По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 612.017.3 (075.8) DOI:10.33920/med-08-2212-01

Антимикробные пептиды — первая линия иммунной защиты слизистых оболочек полости рта

Ахмад Эль-Абед Самья Джамалевна младший научный сотрудник отдела вирусологии имени О.Г. Анджапаридзе, федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова» Минобрнауки России, 105064, Российская Федерация, г. Москва, Малый Казенный пер., д. 5а, e-mail: sam9520177@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0001-7114-1167
Свитич Оксана Анатольевна член-корр. РАН, д-р мед. наук, профессор, директор, федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток имени И.И. Мечникова» Минобрнауки России, 105064, Российская Федерация, г. Москва, Малый Казенный пер., д. 5а, e-mail: svitichoa@yandex.ru, https://orcid.org/0000-0003-1757-8389

Воспалительные заболевания ротовой полости представляют собой серьезную медико-социальную проблему, которая обусловлена большим разнообразием условно-патогенных бактерий и ростом резистентности микроорганизмов к антибиотикам при лечении разных нозологических форм. Одним из таких распространенных заболеваний слизистой оболочки полости рта является пародонтит. Среди бактерий ведущее влияние на развитие пародонтита оказывают Actinobacillus actinomycetem comitans, Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola, Fusobacteriu mnucleatum, Eubacterium nodatum, Prevotella intermedia и Prevotella nigrescens. Своевременное выявление и лечение пародонтита предотвращает развитие более серьезных заболеваний пародонта. Большое число микробов, проникая в ротовую полость, нейтрализуются на слизистой оболочке. Антимикробные пептиды играют важную роль в защите от условно-патогенных микроорганизмов на слизистой оболочке полости рта. В обзоре подробно рассмотрены три основных класса антимикробных пептидов: кателицидины, дефензины, гистатины. Проведен подробный анализ продукции основных антимикробных пептидов полости рта при пародонтите. Показано, что при остром и хроническом течении заболеваний полости рта синтез одних антимикробных пептидов уменьшается, а других увеличивается. Полученные знания могут быть использованы для разработки лечебных препаратов на основе антимикробных пептидов. Изменения секреции антимикробных пептидов, а также продукты разрушения тканей, образующиеся в результате воспаления в ротовой полости, являются потенциальными мишенями для диагностики заболеваний полости рта. Следовательно, выработка антимикробных пептидов при пародонтите свидетельствует о том, что этот класс белков можно использовать не только для лечения, но и для диагностики заболеваний пародонта.

Литература:

1. Eke PI, Dye BA, Wei L, Thornton-Evans GO, Genco RJ. Prevalence of periodontitis in adults in the United States: 2009 and 2010. J Dent Res. 2012; 91: 914–920.

2. Zoirov TE, Ruzieva KA. A modern method for selecting materials in treatment of chronic inflammatory-destructive periodontitis.Web of Scientist: International Scientific Research Journal. 2022; 3 (02): 196–8.

3. Романцов М. Г., Селькова Е.П., Гаращенко М.В., Семененко Т.А., Шульдяков А.А. и др. Повышение естественной резистентности детей с целью профилактики гриппа и ОРВИ (результаты многоцентровых рандомизированных исследований). Антибиотики и химиотерапия. 2009; 54 (9–10): 37–41.

4. Botelho J., Machado V., Leira Y., Proença L., Chambrone L. & Mendes J.J. Economic burden of periodontitis in the United States and Europe: An updated estimation. Journal of periodontology. 2022; 93 (3): 373–379.

5. Alexandre Godinho Pereira, Fernando Oliveira Costa. Gingival Crevicular Fluid Levels of Human Beta-defensin 2 and 3 in Healthy and Diseased Sites of Individuals with and without Periodontitis. Journal of the International Academy of Periodontology. 2020; 22: 90–99.

6. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Каражас Н.В., Рыбалкина Т.Н., Веселовский П.А., Пульнова Н.Л., Готвянская Т.П., Голосова С.А., Иванова И.В., Бошьян Р. Е., Кулаков Д.Ю. Особенности изменения показателей иммунного статуса лиц с активными и латентными формами герпес-вирусных инфекций. Пермский медицинский журнал. 2021; 38 (1): 46–63. doi: 10.17816/pmj38146–63.

7. Ved V, Fernandes G. Anti-Microbial Peptides and Their Speculative Role in Periodontitis. Biomedical Journal of Scientific & Technical Research. 2017; 1 (6): 1802–7.

8. Ноздрачева А.В., Готвянская Т.П., Семененко А.В., Афонин С.А. Основные направления неспецифической профилактики инфекционных заболеваний. Санитарный врач. 2021; 11: 24–37. doi: 10.33920/med-08-2111-02.

9. Лукиных Л.М. Заболевания слизистой оболочки полости рта. Н. Новгород: Издательство НГМА, 2000; 367 с.

10. Соломай Т.В., Семененко Т.А., Ильина Н.И. Обоснование стратегии неспецифической иммунопрофилактики активной ВЭБ-инфекции. Иммунология. 2021; 42 (6): 686–696. doi: 10.33029/0206-4952-2021-42-6-686-696.

11. Kinane D. F., Mombelli A. Antimicrobial Peptides in Periodontal Innate Defense. Periodontal Disease. 2012; 15: 84–98.

12. Цимбалистов А.В., Робакидзе Н.С., Тытюк С.Ю. Состояние органов полости рта у пациентов с воспалительными заболеваниями кишечника по данным функциональных и лабораторных исследований. Тихоокеанский медицинский журнал. 2013; 1: 51–53.

13. Мусин Х. Г. Антимикробные пептиды — потенциальная замена традиционным антибиотикам. Инфекция и иммунитет. 2018; 8 (3): 295–308.

14. Fernanda Guilhelmelli, Nathália Vilela. Antibiotic development challenges: the various mechanisms of action of antimicrobial peptides and of bacterial resistance. Frontiers in Microbiology. 2013; 4 (353): 1–8.

15. Жаркова М.С., Орлов Д.С., Кокряков В.Н., Шамова О.В. Антимикробные пептиды млекопитающих: классификация, биологическая роль, перспективы практического применения. Вестник Санкт-Петербургского университета. Серия 3. Биология. 2014; 1 (1); 98–114.

16. Bechinger B., Gorr S.U. Antimicrobial peptides: mechanisms of action and resistance. Journal of dental research. 2017; 96–3: 254–260.

17. Burton M. F., Steel P.G. The chemistry and biology of LL-37. Natural product reports. 2009; 26 (12): 1572–1584.

18. Khurshid Z. Significance and diagnostic role of antimicrobial cathelicidins (LL-37) peptidesinoral health. Biomolecules. 2017; 7 (4): 1–7.

19. Gordon Y.J., Huang L.C., Romanowski E.G., Yates K.A., McDermott A.M. Human cathelicidin (LL-37), a multifunctional peptide, is expressed by ocular surface epithelia and has potent antibacterial and antiviral activity. Current Eye Research. 2005; 30 (5): 385–394.

20. Wong J.H., Legowska A., Rolka K. Effects of cathelicidin and its fragments on three key enzymes of HIV-1. Peptide. 2011; 32 (6): 1117–1122.

21. Situ H., Bobek L.A. In vitro assessment of antifungal therapeutic potential of salivary histatin-5, two variants of histatin-5, and salivary mucin (MUC7) domain 1. Antimicrobial agents and chemotherapy. 2000; 44 (6): 1485–1493.

22. Gabay J. E. Ubiquitous natural antibiotics. Science. 1994; 264 (5157): 373–375.

23. Вавилова Т.П., Деркачева Н.И., Островская И. Г. Антимикробные пептиды — многофункциональная защита тканей полости рта. Российская стоматология. 2015; 8 (3): 3–12.

24. Edgerton M. Candidacidal activity of salivary histatins: identification of a histatin 5-binding protein on Candida albicans. Journal of Biological Chemistry. 1998; 273 (32): 20438–20447.

25. Doss M. Human defensins and LL‐37 in mucosal immunity. Journal of leukocyte biology. 2010; 87 (1): 79–92.

26. Lin Shang, Dongmei Deng, Jeroen Kees Buskermolen. Multi-species oral biofilm promotes reconstructed human gingiva epithelial barrier function. Scientific Reports. 2018; 8: 1–10.

27. Dumitrescu A. L. Periodontal disease — a public health problem. Frontiers in Public Health. 2016; 3 (278): 1–3.

28. Dale B.A., Fredericks L.P. Antimicrobial peptides in the oral environment: expression and function in health and disease. Current issues in molecular biology. 2005; 7 (2): 119–134.

29. Armitage G.C. Periodontal diagnoses and classification of periodontal diseases. Periodontology 2000. 2004; 34: 9–21.

30. Lee S., Jun H., Lee H., Chung C., Choi B. Antibacterial and lipopolysaccharide (LPS) — neutralis ingactivity of human cationicanti microbial peptides against periodontopathogens. International Journal of Antimicrobial Agents. 2010; 35 (2): 138–145.

31. Gorr S.U., Abdolhosseini M. Antimicrobial peptides and periodontal disease. Journal of clinical periodontology. 2011; 38: 126–141.

32. Puklo M., Guentsch A., Hiemstra P., Eick S., Potempa J. Analysis of neutrophil — derived antimicrobial peptides in gingival crevicular fluid suggests importance of cathelicidinll-37 in the innate immune response against periodontogenic bacteria. Oral Microbiology and Immunology. 2008; 23 (4): 328–335.

33. Putsep K., Carlsson G., Boman H.G., Andersson M. Deficiency of antibacterial peptides in patients with morbus Kostmann: an observation study. The Lancet. 2002; 360 (9340): 1144–1149.

34. Miller C. S., Foley J.D., Bailey A. L., Campell C. L., Humphries R. L., Christodoulides N., Floriano P.N., Simmons G., Bhagwandin B., Jacobson J.W., Redding S.W., Ebersole J. L., McDevitt J.T. Current developments in salivary diagnostics. Biomarkersin Medicine. 2010; 4 (1): 171–189.

35. Diamond G., Beckloff N., Weinberg A., Kisich K.O. The roles of antimicrobial peptides in innate host defense.Current Pharmaceutical Design. 2009; 15 (21): 2377–2392.

36. Sven-Ulrik Gorr. Antimicrobial Peptides in Periodontal Innate Defense. Periodontal Disease. 2012; 15: 84–98.

37. Giannobile W., Beikler T., Kinney J., Ramseier C., Morelli T., Wong D.. Saliva as a diagnostic tool for periodontal disease: current state and future directions. Periodontol 2000. 2009; 50: 52–64.

38. Sierra JM, Fuste E, Rabanal F, Vinuesa T, Vinas M. An overview of antimicrobial peptides and the latest advances in their development. Expert Opinion on Biological Therapy. 2017; 17 (6): 663–76.

39. Zaiou M. Multifunctional antimicrobial peptides: therapeutic targets in several human diseases. Journal of Molecular Medicine. 2007; 85 (4): 317–29.

40. Mygind PH, Fischer RL, Schnorr KM, Hansen MT, Sonksen CP, Ludvigsen S, Raventos D, Buskov S, Christensen B, De Maria L, Taboureau O, Yaver D, Elvig-Jorgensen SG, Sorensen MV, Christensen BE, Kjaerulff S, Frimodt-Moller N, Lehrer RI, Zasloff M, Kristensen HH. Plectasin is a peptide antibiotic with therapeutic potential from a saprophytic fungus. Nature. 2005; 437: 975–980.

41. Paquette DW, Simpson DM, Friden P, Braman V, Williams RC.Safety and clinical effects of topical histatin gels in humans with experimental gingivitis. J Clin Periodontol. 2002; 29: 1051–1058.

42. Wang H.Y., Lin L., Fu W., Yu H.Y., Yu N., Tan L. S., Cheng J.-W. & Pan Y.P. Preventive effects of the novel antimicrobial peptide Nal-P-113 in a rat Periodontitis model by limiting the growth of Porphyromonas gingivalis and modulating IL-1beta and TNF-alpha production. BMC Complementary and Alternative Medicine. 2017; 17 (1): 426.

1. Eke PI, Dye BA, Wei L, Thornton-Evans GO, Genco RJ. Prevalence of periodontitis in adults in the United States: 2009 and 2010. J Dent Res. 2012;91:914-920.

2. Zoirov TE, Ruzieva KA. A modern method for selecting materials in treatment of chronic inflammatory-destructive periodontitis.Web of Scientist: International Scientific Research Journal.2022 ;3(02):196-8.

3. Romantsov M.G., Selkova E.P., Garashchenko M.V., Semenenko T.A., Shuldyakov A.A., etc. Increasing the natural resistance of children in order to prevent influenza and ARVI (results of multicenter randomized trials). Antibiotiki i himioterapija (Antibiotics and chemotherapy). 2009; 54 (9-10): 37-41. (in Russian)

4. Botelho, J., Machado, V., Leira, Y., Proença, L., Chambrone, L., & Mendes, J. J.. Economic burden of periodontitis in the United States and Europe: An updated estimation. Journal of periodontology.2022; 93(3): 373-379.

5. Alexandre Godinho Pereira, Fernando Oliveira Costa. Gingival Crevicular Fluid Levels of Human Beta-defensin 2 and 3 in Healthy and Diseased Sites of Individuals with and without Periodontitis.Journal of the International Academy of Periodontology.2020; 22: 90-99.

6. Solomay T.V., Semenenko T.A., Karazhas N.V., Rybalkina T.N., Veselovsky P.A., Pulnova N.L., Gotvyanskaya T.P., Golosova S.A., Ivanova I.V., Boshyan R.E., Kulakov D.Yu. Features of changes in the indicators of the immune status of persons with active and latent forms of herpesvirus infections. Permskij medicinskij zhurnal (Perm Medical Journal). 2021; 38 (1): 46-63. doi: 10.17816/pmj38146-63 (in Russian)

7. Ved V, Fernandes G. Anti-Microbial Peptides and Their Speculative Role in Periodontitis. Biomedical Journal of Scientific & Technical Research. 2017;1(6):1802-7.

8. Nozdracheva A.V., Gotvyanskaya T.P., Semenenko A.V., Afonin S.A. The main directions of nonspecific prevention of infectious diseases. Sanitarnyj vrach (Sanitary doctor). 2021; 11: 24-37. doi: 10.33920/med-08-2111-02 (in Russian)

9. Lukinykh L.M. Diseases of the oral mucosa. Nizhny Novgorod: Publishing House of the NGMA. 2000, 367 p. (in Russian)

10. Solomay T.V., Semenenko T.A., Ilyina N.I. Substantiation of the strategy of nonspecific immunoprophylaxis of active EBV infection. Immunologija (Immunology). 2021; 42 (6): 686-696. doi: 10.33029/0206-4952-2021-42-6-686-696 (in Russian)

11. Kinane D.F., MombelliA..Antimicrobial Peptides in Periodontal Innate Defense. PeriodontalDisease. 2012; 15:84-98

12. Tsimbalistov AV, Robakidze NS, TytyukS.Yu ..The state of the oral cavity organs in patients with inflammatory bowel diseases according to functional and laboratory studies.Pacific Medical Journal. 2013; 1: 51-53 (in Russian)

13. Musin H.G. Antimicrobial peptides potential replacement for traditional antibiotics. Infekciya i immunitet (Infection and immunity). 2018; 8(3): 295-308. (in Russian)

14. Fernanda Guilhelmelli, NatháliaVilela.Antibiotic development challenges: the various mechanisms of action of antimicrobial peptides and of bacterial resistance.Frontiers in Microbiology. 2013; 4(353): 1-8

15. Zharkova M.S., Orlov D.S., Kokryakov, V.N.,Shamova O.V. Antimicrobial peptides of small-feeding: classification, biological role, prospects for practical application. Vestnik Sankt-Peterburgskogo universiteta.Seriya 3.Biologiya (Bulletin of St. Petersburg University. Series 3.Biology).2014; 1(1), 98-114. (in Russian)

16. Bechinger B., Gorr S. U. Antimicrobial peptides: mechanisms of action and resistance. Journalofdentalresearch. 2017; 96 - 3: 254-260.

17. Burton M. F., Steel P. G..The chemistry and biology of LL-37.Natural product reports.2009;26(12): 1572-1584

18. KhurshidZ..Significance and diagnostic role of antimicrobial cathelicidins (LL-37) peptidesinoralhealth. Biomolecules.2017; 7(4):1-7.

19. Gordon, Y.J.; Huang, L.C.; Romanowski, E.G.; Yates, K.A.; McDermott, A.M..Human cathelicidin (LL-37), a multifunctional peptide, is expressed by ocular surface epithelia and has potent antibacterial and antiviral activity. CurrentEyeResearch. 2005; 30 (5): 385–394.

20. Wong, J.H.; Legowska, A.; RolkaK..Effects of cathelicidin and its fragments on three key enzymes of HIV-1.Peptide.2011; 32(6):1117–1122.

21. Situ H., Bobek L.A. In vitro assessment of antifungal therapeutic potential of salivary histatin-5, two variants of histatin-5, and salivary mucin (MUC7) domain 1. Antimicrobial agents and chemotherapy.2000; 44(6): 1485-1493.

22. GabayJ.E..Ubiquitous natural antibiotics.Science.1994; 264(5157):373-375

23. Vavilova T.P., Derkacheva N.I., Ostrovskaya I.G. Antimicrobial peptides - multifunctional protection of oral tissues. Rossijskaja stomatologija (Russian dentistry).2015; 8(3): 3-12. (in Russian)

24. Edgerton M..Candidacidal activity of salivary histatins: identification of a histatin 5-binding protein on Candida albicans. Journal of Biological Chemistry. 1998; 273(32): 20438-20447.

25. Doss M..Human defensins and LL‐37 in mucosal immunity.Journal of leukocyte biology.2010; 87(1):79-92.

26. Lin Shang, DongmeiDeng, JeroenKeesBuskermolen.Multi-species oral biofilm promotes reconstructed human gingiva epithelial barrier function. Scientific Reports.2018; 8: 1-10.

27. DumitrescuA. L..Periodontal disease—a public health problem.Frontiers in Public Health. 2016; 3(278): 1-3

28. Dale B. A., Fredericks L. P.. Antimicrobial peptides in the oral environment: expression and function in health and disease. Current issues in molecular biology. 2005; 7(2) :119-134.

29. ArmitageG. C..Periodontal diagnoses and classification of periodontal diseases.Periodontology 2000. 2004; 34: 9-21

30. LeeS., JunH., LeeH., ChungC., ChoiB..Antibacterialandlipopolysaccharide (LPS)-neutralisingactivityofhumancationicantimicrobialpeptidesagainstperiodontopathogens.International Journal of Antimicrobial Agents.2010; 35(2): 138-145

31. Gorr S.U., Abdolhosseini M. Antimicrobial peptides and periodontal disease. Journal of clinical periodontology.2011; 38: 126-141.

32. Puklo M., Guentsch A., Hiemstra P., Eick S., Potempa J.. Analysis of neutrophil-derived antimicrobial peptides in gingival crevicular fluid suggests importance of cathelicidinll- 37 in the innate immune response against periodontogenic bacteria. Oral Microbiology and Immunology. 2008; 23(4): 328-335

33. Putsep K., Carlsson G., Boman H.G., Andersson M.. Deficiency of antibacterial peptides in patients with morbusKostmann: an observation study.TheLancet. 2002; 360(9340): 1144-1149

34. Miller C.S., Foley J.D., Bailey A.L., Campell C.L., Humphries R.L., Christodoulides N., Floriano P.N., Simmons G., Bhagwandin B., Jacobson J.W., Redding S.W., Ebersole J.L., McDevitt J.T..Current developments in salivary diagnostics. BiomarkersinMedicine.2010; 4(1): 171-189

35. Diamond G., Beckloff N., Weinberg A., Kisich K.O. The roles of antimicrobial peptides in innate host defense. CurrentPharmaceuticalDesign. 2009; 15(21): 2377-2392.

36. Sven- Ulrik Gorr. Antimicrobial Peptides in Periodontal Innate Defense.Periodontal Disease.2012;15: 84–98.

37. Giannobile W., Beikler T., Kinney J., Ramseier C., Morelli T., Wong D.. Saliva as a diagnostic tool for periodontal disease: current state and future directions. Periodontol 2000. 2009; 50: 52-64

38. Sierra JM, Fuste E, Rabanal F, Vinuesa T, Vinas M. An overview of antimicrobial peptides and the latest advances in their development.Expert Opinion on Biological Therapy. 2017;17(6):663-76.

39. Zaiou M. Multifunctional antimicrobial peptides: therapeutic targets in several human diseases. Journal of Molecular Medicine. 2007;85(4):317-29.

40. Mygind PH, Fischer RL, Schnorr KM, Hansen MT, Sonksen CP, Ludvigsen S, Raventos D, Buskov S, Christensen B, De Maria L, Taboureau O, Yaver D, Elvig-Jorgensen SG, Sorensen MV, Christensen BE, Kjaerulff S, Frimodt-Moller N, Lehrer RI, Zasloff M, Kristensen HH. Plectasin is a peptide antibiotic with therapeutic potential from a saprophytic fungus. Nature.2005; 437:975–980

41. Paquette DW, Simpson DM, Friden P, Braman V, Williams RC.Safety and clinical effects of topical histatin gels in humans with experimental gingivitis.J Clin Periodontol.2002;29:1051–1058

42. Wang, H. Y., Lin, L., Fu, W., Yu, H. Y., Yu, N., Tan, L. S., Cheng, J.-W.,&Pan, Y. P. Preventive effects of the novel antimicrobial peptide Nal-P-113 in a rat Periodontitis model by limiting the growth of Porphyromonasgingivalis and modulating IL-1beta and TNF-alpha production. BMC Complementary and Alternative Medicine.2017; 17(1), 426.

Изучение механизмов иммунитета полости рта при развитии воспалительных заболеваний является серьезной медико-социальной проблемой. При отсутствии регулярного ухода за полостью рта и десен быстро появляются микробные скопления, которые, если их не лечить, вызывают различные заболевания полости рта. Широко распространенным воспалительным заболеванием слизистой оболочки полости рта является пародонтит, вызванный патогенными микроорганизмами, которые связываются с поверхностью зуба и накапливаются на ней. Это заболевание прогрессирует с возрастом. Одной из важных проблем в лечении данного заболевания является рост резистентности микроорганизмов к антибиотикам. В мире проводилось большое количество исследований, где обнаружилось, что около половины взрослых старше 30 лет имеют пародонтит [1]. Он опасен тем, что при отсутствии лечения переходит в пародонтоз, который характеризуется разрушением костной ткани и выпадением зубов. Также деструктивные формы хронического пародонтита представляют наибольшую опасность для организма, так как хронические очаги воспаления в области верхушки корня зуба могут быть причиной одонтогенных воспалительных процессов в челюстно-лицевой области [2, 3]. Лечение заболеваний пародонта оказывает значительное влияние на экономику. Например, в 2018 г. траты на лечение пародонтитана несли убыток в мире в размере около 9 трлн руб. [4]. В защите от патогенных микроорганизмов на слизистой оболочке полости рта важное место занимают антимикробные пептиды, которые многие ученые относят к естественным антибиотикам и антибактериальным препаратам. Они разрушают мембраны бактериальных клеток. В ротовой полости в норме определяется постоянный уровень антимикробных пептидов, что подтверждается экспрессией их генов. Однако уровни антимикробных пептидов могут изменяться при инфекционных и иммуновоспалительных заболеваниях, в том числе при пародонтите [5, 6]. Следует заметить, что местное применение антимикробных пептидов не влияет на рост резистентности к антибиотикам [7, 8]. Использование антимикробных пептидов при заболеваниях пародонта имеет прямое значение для понимания врожденных иммунных реакций полости рта и разработки инновационных терапевтических препаратов на их основе.

Для Цитирования:
Ахмад Эль-Абед Самья Джамалевна, Свитич Оксана Анатольевна, Антимикробные пептиды — первая линия иммунной защиты слизистых оболочек полости рта. Санитарный врач. 2022;12.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: