Porphyromonas gingivalis: suspek gusi dalam mulut sihat

Ada satu bakteria yang hidup dalam alur sempit dan basah antara gigi dengan gusi anda yang langsung tidak berminat kepada gula. Berikan ia sebiji donat dan ia tidak akan menyentuhnya. Yang dimahukannya ialah protein — protein anda — dan ia membawa satu set pisau molekul untuk sampai kepadanya. Ia sudah berdekad-dekad menjadi salah satu organisma yang paling banyak dikaji dalam mulut manusia, dan semakin dekat penyelidik memandangnya, semakin pelik gambarannya: ia lazim dalam mulut yang sihat, dan ia juga organisma yang paling konsisten dipersalahkan atas penyakit yang memusnahkan mulut.

Apa itu, dalam satu ayat

Porphyromonas gingivalis ialah rod Gram negatif, anaerob dan asakarolitik daripada order Bacteroidales yang mengkoloni ruang di bawah garis gusi dan merupakan contoh paling berdokumen bagi apa yang dipanggil ahli mikrobiologi sebagai patogen batu kunci ¹².

Bukalah perkataan "asakarolitik" dan anda sudah mendapat kebanyakan biologinya. Organisma ini tidak boleh menapai gula untuk tenaga. Ia tumbuh atas peptida, dan ia memerlukan hem — teras pembawa zat besi dalam hemoglobin anda — sebagai sumber zat besinya ². Satu fakta metabolik itu menjelaskan hampir segala yang lain tentangnya. Bakteria yang memakan protein dan memerlukan zat besi darah paling subur dalam poket yang meradang, merembes dan berdarah. Ia tiada sebab untuk membina poket sebegitu secara tidak sengaja.

Di mana ia hidup

Alamat rumahnya ialah celah subgingiva: biofilem pada akar gigi dan pada epitelium yang melapisi poket itu. Ia melekat pada molekul air liur yang terjerap, pada protein matriks, pada sel epitelium, dan pada bakteria yang sudah mantap di situ; ikatan pada kesemua substrat itu mungkin, cadang para penulis ulasan tersebut, diperantarakan oleh pelbagai kawasan fimbrilin, iaitu subunit struktur fimbria utamanya ². Ia tidak berhenti di permukaan. Dengan mengubah suai transduksi isyarat sel perumah, ia boleh mengarahkan pengambilannya sendiri ke dalam sel epitelium gingiva dan membiak di dalamnya — satu tapak istimewa yang, kata ulasan yang sama, membolehkannya mengganggu komponen pertahanan bawaan perumah ².

Sama ada ia tergolong di tempat lain dalam tubuh masih soalan yang terbuka, bukan fakta yang muktamad. Ulasan yang sama mencatatkan bukti yang semakin bertimbun bahawa jangkitan itu mungkin mempredisposisi penyakit kardiovaskular dan kelahiran pramatang ², dan satu laporan pada 2019 mengenal pasti organisma itu dan enzimnya dalam otak orang yang meninggal dunia dengan penyakit Alzheimer ⁷. Mengesan sesuatu bakteria di sesuatu tapak bukan perkara yang sama dengan menunjukkan ia memacu apa yang berlaku di situ, dan saya akan kembali kepada hal itu.

Apa yang ia lakukan untuk kita

Di sini jawapan jujurnya pendek: tiada apa-apa yang terbukti. Tiada manfaat yang mantap daripada Porphyromonas gingivalis kepada kesihatan manusia — tiada vitamin yang dibekalkannya, tiada patogen yang disingkirkannya, tiada metabolit yang kita bergantung kepadanya. Jika saya memberitahu anda sebaliknya, saya sedang merekanya.

Apa yang boleh dikatakan, dan berbaloi dikatakan dengan kuat, ialah membawanya bukan perkara yang sama dengan dimudaratkannya. Satu ulasan besar memerihalkan organisma ini sebagai oportunis yang juga boleh wujud dalam keharmonian komensal dengan perumahnya, dengan episod penyakit menyusuli peralihan dalam keseimbangan ekologi poket itu dan bukan sekadar kedatangan kuman itu ². Data prevalens bersetuju. Dalam satu tinjauan yang menggunakan imunopendarfluor, organisma itu ditemui pada 85.7 % subjek yang menghidap penyakit periodontal dan pada 23.1 % subjek yang sihat ³. Dalam kajian yang lebih baharu menggunakan PCR masa nyata, ia dikesan pada 91.5 % pesakit periodontitis kronik dan pada 58 % individu yang sihat ⁴. Mengira mengikut tapak dan bukan mengikut orang, satu kajian papan dam yang lebih lama menemuinya pada purata 23 % tapak yang disampel pada pesakit periodontitis dan 4 % tapak pada orang yang sihat ⁵.

Perhatikan bahawa angka pembawaan orang sihat itu — 23.1 % ³ dan 58 % ⁴ — bercanggah sesama sendiri lebih daripada dua kali ganda. Itu bukan skandal; itu yang berlaku apabila makmal yang berbeza menggunakan kaedah pengesanan yang berbeza pada populasi yang berbeza. PCR yang sensitif menemui DNA yang terlepas pandang oleh imunopendarfluor. Angka yang patut dibawa pulang bukan mana-mana peratusan tunggal, tetapi bentuk kesemuanya: organisma ini lebih lazim dalam penyakit, dan walaupun begitu ia hadir dalam sebahagian besar mulut yang benar-benar sihat.

Apa yang ia lakukan terhadap kita

Senjatanya ialah protease yang dipanggil gingipain. Ada dua kekhususan: satu mengerat rantai protein selepas arginina, satu lagi selepas lisina, dan kedua-duanya tidak mudah direncat oleh perencat protease perumah anda sendiri ⁸. Proteolisis tanpa kawalan sebegitu membawa akibat yang bertepatan dengan apa yang dilihat doktor gigi. Arginina-gingipain mengaktifkan laluan kalikrein-kinin lalu menghasilkan edema, dan mengaktifkan komplemen lalu menarik masuk neutrofil. Lisina-gingipain mengurai fibrinogen lalu menghasilkan pendarahan ⁸. Aliran krevikular yang meningkat, pengumpulan neutrofil dan pendarahan semasa penduga ialah tiga daripada tanda klasik periodontitis.

Idea batu kunci itu melangkah lebih jauh. Dalam model haiwan, walaupun pada tahap pengkolonian yang rendah, organisma itu memanipulasi perbualan silang antara komplemen dan reseptor serupa Toll dengan cara yang mengubah kiraan dan komposisi mikrobiota komensal di sekelilingnya; komuniti disbiotik yang terhasil, bukan spesies batu kunci itu sendiri, kemudian memacu kehilangan tulang akibat keradangan ⁹¹. Kesannya tidak seimbang dengan kelimpahannya — dan itulah tepatnya sebab mengira sel memberitahu anda begitu sedikit.

Dua kaitan sistemik berbaloi dinamakan, berserta batasnya. Pertama, artritis: antara bakteria oral yang diuji dalam satu kajian, hanya inilah yang mensitrulinkan protein, menggunakan peptidilarginina deiminasenya sendiri untuk menukar residu arginina hujung karboksi menjadi sitrulin selepas arginina-gingipainnya mengerat protein itu pada ikatan Arg-X — menjana tepat jenis antigen diri yang terubah yang diserang oleh tindak balas imun artritis reumatoid ⁶. Kedua, demensia: kajian 2019 yang telah disebut tadi menemui gingipain dalam otak pesakit Alzheimer pada paras yang berkorelasi dengan patologi tau dan ubikuitin, dan menunjukkan bahawa jangkitan oral pada tikus membawa kepada pengkolonian otak dan pengeluaran amiloid-beta yang meningkat ⁷.

Kedua-dua penemuan itu serius dari segi mekanisme. Kedua-duanya bukan bukti sebab-akibat pada manusia. Kerja sitrulinasi itu menunjukkan laluan yang munasabah, bukan bahawa laluan itu memang diambil pada pesakit. Kerja Alzheimer itu menggabungkan korelasi manusia selepas kematian dengan model tikus, dan dua belas daripada dua puluh enam penulisnya, termasuk tiga yang pertama, ialah pekerja syarikat yang membangunkan perencat gingipain itu — satu fakta yang boleh anda baca pada afiliasi penulis dalam makalah itu sendiri, dan satu fakta yang wajar ada dalam penilaian anda terhadapnya. Bakteria itu suspek yang kuat. Ia belum disabitkan.

Namanya, baharu dan lama

Organisma ini mula-mula diperihalkan dalam genus Bacteroides, sebagai Bacteroides gingivalis Coykendall et al. 1980. Pada 1988, Shah dan Collins mengeluarkannya bersama saudaranya daripada genus itu dan meletakkannya dalam genus yang baru diwujudkan, Porphyromonas ¹⁰. Oleh itu, Porphyromonas gingivalis ialah nama sah yang semasa; Bacteroides gingivalis ialah sinonim yang masih akan anda temui dalam makalah dan buku teks lama. NCBI Taxonomy dan Senarai Nama Prokariot Berkedudukan dalam Tatanama kedua-duanya menyenaraikannya pada pangkat spesies dalam famili Porphyromonadaceae, order Bacteroidales, filum Bacteroidota — iaitu filum yang dahulu ditulis Bacteroidetes.

Apa yang masih tidak pasti

Tiga perkara, disebut dengan jelas. Kita tidak tahu sekerap mana pembawaan — sekadar mempunyai organisma itu — berkembang menjadi kemusnahan gusi dan tulang, atau pada siapa. Kita tidak tahu sama ada mekanisme batu kunci itu — satu organisma pada bilangan rendah yang menjungkitkan seluruh komuniti, seperti yang ditunjukkan dalam model haiwan — berfungsi dengan cara yang sama dalam mulut manusia; para penulis ulasan batu kunci itu sendiri bertanya soalan itu dan bukannya menganggap jawapannya ⁹. Dan kita tidak tahu sama ada perkaitan sistemik itu — kaitan dengan artritis dan demensia di luar mulut — mencerminkan punca, akibat, atau kerentanan asas yang dikongsi terhadap keradangan: sama ada kuman itu memacu penyakit, menumpang bersamanya, atau kedua-duanya terbit daripada tubuh yang sama yang cenderung meradang. Itulah pinggir peta yang jujur, dan berpura-pura ia sudah terisi ialah cara paling pantas untuk mengelirukan anda.