022) Citare questo articolo

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L’associazione tra esposizione ai batteri parodontali e sviluppo di autoanticorpi legati all’artrite reumatoide (RA) è stata ampiamente accettata; tuttavia, la relazione causale diretta tra batteri parodontali e fattore reumatoide (RF) non è attualmente completamente compresa. Abbiamo studiato se i batteri parodontali potrebbero influenzare lo stato RF. I pazienti con artrite reumatoide preclinica, di nuova insorgenza o cronica sono stati sottoposti a esame parodontale e indagine del microbioma sottogengivale tramite sequenziamento dell'rRNA 16S. Il grado di artrite e l'induzione di RF sono stati esaminati nei topi con artrite indotta da collagene (CIA) a cui erano stati inoculati per via orale diverse specie di batteri parodontali. Successivamente, è stata eseguita l'analisi di sequenziamento dell'RNA a cellula singola delle cellule della milza del topo. I pazienti con artrite reumatoide preclinica hanno mostrato una maggiore abbondanza della famiglia Porphyromonadacae nel microbioma sottogengivale rispetto a quelli con artrite reumatoide di nuova insorgenza o cronica, nonostante tra loro fosse paragonabile la gravità della parodontite. In particolare, è stata riscontrata una distinta comunità microbica sottogengivale tra i pazienti con RF altamente positivo e quelli con RF negativo o debolmente positivo (p = 0,022). Le infezioni orali con i patogeni parodontali P. gingivalis e Treponema denticola nei topi CIA hanno aumentato in modo simile il punteggio dell'artrite, ma hanno portato a diversi livelli di induzione di RF. I geni correlati alla segnalazione del recettore delle cellule B, alla proliferazione, attivazione e differenziazione delle cellule B, alla costimolazione delle cellule T CD4+ e alla produzione di citochine sono stati coinvolti nell'induzione differenziale di RF nei topi esposti a diversi batteri. In sintesi, il microbioma parodontale potrebbe modellare lo stato della RF influenzando la risposta immunitaria umorale durante la patogenesi dell’artrite reumatoide.

L'artrite reumatoide (RA) è una malattia autoimmune complessa, derivante dalle interazioni tra il background genetico dei pazienti e i fattori scatenanti ambientali. La parodontite è considerata un fattore scatenante ambientale per l'artrite reumatoide e P. gingivalis, un importante patogeno parodontale, può favorire risposte autoimmuni e lo sviluppo dell'artrite1. L'infezione orale da P. gingivalis ha indotto parodontite e artrite autoimmune in modelli animali sperimentali2,3. I ratti Lewis esposti a P. gingivalis, non quelli esposti al gel di controllo, hanno sviluppato infiammazione e distruzione delle articolazioni2. Uno studio precedente del nostro gruppo ha scoperto che i topi con artrite indotta da collagene (CIA) infetti da P. gingivalis mostravano un'artrite più grave rispetto ai topi CIA non infetti, combinata con una maggiore citrullinazione proteica nelle articolazioni3. Il nostro gruppo ha anche scoperto in uno studio successivo che l'interruzione dell'infezione orale da P. gingivalis con anticorpi anti-fimbrie ha recuperato l'aumento dell'artrite autoimmune dovuta all'infezione da P. gingivalis4. Questi risultati indicano che la parodontite e P. gingivalis hanno un ruolo importante nella patogenesi dell'artrite reumatoide.

La parodontite è prevalente nei pazienti con artrite reumatoide accertata; tuttavia, è già presente nei pazienti con artrite reumatoide precoce o preclinica, mostrando una patogenesi più frequente e più avanzata rispetto ai controlli5,6,7,8. Scher e colleghi hanno scoperto che il microbiota sottogengivale dei pazienti con artrite reumatoide precoce è diverso da quello dei controlli, sebbene le deviazioni del microbiota dipendessero dalla presenza e dalla gravità della parodontite9. Al contrario, nei pazienti parodontalmente sani con artrite reumatoide è stato riscontrato un microbiota sottogengivale distinto rispetto a quello dei controlli, indicando così che i cambiamenti sono specifici dell’artrite reumatoide10. Uno studio recente ha dimostrato un’alterazione del microbiota sottogengivale con una maggiore abbondanza di P. gingivalis sia nei siti parodontalmente sani che in quelli malati di individui positivi agli anticorpi anti-proteina citrullinata (ACPA) a rischio di RA11. Presi insieme, questi suggeriscono che i cambiamenti del microbiota parodontale precedono l’insorgenza dell’artrite reumatoide, indipendentemente dalla gravità della parodontite.

200 or < 2500 expressed genes, < 25% of mitochondrial genes, and < 20,000 of UMIs per cell23. Then, the variation coefficient of genes was calculated through Seurat arithmetic. We identified 2000 highly variable genes from each sample by using the ‘vst’ method in Seurat, thus enabling us to align the cells originating from different samples. For dimensionality reduction of all data, principal coordinates analysis (PCoA) was performed based on the first 2000 highest alterable genes. A k-nearest neighbor graph was constructed using Euclidean distances in the space of the first 10 significant principal components. The cells were clustered in a picture using the Louvain modularity optimization algorithm. Then, the final outcomes of unsupervised clustering were visualized via t-distributed stochastic neighbor embedding (tSNE) analysis./p>0.25 log fold change compared with the other clusters and a p <0.05 (eTable 1 in the appendix). The highly differentially expressed genes (DEGs) in each cluster were calculated so they could be manually annotated with their respective cellular identities. The identities were confirmed using scCATCH for automated reference-based annotation24./p>0.1, Kruskal-Wallis test, Fig. 1C). When including all taxonomic levels, differentially abundant taxa among patients with pre-RA, NORA, and chronic RA were identified using LEfSe analysis (Fig. 1D). The Porphyromonadaceae family of bacteria as well as the Saccharimonas species were enriched in patients with pre-RA, whereas Streptococcus anginosus was only enriched in patients with chronic RA./p>