GingipainEdit
Arg-gingipain (Rgp) und lys-gingipain (Kgp) sind Endopeptidaseenzyme, die von P. gingivalis sezerniert werden. Diese Gingipains erfüllen viele Funktionen für den Organismus und tragen zu seinem Überleben und seiner Virulenz bei.
Es wurde festgestellt, dass Arg-Gingipaine eine Schlüsselrolle bei der Sammlung von Nährstoffen für das Überleben von P. gingivalis spielen. Rgp baut große Peptide des Wirtsorganismus ab, um das Bakterium mit einer reichlich vorhandenen Stickstoff- und Kohlenstoffquelle aus Humanalbuminserum zu versorgen. P. gingivalis kann auch Transferrin in Wirtszellen abbauen, was dem Organismus eine reichlich vorhandene Eisenquelle liefert, die zur Erfüllung mehrerer zellulärer Funktionen benötigt wird.
Die Gingipaine sind auch für eine Reihe notwendiger Funktionen im Zusammenhang mit der Invasion und Besiedlung des Wirts verantwortlich. Rgp-Gingipaine sind für die Adhäsion und Invasion notwendig, da sie Vorläuferproteine langer Fimbrien verarbeiten. Die für RgpA, Kgp und Hämagglutinin A (HagA) kodierenden Gene von P. gingivalis wurden nach Inkubation mit T. denticola stark exprimiert. Die Hämagglutinin-Adhäsionsdomänen-haltigen Proteine erhöhen die Adhäsionskapazitäten von P. gingivalis mit anderen Bakterienspezies. Sie sind auch mit der Koordination der Integrität des Biofilms in der Entwicklungs- und Reifungsphase verbunden. Lys- Gingipains (Kgp) können an immobilisierte Matrixproteine binden Fibrinogen und Fibronektin und kann eine Rolle bei der Besiedlung des Wirts spielen.
Gingipaine haben auch die Fähigkeit, mehrere Signale der Wirtsimmunantwort abzubauen. Sie haben die Fähigkeit, IgG-Antikörper der Unterklassen 1 und 3 sowie proinflammatorische Zytokine wie IL-1β, IL-2, IL-6, TNF-α und IL-8 in Regionen mit hoher P. gingivalis-Konzentration zu spalten, was die Funktion der Wirtsimmunantwort beeinträchtigt. Rgp kann die Akkumulation von IL-2 in T-Zellen hemmen, wodurch es der adaptiven Immunantwort des Wirts ausweichen kann, indem es die Kommunikation und Proliferation von T-Zellen moduliert.
Gingipaine sind Schlüsselfaktoren für Gewebeschädigungssymptome der Parodontitis, die aus dem Abbau von Matrixmetalloproteinen, Kollagen und Fibronektin resultieren. Der Abbau dieser Substrate beeinträchtigt die Wechselwirkungen zwischen Wirtszellen und der extrazellulären Matrix, wodurch die Wundheilung behindert und das parodontale Gewebe zerstört wird. Rgp ist dafür verantwortlich, die Entzündungsreaktion des Wirts über den p38a MAPK-Transduktionsweg auszulösen. Diese Reaktion trägt wahrscheinlich zur entzündlichen Natur der Parodontitis bei und ist an der Gewebe- und Knochenzerstörung beteiligt.
Gingipaine wurden mit der Alzheimer-Krankheit (AD) in Verbindung gebracht. Gingipains wurden von TMAs von Patienten mit AD-Hirnpathologie entdeckt. Sowohl RgpB als auch Kbp wurden aus dem Hippocampus und der Großhirnrinde von AD-Patienten entdeckt und es wurde festgestellt, dass sie mit der Tau-Belastung assoziiert sind, einem Marker für die AD-Pathologie und Ubiquitin, das sich in Tau-Tangles und Amyloid-Beta-Plaques im AD-Gehirn ansammelt. P. gingivalis 16S rRNA wurde auch in der Großhirnrinde und im Liquor von AD-Gehirnen entdeckt. Die Vorbehandlung mit Gingipain-Inhibitoren schützte den Abbau von Neuronenzellen, der durch die Verabreichung von Gingipainen im Mausmodell verursacht wurde.
Capsular polysaccharide (CPS)Edit
Der verkapselte Stamm von P. gingivalis ist viel virulenter als der nicht verkapselte Stamm in einem Mausabszessmodell. Die Kapsel ist ein Kapselpolysaccharid und reguliert, wenn vorhanden, die Zytokinproduktion, insbesondere die proinflammatorischen Zytokine IL-1β, IL-6, IL-8 und TNF-α, was auf Wirtsausweichreaktionen hinweist. Andere Studien haben jedoch gezeigt, dass das CPS Wirtsimmunreaktionen wie PMN-Migration und dosis- und zeitabhängige Expression von Zellmigrationschemokinen wie MCP-1, KC, MIP-2 und RANTES in CPS-herausgeforderten murinen Peritonealmakrophagen hervorruft. Diese Zustände tragen wahrscheinlich zu den bei Parodontitis beobachteten entzündlichen Läsionen bei.
Impfstoffe aus P. gingivalis CPS beeinträchtigen offenbar den oralen Knochenverlust in Mausmodellen. Diese Impfstoffe konnten starke Immunantworten wie erhöhte IgM- und IgG-Reaktionen hervorrufen, die ganze P. gingivalis-Organismen erkennen.
Fimbrienbearbeiten
Fimbrien sind Anhängsel, die an der zellulären Anhaftung beteiligt sind und stark zur Virulenz beitragen und auf vielen gramnegativen und einigen grampositiven Bakterien vorkommen.
P. gingivalis-Virulenz ist stark mit Fimbrien assoziiert, da sie als Schlüsselfaktoren für Adhäsion, Invasion und Kolonisation charakterisiert wurden. Fimbrien sind auch für das Eindringen von Membranvesikeln in Wirtszellen verantwortlich. Es wurde festgestellt, dass sie an zelluläre α5β1-Integrine binden, die die Adhärenz vermittelten und die homöostatischen Kontrollen von Wirtszellen beeinträchtigten. Es wurde auch festgestellt, dass Fimbrien mit der Modulation der β2-Integrin-Adhäsionsaktivität für die Aufnahme durch Monozyten unter Verwendung des CD14 / TLR2 / PI3K-Signalkomplexes assoziiert sind, was zur intrazellulären Evasionstaktik durch P. gingivalis beitragen kann. P. gingivalis hat lange Fimbrien, kurze Fimbrien und Zubehörkomponenten, von denen jede unterschiedliche Funktionen hat.
Lange Fimbrienbearbeiten
Lange Fimbrien (FimA), auch als Major Fimbriae bekannt, sind lange, peritrichöse, filamentöse Komponenten. Sie spielen eine Rolle bei der anfänglichen Bindung und Organisation von Biofilmen, da sie als Adhäsine wirken, die die Invasion und Besiedlung von Wirtszellen vermitteln, die zur Virulenz von P. gingivalis beitragen.
Kurze Fimbrienbearbeiten
Kurze Fimbrien (Mfa1), auch als kleine Fimbrien bekannt, spielen eine andere Rolle als lange Fimbrien und sind für die Zell-Zell-Autoaggregation und die Rekrutierung für die Bildung von Mikrokolonien essentiell. Kurze Fimbrien sind an der Zell-Zell-Adhäsion mit anderen Zahnkommensalen beteiligt. Es wurde festgestellt, dass es in Verbindung mit Streptococcus gordonii durch Wechselwirkung mit SspB-Streptokokken-Oberflächenpolypeptid einen Biofilm coadhere und entwickle. Diese Wechselwirkung kann bei der Invasion von Dentintubuli durch P. gingivalis wesentlich sein.
Accessory fimbriaeEdit
Fim C-, D- und E-Accessory-Komponenten assoziieren mit dem FIMA-Hauptprotein und spielen eine Rolle bei der Bindung an Matrixproteine und der Interaktion mit dem CXC-Chemokin-Rezeptor 4. Funktionsverlust Experimente haben bestätigt, dass P. gingivalis-Mutanten, die für Fim C, D oder E defizient sind, die Virulenz drastisch abgeschwächt haben.
Evasion of host defenses and immune responsesbearbeiten
P. gingivalis hat viele Möglichkeiten, Immunantworten des Wirts zu umgehen, was seine Virulenz beeinflusst. Dies geschieht durch die Verwendung einer Kombination von Gingipain-Proteasen, einem Kapselpolysaccharid, Induktion der Proliferation von Wirtszellen und Spaltung von Chemokinen, die für die Rekrutierung von Neutrophilen verantwortlich sind.
Virulent P. gingivalis moduliert die Leukozytenrekrutierung weiter durch Proteolyse von Zytokinen und Chemokinen, die von den Wirtszellen sezerniert werden. Für diese Proteolyse sind das Arg-Gingipain und das Lys-Gingipain verantwortlich. In einer Studie mit einem Mausmodell wurde festgestellt, dass P. gingivalis die IL-8-Induktion herunterreguliert, was zu einer verzögerten Rekrutierung von Neutrophilen führt. Die Verhinderung der Rekrutierung von Neutrophilen kann die Clearance des Bakteriums von der Infektionsstelle hemmen und eine Besiedlung ermöglichen. P. gingivalis ist in der Lage, die Opsonophagozytose von PMNs zu umgehen, indem Gingipain K (Kgp) verwendet wird, um IgG 1 und 3 zu spalten. Dies moduliert die Immunantwort weiter, indem es die Signalgebung beeinträchtigt. Andere Studien haben gezeigt, dass P. gingivalis den Komplementweg durch C5AR und C3aR untergraben kann, was die Abtötungskapazität von Leukozyten moduliert und ein unkontrolliertes Bakterienwachstum ermöglicht. P. es wurde auch festgestellt, dass Gingivalis proinflammatorische und antimikrobielle Reaktionen in menschlichen Monozyten und Mausmakrophagen durch fimbriale Bindung an CXCR4 hemmt, die PKA-Signalisierung induziert und die TLR-2-vermittelte Immunantwort hemmt.
Einmal in den Wirtszellen ist P. gingivalis in der Lage, die Apoptose zu hemmen, indem es den JAK / Stat-Signalweg moduliert, der die mitochondrialen apoptotischen Signalwege steuert. Ein proliferativer Phänotyp kann für das Bakterium von Vorteil sein, da er Nährstoffe liefert, die Signalübertragung von Wirtszellen beeinträchtigt und die Integrität der Epithelzellschicht beeinträchtigt, was eine Invasion und Besiedlung ermöglicht.
EcologyEdit
P. gingivalis spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung der chronischen Parodontitis bei Erwachsenen. Obwohl es in geringer Häufigkeit in der Mundhöhle gefunden wird, verursacht es eine mikrobielle Verschiebung der Mundhöhle, die ein unkontrolliertes Wachstum der kommensalen mikrobiellen Gemeinschaft ermöglicht. Dies führt zu einer Parodontitis durch die Störung der Homöostase des Wirtsgewebes und der adaptiven Immunantwort. Nach Verwendung von Laser Capture microdissection plus qRT-PCR zum Nachweis von P. gingivalis in humanen Biopsien wurde eine Kolokalisierung von P. gingivalis mit CD4 + T-Zellen beobachtet. Der Infektionsmechanismus von T-Zellen durch P. gingivalis bleibt jedoch unbekannt.
P. gingivalis wurde sowohl in vivo als auch in vitro mit einer Erhöhung der Virulenz anderer kommensaler Bakterien in Verbindung gebracht Experimente. P. es wurde festgestellt, dass äußere Membranvesikel von gingivalis für die Invasion von Epithelzellen von Tannerella forsythia notwendig sind. Es wurde festgestellt, dass P. gingivalis kurze Fimbrien für die Kokultur-Biofilmbildung mit Streptococcus gordonii notwendig sind. Interproximaler und horizontaler Alveolarknochenverlust in Mausmodellen wird bei Coinfektionen mit P. gingivalis und Treponema denticola beobachtet. Die Rolle von P. gingivalis bei Parodontitis wird mit spezifischen pathogenfreien Mausmodellen von Parodontalinfektionen untersucht. In diesen Modellen, P. die Gingivalis-Impfung verursacht einen signifikanten Knochenverlust, der ein signifikantes Merkmal der Krankheit ist. Im Gegensatz dazu verursachen keimfreie Mäuse, die mit einer P. gingivalis-Monoinfektion geimpft wurden, keinen Knochenverlust, was darauf hindeutet, dass P. gingivalis allein keine Parodontitis auslösen kann.
