Hiperglisemi modeli oluşturulmuş zebra balıklarında Porphyromonas Gingivalis'in virulans faktörlerinin inflamatuar yanıt üzerine etkilerinin incelenmesi

Abstract

Amaç: Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis), periodontal hastalıklarda kilit patojenlerden biridir ve diyabet gibi hiperglisemiyle karakterize sistemik hastalıklarla da ilişkilendirilmektedir. P. gingivalis’in virulans faktörlerinden en önemli endotoksin ise gingipainlerdir. Model organizmalar içinde zebra balığı (Danio rerio) insanlarla yüksek fizyolojik ve genetik homolojiye sahip olması nedeniyle in vivo çalışmalarda tercih edilir. Bu çalışmadaki amaç, hiperglisemi modeli oluşturulmuş zebra balıklarında gingipaine bağlı gelişen inflamatuar yanıtın değerlendirilmesidir. Gereç ve Yöntem: Yetişkin zebra balıkları Kontrol (K), Hiperglisemi (H), Gingipain (G), Hiperglisemi+Gingipain (H+G) şeklinde gruplara ayrıldı (n=15). İki haftanın sonunda balıklara oral glukoz tolerans testi (OGTT) yapıldı ve açlık kan şekeri (AKŞ) düzeyleri ölçüldü. Oksidan-antioksidan sistem parametreleri ile alkalen fosfataz (ALP) ve asetilkolinesteraz (AChE) aktiviteleri hepatopankreas örneklerinde spektrofotometrik yöntemle analiz edildi. Tnf-⍺, il-1β, ins, crp ve YKL-40 analogları chia.5 ve chia.6 gen ifade düzeyleri gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu (RT-PCR) yöntemiyle incelendi. Bulgular: İki hafta fazla besleme sonrası H ve H+G gruplarındaki balık ağırlıkları, AKŞ ve OGTT değerlerindeki artış ile hiperglisemi durumu doğrulandı. Hem hiperglisemi hem de gingipain gruplarında AChE ve ALP aktivitelerindeki artış ile birlikte oksidatif stres belirteçlerinde ve pro-inflamatuar belirteçlerde artış görüldü. Bu artışlar, H+G grubunda çok daha belirgin şekilde kaydedildi. Sonuç: Elde edilen sonuçlar diyabet ve obezite gibi hiperglisemik durumlarda gözlenen periodontal dokulardaki şiddetlenmiş inflamatuar yanıtta, tek başına gingipainlerin rolünü desteklemekte olup P. gingivalis’in bu patogenezdeki rolünü ortaya çıkarmaktadır. Bilgimiz dahilinde, hiperglisemi modeli oluşturulmuş zebra balıklarında gingipain ilk defa kullanılmış olup, çalışmamızın ilerideki araştırmalara rehber olacağı düşünülmektedir.

Objective: Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis), a major pathogen in periodontal diseases, is linked to hyperglycemia-associated diseases, including diabetes mellitus. Gingipains, are the essential endotoxins of P. gingivalis and rarely studied in vivo. Zebrafish (Danio rerio) is a vertebrate with strong physiological and genetic homology with humans, having co-orthologs for human genes. Therefore, they are the preferred model animals in in vivo studies. The aim of presented study is to determine the effects of gingipain in a hyperglycemia-induced zebrafish by evaluating inflammation, oxidant-antioxidant status, and the cholinergic system. Materials and Methods: Adult zebrafish were distributed into 4 groups including Control(C), Hyperglycemia-induced(H), Gingipain-induced(G), and Hyperglycemia-induced+Gingipain-induced(H+G)(n=15). After 15-days of overfeeding of H and H+G grups, for all goups, oral glucose tolerance test(OGTT) was performed, and fasting blood glucose(FBG) levels were measured. Oxidant-antioxidant parameters comprising LPO, NO, glutathione, GST, catalase, SA, and ALP and AChE activities were determined spectrophotometrically in the hepatopancreas. Tnf-⍺, il-1β, ins, crp, and the acute phase protein YKL-40 analogs chia.5 and chia.6 expresssions were evaluated by RT‒PCR. Results: After two weeks of overfeeding, significantly increased weight gain, FBG, and OGTT confirmed that the zebrafish were hyperglycemic. Increased oxidative stress and inflammatory markers in addition to ALP and AChE activities were observed in both overfeeding and GP groups. Amplification of inflammation and oxidative stress was evident in the H+G group through increased expression of crp, il-1β, chia.5, and chia.6 and increased LPO and NO levels. Conclusion: Our results demonstrate the role of gingipains in the increased inflammatory response in hyperglycemia-associated diseases.