Исследователи обнаружили связь между обострениями артрита и пародонтитом, отслеживая бактерии, связанные с заболеванием пародонта, в образцах, взятых у пациентов с ревматоидным артритом, что может привести к разработке методов лечения аутоиммунного воспалительного заболевания.
Исследователь из Университета Райса находит важную информацию в отброшенных данных, которая перенаправляет их исследования в правильном направлении.
Регулярные стоматологические осмотры потенциально могут облегчить боль в суставах.
Когда Вики Яо, вычислительный биолог из Университета Райса , обнаружила присутствие бактерий, связанных с заболеванием пародонта, в образцах, взятых у людей, страдающих ревматоидным артритом, она не знала, что с этим делать.
Ее открытие положило начало серии экспериментов, установивших связь между обострениями артрита и пародонтитом. Результаты исследования опубликованы в журнале Science Translational Medicine.
Связь между обострениями артрита и пародонтитом
Отслеживание этой связи между двумя состояниями может помочь в разработке методов лечения ревматоидного артрита, аутоиммунного воспалительного заболевания, которое поражает слизистую оболочку суставов и может вызвать проблемы с сердцем, легкими и глазами. Подход, который привел к исследованию, может оказаться плодотворным в контексте других заболеваний, таких как рак.
- «Данные, собранные в ходе экспериментов с живыми организмами, клетками или тканями, выращенными в чашках Петри, действительно важны для подтверждения гипотез, но в то же время эти данные, возможно, содержат больше информации, чем мы можем сразу извлечь из них», — сказал Яо.
Догадка Яо подтвердилась, когда она более подробно изучила данные, собранные у пациентов с ревматоидным артритом Даной Оранж, адъюнкт-профессором клинических исследований и ревматологом, и Бобом Дарнеллом, профессором и лечащим врачом Рокфеллеровского университета и Медицинского института Говарда Хьюза.
Яо сотрудничал с Orange и другими в другом проекте, который отслеживал изменения в экспрессии генов во время обострений ревматоидного артрита.
- «Ориндж, работая с Дарнеллом, регулярно собирал данные у пациентов с артритом, в то же время отслеживая, когда происходили вспышки», — сказал Яо.
- «Идея заключалась в том, что, возможно, если взглянуть на эти данные задним числом, можно будет увидеть некую закономерность, дающую подсказки относительно того, что может вызвать обострение артрита».
«В то время как я работал над этим проектом, я пошел на этот доклад, который мне показался действительно крутым, потому что он указал, что в данных, которые игнорируются или выбрасываются, вы действительно можете найти следы микробов. Вы смотрите на человеческий образец, но получаете снимок микробов, плавающих вокруг. Я был заинтригован этим».
Предлагаемая модель роли воспаления пародонта при ревматоидном артрите (РА). Воспаление пародонта связано с химическим изменением наддесневых бактерий, вызванным ферментом, высвобождаемым как часть механизма иммунного ответа, известного как НЕТоз. Это химическое изменение «украшает» бактериальные антигены молекулярной меткой. Пародонтит и воспаление могут вызывать нарушения слизистой оболочки полости рта, высвобождая меченые бактериальные антигены в кровь. В результате активируются антитела, нацеленные на эти молекулярные метки, и они связывают или захватывают меченые антигены, образуя молекулы, известные как иммунные комплексы. Иммунные комплексы и плазмобласты откладываются в ткани сустава, также известной как синовиальная оболочка, и способствуют ее воспалению. Повторяющиеся эпизоды оральной бактериемии вызывают усиление аутоиммунного ответа, поражающие суставные ткани. Предоставлено: Дана Оранж и Билл Робинсон.
Когда она изучила это, Яо обнаружила, что микробы в образцах, которые постоянно менялись у пациентов до обострений, в основном были связаны с заболеванием десен.
- «Мне был любопытен этот инструмент, который позволял обнаруживать микробы в человеческих образцах. Это было похоже на то, что бесплатно вы получаете дополнительный взгляд на данные», — сказал Яо. «В то время я вообще мало работал с микробными данными. С тех пор Дана использовала весь этот опыт и объединилась с людьми, изучающими эти бактерии.
- «Одна из вещей, которая возникла, когда мы обсуждали это, было, как здорово было бы, если бы вы могли прописать какое-нибудь средство для полоскания рта, чтобы помочь предотвратить вспышки ревматоидного артрита».
С тех пор как Яо присоединился к Райс в 2019 году, основное внимание Яо переключилось на исследования рака. Обнаружение значимой информации в данных, которые обычно игнорируются или отбрасываются, вдохновило Яо применить аналогичный подход к изучению данных, полученных от больных раком.
- «Меня очень заинтересовало, что еще мы можем найти для поиска микробных сигнатур в человеческих образцах», — сказал Яо. «Теперь мы делаем что-то подобное, рассматривая рак.
- «Мы надеемся, что если мы обнаружим некоторые интересные микробные или вирусные сигнатуры, связанные с раком, мы сможем определить продуктивные экспериментальные направления для продолжения. Например, если наличие опухоли создает этот очаг специфических микробов, которые мы распознаем, то мы, возможно, можем использовать это знание как средство для более ранней или менее инвазивной или дорогостоящей диагностики рака. Или, если у вас есть микробы, которые имеют очень сильную связь с выживаемостью, это может помочь с прогнозом. И если эксперименты подтвердят причинно-следственную связь между конкретным вирусом или бактерией и типом рака, то, конечно, это может быть полезно для терапии».
Одним из наиболее известных примеров патогена, связанного с раком, является вирус папилломы человека (ВПЧ). Яо использовала эту хорошо задокументированную связь, чтобы проверить свой подход.
- «Когда мы выполняли то же упражнение, рассматривая образцы опухоли рака шейки матки, мы постоянно обнаруживали вирус», — сказала она. «Это хорошее доказательство принципа, которое показывает, что присутствие определенных патогенов может быть значимым для определенных типов рака.
- «Я действительно заинтересован в использовании вычислительных подходов для преодоления разрыва между доступными экспериментальными данными и способами их интерпретации. Вычислительный анализ — это способ помочь интерпретировать данные и определить приоритетность гипотез для проверки клиницистами или учеными-экспериментаторами».
Исследование финансировалось Национальным институтом здравоохранения, Национальным научным фондом, Фондом Робертсона, Рокфеллеровским университетом, Фондом Бернарда и Ирэн Шварц, Фондом Ирис и Юнгмин Ле, Пилотной программой премии Рокфеллера в области клинической и трансляционной науки, Исследовательской организацией по ревматологии. Фонд и Национальный институт рака.