Исследования изменений во вторичной структуре белков зубной биопленки у людей с разным кариесогенным статусом по данным синхротронной инфракрасной микроспектроскопии

Середин П.В.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

ORCID: 0000-0002-6724-0063

Ипполитов Ю.А.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

ORCID: 0000-0001-9922-137X

Пешков Я.А.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

ORCID: 0000-0003-0939-0466

Голощапов Д.Л.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

ORCID: 0000-0002-1400-2870

Ипполитов И.Ю.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

ORCID: 0000-0003-0012-6482

Авраамова О.Г.

ФГБУ НМИЦ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России

ORCID: 0000-0001-6000-5039

Исследования изменений во вторичной структуре белков зубной биопленки у людей с разным кариесогенным статусом по данным синхротронной инфракрасной микроспектроскопии

Авторы:

Середин П.В., Ипполитов Ю.А., Пешков Я.А., Голощапов Д.Л., Ипполитов И.Ю., Авраамова О.Г.

Подробнее об авторах

Журнал: Стоматология. 2024;103(5): 5‑12

DOI: 10.17116/stomat20241030515

Загрузок: 2

Связаться с автором

Оглавление

Как цитировать:

Середин П.В., Ипполитов Ю.А., Пешков Я.А., Голощапов Д.Л., Ипполитов И.Ю., Авраамова О.Г. Исследования изменений во вторичной структуре белков зубной биопленки у людей с разным кариесогенным статусом по данным синхротронной инфракрасной микроспектроскопии. Стоматология. 2024;103(5):5‑12.
Seredin PV, Ippolitov YuA, Peshkov YA, Goloshchapov DL, Ippolitov IYu, Avraamova OG. Distinctions in molecular composition of the dental biofilm in a dependence of method of exo/endogeneous caries prevention and cariogenic condition of a patient. Stomatology. 2024;103(5):5‑12. (In Russ.)
https://doi.org/10.17116/stomat20241030515

Закрыть метаданные

Рекомендуем статьи по данной теме:

Минеральный состав слюны и интенсивность кариеса у подростков в г. Сыктывкар, Республика Коми. Стоматология. 2024;(6):48-54

Кариес зубов у 15-летних подростков Арктической зоны Российской Федерации: систематический обзор и метаанализ. Стоматология. 2024;(6):66-72

Витамин D и его роль в заболеваниях полости рта. Стоматология. 2025;(1):81-86

ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ

Сравнительное изучение изменений во вторичной структуре белков биопленки зубов у людей с кариесогенным и кариесопротективным статусом с помощью синхротронной инфракрасной микроспектроскопии (ИК-микроспектроскопии).

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Изучали образцы зубной биопленки 50 пациентов без кариеса (1-я группа) и с кариозными поражениями эмали зубов (2-я группа). Исследовали молекулярный состав биопленок с помощью ИК-микроспектроскопии. Оценку изменений во вторичной структуре белков зубной биопленки проводили на основе деконволюции амидных полос Amide I или Amide II с использованием дисперсионного анализа. Пациенты обеих групп принимали таблетки, содержащие минеральный комплекс с глицерофосфатом кальция.

РЕЗУЛЬТАТЫ

На основе деконволюции ИК-спектрального профиля полос Amide I и Amide II изучены изменения, происходящие во вторичной структуре белков зубной биопленки. На большом наборе спектров показано, что на прогнозирование вторичной структуры белковой сети биопленки влияет как кариесогенная ситуация в полости рта (при начальных кариозных поражениях эмали), так и применение пациентами модулятора — глицерофосфата кальция (таблетированного минерального комплекса с глицерофосфатом кальция). Установлены статистически значимые внутри- и межгрупповые различия во вторичной структуре протеинов зубной биопленки для пациентов в норме и при кариесогенной ситуации во рту, в том числе после применения таблетированного минерального комплекса с глицерофосфатом кальция. Это позволило дать математическую оценку сдвигам во вторичной структуре белков в зависимости от активности кариеса и внешней модуляции.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Полученные результаты могут лечь в основу методики спектроскопической диагностики изменений (сдвигов) в микробиоме рта, приводящих к развитию кариозного процесса, а также стать основой для выбора оптимальных терапевтических путей лечения кариеса эмали, в том числе за счет профилактических мер, направленных на восстановление микрофлоры ротовой полости пациента.

Ключевые слова:

зубная биопленка

кариес эмали

экзо- и эндогенная профилактика

ИК-микроспектроскопия

Авторы:

Середин П.В.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

ORCID: 0000-0002-6724-0063

Ипполитов Ю.А.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

ORCID: 0000-0001-9922-137X

Пешков Я.А.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

ORCID: 0000-0003-0939-0466

Голощапов Д.Л.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный университет»

ORCID: 0000-0002-1400-2870

Ипполитов И.Ю.

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко» Минздрава России

ORCID: 0000-0003-0012-6482

Авраамова О.Г.

ORCID: 0000-0001-6000-5039

Дата поступления:

17.11.2023

Дата принятия в печать:

01.01.2024

Список литературы:

James SL, Abate D, Abate KH, et al. Global, regional, and national incidence, prevalence, and years lived with disability for 354 diseases and injuries for 195 countries and territories, 1990—2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017. Lancet. 2018;392(10159): 1789-1858. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(18)32279-7
Cheng L, Zhang L, Yue L, Ling J, Fan M, Yang D, Huang Z, Niu Y, Liu J, Zhao J, Li Y, Guo B, Chen Z & Zhou X. Expert consensus on dental caries management. Int J Oral Sci. 2022;14(1):17. https://doi.org/10.1038/s41368-022-00167-3
GBD 2017 Oral Disorders Collaborators, Bernabe E, Marcenes W, Hernandez CR, Bailey J, Abreu LG, Alipour V, Amini S, Arabloo J, Arefi Z, Arora A, Ayanore MA, Bärnighausen TW, Bijani A, Cho DY, Chu DT, Crowe CS, Demoz GT, Demsie DG, Forooshani ZS, Tantawi MEl. Global, Regional, and National Levels and Trends in Burden of Oral Conditions from 1990 to 2017: A Systematic Analysis for the Global Burden of Disease 2017 Study. J Dent Res. 2020;99(4):362-373. https://doi.org/10.1177/0022034520908533
Stoica OE, Esian D, Bud A, Stoica AM, Beresescu L, Bica CI. The Assessment of Early Server Childhood Caries Status in Abandoned Institutionalized Children. Int J Environ Res Public Health. 2022;19(14):8632. https://doi.org/10.3390/ijerph19148632
Colombo APV, Tanner ACR. The Role of Bacterial Biofilms in Dental Caries and Periodontal and Peri-implant Diseases: A Historical Perspective. J Dent Res. 2019;98(4):373-385. https://doi.org/10.1177/0022034519830686
Kripal K, Bhavanam S, Anuroopa P, Kumar P, Chandrasekaran K, Paul P. Comparision of the Microbial Count in Supragingival Plaque, Gingival Crevicular Blood and Saliva Samples Immediately after Diode Laser (970±15 nm) Application in Chronic Periodontitis Patients: A Randomized Controlled Split Mouth Clinical Trial. Dentistry. 2018;08. https://doi.org/10.4172/2161-1122.1000479
Zhang JS, Chu CH, Yu OY. Oral Microbiome and Dental Caries Development. Dent J. 2022;10(10):184. https://doi.org/10.3390/dj10100184
Bertolini M, Costa RC, Barão VAR, Villar CC, Retamal-Valdes B, Feres M, Silva Souza JG. Oral Microorganisms and Biofilms: New Insights to Defeat the Main Etiologic Factor of Oral Diseases. Microorganisms. 2022; 10(12):2413. https://doi.org/10.3390/microorganisms10122413
Seredin P, Goloshchapov D, Ippolitov Y, Pimm Vongsvivut. Pathology-specific molecular profiles of saliva in patients with multiple dental caries — potential application for predictive, preventive and personalised medical services. EPMA J. 2018;9(2):195-203. https://doi.org/10.1007/s13167-018-0135-9
Lips A, Antunes LS, Antunes LA, et al. Salivary protein polymorphisms and risk of dental caries: a systematic review. Braz Oral Res. 2017;31. https://doi.org/10.1590/1807-3107bor-2017.vol31.0041
Cheeseman S, Shaw ZL, Vongsvivut J, et al. Analysis of Pathogenic Bacterial and Yeast Biofilms Using the Combination of Synchrotron ATR-FTIR Microspectroscopy and Chemometric Approaches. Molecules. 2021; 26(13):3890. https://doi.org/10.3390/molecules26133890
Seredin P, Goloshchapov D, Kashkarov V, Nesterov D, Ippolitov Y, Ippolitov I, Vongsvivut J. Effect of Exo/Endogenous Prophylaxis Dentifrice/Drug and Cariogenic Conditions of Patient on Molecular Property of Dental Biofilm: Synchrotron FTIR Spectroscopic Study. Pharmaceutics. 2022;14(7): 1355. https://doi.org/10.3390/pharmaceutics14071355
Seredin P, Kashkarov V, Lukin A, Ippolitov Y, Julian R, Doyle S. Local study of fissure caries by Fourier transform infrared microscopy and X-ray diffraction using synchrotron radiation. J Synchrotron Radiat. 2013;20(5):705-710. https://doi.org/10.1107/S0909049513019444
Titus J, Ghimire H, Viennois E, Merlin D, Perera AGU. Protein secondary structure analysis of dried blood serum using infrared spectroscopy to identify markers for colitis screening. J Biophotonics. 2018;11(3):e201700057. https://doi.org/10.1002/jbio.201700057
Sadat A, Joye IJ. Peak Fitting Applied to Fourier Transform Infrared and Raman Spectroscopic Analysis of Proteins. Appl Sci. 2020;10(17):5918. https://doi.org/10.3390/app10175918
De Meutter J, Goormaghtigh E. Evaluation of protein secondary structure from FTIR spectra improved after partial deuteration. Eur Biophys J. 2021; 50(3-4):613-628. https://doi.org/10.1007/s00249-021-01502-y
Yang S, Zhang Q, Yang H, et al. Progress in infrared spectroscopy as an efficient tool for predicting protein secondary structure. Int J Biol Macromol. 2022;206:175-187. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.02.104
Seredin P, Goloshchapov D, Ippolitov Y, Vongsvivut J. Comparative analysis of dentine and gingival fluid molecular composition and protein conformations during development of dentine caries: A pilot study. Vib Spectrosc. 2020;108:103058. https://doi.org/10.1016/j.vibspec.2020.103058
Pitts N, Ekstrand K, The ICDAS Foundation. International Caries Detection and Assessment System (ICDAS) and its International Caries Classification and Management System (ICCMS) — methods for staging of the caries process and enabling dentists to manage caries. Community Dent Oral Epidemiol. 2013;41(1):e41-e52. https://doi.org/10.1111/cdoe.12025
Nalin EKP, Danelon M, da Silva ES, Hosida TY, Pessan JP, Delbem ACB. Surface Free Energy, Interaction, and Adsorption of Calcium and Phosphate to Enamel Treated with Trimetaphosphate and Glycerophosphate. Caries Res. 2021;55(5):496-504. https://doi.org/10.1159/000518943
Gieroba B, Krysa M, Wojtowicz K, et al. The FT-IR and Raman Spectroscopies as Tools for Biofilm Characterization Created by Cariogenic Streptococci. Int J Mol Sci. 2020;21(11):3811. https://doi.org/10.3390/ijms21113811
Petibois C, Déléris G. Chemical mapping of tumor progression by FT-IR imaging: towards molecular histopathology. Trends Biotechnol. 2006;24(10): 455-462. https://doi.org/10.1016/j.tibtech.2006.08.005
Reeb J, Rost B. Secondary Structure Prediction. In: Ranganathan S, Gribskov M, Nakai K, Schönbach C, eds. Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology. Academic Press. 2019;488-496. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-809633-8.20267-7
De Meutter J, Goormaghtigh E. Amino acid side chain contribution to protein FTIR spectra: impact on secondary structure evaluation. Eur Biophys J. 2021;50(3-4):641-651. https://doi.org/10.1007/s00249-021-01507-7
Murphy BM, D’Antonio J, Manning MC, Al-Azzam W. Use of the Amide II Infrared Band of Proteins for Secondary Structure Determination and Comparability of Higher Order Structure. Curr Pharm Biotechnol. 2014;15(9): 880-889.
Seredin P, Goloshchapov D, Kashkarov V, Ippolitov Y, Bambery K. The investigations of changes in mineral — organic and carbon-phosphate ratios in the mixed saliva by synchrotron infrared spectroscopy. Results Phys. 2016;6: 315-321. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2016.06.005
Seredin PV, Goloshchapov DL, Ippolitov YA, Kalivradzhiyan ES. Does dentifrice provide the necessary saturation of ions in oral fluids to favour remineralisation? Russ Open Med J. 2018;7(1):e0106. https://doi.org/10.15275/rusomj.2018.0106
Hicks J, Garcia-Godoy F, Flaitz C. Biological factors in dental caries: role of saliva and dental plaque in the dynamic process of demineralization and remineralization (part 1). J Clin Pediatr Dent. 2004;28(1):47-52. https://doi.org/10.17796/jcpd.28.1.yg6m443046k50u20
Huang YT, Liao HF, Wang SL, Lin SY. Glycation and secondary conformational changes of human serum albumin: study of the FTIR spectroscopic curve-fitting technique. AIMS Biophys. 2016;3(2):247-260. https://doi.org/10.3934/biophy.2016.2.247

Закрыть метаданные