RUDN Journal of MedicineRUDN Journal of MedicineВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина2313-02452313-0261Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)2502710.22363/2313-0245-2020-24-4-325-337CLINICAL PHYSIOLOGHYКЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯResearch ArticleCeramids as biomarkers of chronic periodontitis associated with type 2 diabetesЦерамиды как биомаркеры хронического пародонтита, ассоциированного с сахарным диабетом второго типа6996-2071UnanyanK. G.УнаньянК. Г.iri.balm@mail.ru8025-8611BalmasovaI. P.БалмасоваИ. П.iri.balm@mail.ru8180-4941TsarevV. N.ЦаревВ. Н.iri.balm@mail.ru1980-8700MkrtumyanA. M.МкртумянА. М.iri.balm@mail.ru2403-8663ElbekyanK. S.ЭльбекьянК. С.iri.balm@mail.ru7085-4329KarakovK. G.КараковК. Г.iri.balm@mail.ru1052-4131ArutyunovS. D.АрутюновС. Д.iri.balm@mail.ruDinskaya Central District HospitalДинская Центральная районная больницаA.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and DentistryМосковский государственный медико-стоматологический университет им. А.И. ЕвдокимоваStavropol State Medical UniversityСтавропольский государственный медицинский университетA.I. Yevdokimov Moscow State University of Medicine and DentistryСтавропольский государственный медицинский университет15122020244EXPERIMENTAL AND CLINICAL PHYSIOLOGYЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ И КЛИНИЧЕСКАЯ ФИЗИОЛОГИЯ32533723112020Copyright ©; 2020, Unanyan K.G., Balmasova I.P., Tsarev V.N., Mkrtumyan A.M., Elbekyan K.S., Karakov K.G., Arutyunov S.D.Copyright ©; 2020, Унаньян К.Г., Балмасова И.П., Царев В.Н., Мкртумян А.М., Эльбекьян К.С., Караков К.Г., Арутюнов С.Д.2020Unanyan K.G., Balmasova I.P., Tsarev V.N., Mkrtumyan A.M., Elbekyan K.S., Karakov K.G., Arutyunov S.D.Унаньян К.Г., Балмасова И.П., Царев В.Н., Мкртумян А.М., Эльбекьян К.С., Караков К.Г., Арутюнов С.Д.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/medicine/article/view/25027

Relevance . The association of chronic periodontitis with type 2 diabetes mellitus is one of the most frequent manifestations of systemic effects that are etiologically associated with periodontopathogenic bacteria in the biofilm of the gingival sulcus. In this regard, the study of the metabolic mechanisms leading to such systemic effects and serving their markers is an urgent problem. Aim . Study of the features of sphingolipid/ceramide metabolism, both produced by etiologically significant microflora, and present in periodontal tissues of patients on the example of the association of chronic periodontitis with type 2 diabetes. Materials and methods . The observation groups included 58 patients with chronic periodontitis in association with type 2 diabetes, 39 patients with chronic periodontitis without concomitant systemic pathology, and 27 conditionally healthy people. All the examined patients underwent molecular genetic studies of the taxonomic and metabolic profiles of the dental sulcus/ periodontal pockets microbiota using 16S sequencing and evaluation of phosphorylated ceramides in saliva by the activity of the ceramid kinase enzyme. Results . It was found that in the Association of chronic periodontitis with type 2 diabetes mellitus, there are features of the taxonomic composition of the dental sulcus/periodontal pockets microbiota, which are combined with a decrease in sphingolipid metabolism. In addition, in these patients, depending on the duration of diabetes mellitus, there was an increasing drop in the saliva of ceramide kinase, which determines the phosphorylation of sphingolipids/ceramides. Conclusion . In the Association of chronic periodontitis with type 2 diabetes mellitus, the systemic effects of the dental sulcus/ periodontal pockets microbiota are manifested by a decrease in sphingolipid metabolism, including a decrease in ceramide kinase in periodontal tissues, which can serve as a marker of the combined pathological process.

Актуальность. Ассоциация хронического пародонтита с сахарным диабетом типа 2 является одним из наиболее частых проявлений системных эффектов, этиологически связанных с пародонтопатогенными бактериями в составе биопленки зубодесневой борозды. В связи с этим исследование метаболических механизмов, приводящих к таким системным эффектам и служащих их маркерами, является актуальной проблемой. Цель . Исследование особенностей метаболизма сфинголипидов/церамидов, как продуцируемых этиологически значимой микрофлорой, так и присутствующих в тканях пародонта пациентов на примере ассоциации хронического пародонтита с сахарным диабетом типа 2. Материалы и методы. Группы наблюдения включали 58 больных хроническим пародонтитом в ассоциации с сахарным диабетом типа 2, 39 больных хроническим пародонтитом без сопутствующей системной патологии, 27 условно здоровых людей. Всем обследованным проводились молекулярно-генетические исследования таксономического и метаболического профилей микробиоты зубодесневой борозды / пародонтальных карманов c использованием 16S секвенирования и оценка в слюне фосфорилированных церамидов по активности фермента церамид киназы. Результаты . Было установлено, что при ассоциации хронического пародонтита с сахарным диабетом типа 2 имеются особенности таксономического состава микробиоты зубодесневой борозды/пародонтальных карманов, которые сочетаются со снижением метаболизма сфинголипидов. Кроме того, у этих больных в зависимости от длительности сахарного диабета отмечено нарастающее падение в слюне церамид киназы, определяющей фосфорилирование сфинголипидов/церамидов. Заключение . При ассоциации хронического пародонтита с сахарным диабетом типа 2 системные эффекты микробиоты зубодесневой борозды / пародонтальных карманов проявляются снижением метаболизма сфинголипидов, обусловленных в том числе снижением церамид киназы в тканях пародонта, что может служить маркером сочетанного патологического процесса.

chronic periodontitistype 2 diabetes mellitusmicrobiotasphingolipidsceramidesceramid kinaseхронический пародонтитсахарный диабет типа 2микробиотасфинголипидыцерамидыцерамид киназаHajishengallis G., Darveau R.P., Curtis M.A. The keystonepathogen hypothesis. Nature Reviews Microbiology. 2012;10(10):717–725.Hajishengallis G., Darveau R.P., Curtis M.A. The keystonepathogen hypothesis. Nat Rev Microbiol. 2012. Vol. 10 (10). P. 717-725.Lepeeva N.A., Yermolayeva L.A., Shishkin A.N. Condition of periodontal tissues in patients with metabolic syndrome. St. Petersburg University Vestnik. 2012;11(3):145–152. (in Russ.).Лепеева Н.А., Ермолаева Л.А., Шишкин А.Н. Состояние тканей пародонта у больных метаболическим синдромом. Вестник Санкт-Петербургского университета. 2012. Т. 11 (3). С. 145-152.Bui F.Q., Almeida-da-Silva C.L.C., Huynh B. et al. Association between periodontal pathogens and systemic disease. Journal of Biomedical Science. 2019;42(1):27–35.Bui F.Q., Almeida-da-Silva C.L.C., Huynh B. et al. Association between periodontal pathogens and systemic disease. J Biomed Sci. 2019. Vol. 42 (1). P. 27-35.Moodley A., Wood N.H., Shangase S.L. The relationship between periodontitis and diabetes: a brief review. Journal of the South African Dental Association. 2013;68(6):260–264.Moodley A., Wood N.H., Shangase S.L. The relationship between periodontitis and diabetes: a brief review. SADJ. 2013. Vol. 68 (6). P. 260-264.Genco R.J., Van Dyke T.E. Prevention: reducing the risk of CVD in patients with periodontitis. Nature Reviews Cardiology. 2010; 7(9):479–480.Genco R.J., Van Dyke T.E. Prevention: reducing the risk of CVD in patients with periodontitis. Nat Rev Cardiol. 2010. Vol. 7 (9). P. 479-480.Kim J.-H., Choi I.A., Lee J.Y. et al. Periodontal pathogens and the association between periodontitis and rheumatoid arthritis in Korean adults. Journal of Periodontal & Implant Science. 2018;48(6):347–359.Kim J.-H., Choi I.A., Lee J.Y. et al. Periodontal pathogens and the association between periodontitis and rheumatoid arthritis in Korean adults. J Periodontal Implant Sci. 2018. Vol. 48 (6). P. 347-359.Han Y.W. Oral health and adverse pregnancy outcomes – what’s next? Journal of Dental Research. 2011; 90(3):289–293.Han Y.W. Oral health and adverse pregnancy outcomes - what’s next? J Dent Res. 2011. Vol. 90 (3). P. 289-293.Nikolaeva E.N., Tsarev V.N., Ippolitov E.V. Periodontopatog enic bacteria – indicators of the risk of periodontitis (part 2). Stomatology for everyone. 2011;4:4–7. (in Russ.).Николаева Е.Н., Царев В.Н., Ипполитов Е.В. Пародонтопатогенные бактерии - индикаторы риска возникновения и развития пародонтита (часть 2). Стоматология для всех. 2011. № 4. С. 4-7.Wolcott R., Costeryon J.W., Raoult D., Cutler S.J. The polymicrobial nature of biofilm infection. Clinical Microbiology and Infection. 2013;19(2):107–112.Wolcott R., Costeryon J.W., Raoult D., Cutler S.J. The polymicrobial nature of biofilm infection. Clin Microbiol Infect. 2013. Vol. 19 (2). P. 107-112.Ng M.L., Wadham C., Sukocheva O.A. The role of sphingolipid signalling in diabetes-associated pathologies. International Journal of Molecular Medcine. 2017;39(2):243–252.Ng M.L., Wadham C., Sukocheva O.A. The role of sphingolipid signalling in diabetes-associated pathologies. Int J Mol Med. 2017. Vol. 39 (2). P. 243-252.Verhulst M.J.L., Loos B.G., Gerdes V.E.A., Teeuw W.J. Evaluating all potential oral complications of diabetes mellitus. Frontiers in Endocrinology (Lausanne). 2019;10:56–104.Verhulst M.J.L., Loos B.G., Gerdes V.E.A., Teeuw W.J. Evaluating all potential oral complications of diabetes mellitus. Front Endocrinol (Lausanne). 2019. Vol. 10. P. 56-104.Stanko P., Holla L.I. Bidirectional association between diabetes mellitus and inflammatory periodontal disease. Biomedical papers of the Medical Faculty of the Palacky University, Olomouc, Czech Repub. 2014;158 (1):35–38.Stanko P., Holla L.I. Bidirectional association between diabetes mellitus and inflammatory periodontal disease. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub. 2014. Vol. 158 (1). P. 35-38.Bartke N., Hannun Y.A. Bioactive sphingolipids: Metabolism and function. Journal of Lipid Research. 2009;50:91–96.Bartke N., Hannun Y.A. Bioactive sphingolipids: Metabolism and function. J Lipid Res. 2009. Vol. 50. P. 91-96.Nichols F.C., Riep B., Mun J. et al. Structures and biological activity of phosphorylated dihydroceramides of Porphyromonas gingivalis. Journal of Lipid Research. 2004;45(12):2317–2330.Nichols F.C., Riep B., Mun J. et al. Structures and biological activity of phosphorylated dihydroceramides of Porphyromonas gingivalis. J Lipid Res. 2004. Vol. 45 (12). P. 2317-2330.Nichols F.C., Housley W.J., O’Conor C.A. et al. Unique lipids from a common human bacterium represent a new class of Tolllike receptor 2 ligands capable of enhancing autoimmunity. The American Journal of Pathology. 2009;175(6):2430–2438.Nichols F.C., Housley W.J., O’Conor C.A. et al. Unique lipids from a common human bacterium represent a new class of Tolllike receptor 2 ligands capable of enhancing autoimmunity. Am J Pathol. 2009. Vol. 175 (6). P. 2430-2438.Olsen I., Nichols F.C. Are sphingolipids and serine dipeptide lipids underestimated virulence factors of Porphyromonas gingivalis? Infection and Immunity. 2018;86(7): e00035–18.Olsen I., Nichols F.C. Are sphingolipids and serine dipeptide lipids underestimated virulence factors of Porphyromonas gingivalis? Infect Immun. 2018. Vol. 86 (7). e00035-18.Moye Z.D., Valiuskyte K., Dewhirst F.E. et al. Synthesis of sphingolipids impacts survival of Porphyromonas gingivalis and the presentation of surface polysaccharides. Frontiers in Microbiology. 2016;7:1919–1931.Moye Z.D., Valiuskyte K., Dewhirst F.E. et al. Synthesis of sphingolipids impacts survival of Porphyromonas gingivalis and the presentation of surface polysaccharides. Front Microbiol. 2016. Vol. 7. P. 1919-1931.Li L., Michel R., Cohen J. et al. Intracellular survival and vascular cell-to-cell transmission of Porphyromonas gingivalis. BMC Microbiology. 2008; 8:26–36.Li L., Michel R., Cohen J. et al. Intracellular survival and vascular cell-to-cell transmission of Porphyromonas gingivalis. BMC Microbiol. 2008. Vol. 8. P. 26-36.Nichols F.C., Yao X., Bajrami B. et al. Phosphorylated dihydroceramides from common human bacteria are recovered in human tissues. PLoS One. 2011;6(2): e16771.Nichols F.C., Yao X., Bajrami B. et al. Phosphorylated dihydroceramides from common human bacteria are recovered in human tissues. PLoS One. 2011. Vol. 6 (2). - e16771.Kuzmenko D.I., Klimentyeva T.K. Ceramid: role in apoptosis and pathogenesis of insulin resistance. Biochemistry. 2016;81(9):913–927. (in Russ.).Кузьменко Д.И., Климентьева Т.К. Церамид: роль в апоптозе и патогенезе резистентности к инсулину. Биохимия. 2016. Т. 81 (9). С. 913-927.Monastyrskaya E.A., Lamina S.V., Malyshev I.I. M1 and M2 phenotypes of activated macrophages and their role in immune response and pathology. Pathogenesis. 2008; 6(4):31–39. (in Russ.).Монастырская Е.А., Лямина С.В., Малышев И.Ю. М1 и М2 фенотипы активированных макрофагов и их роль в иммунном ответе и патологии. Патогенез. 2008. Т. 6 (4). С. 31-39.Callahan B.J., McMurdie P.J., Rosen M.J. et al. DADA2: Highresolution sample inference from Illumina amplicon data. Nature Methods. 2016;13(7):581–583.Callahan B.J., McMurdie P.J., Rosen M.J. et al. DADA2: Highresolution sample inference from Illumina amplicon data. Nat Methods. 2016. Vol. 13 (7). P. 581-583.Quast C., Pruesse E., Yilmaz P. et al. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-based tools. Nucleic Acids Research. 2013;41:590–596.Quast C., Pruesse E., Yilmaz P. et al. The SILVA ribosomal RNA gene database project: improved data processing and web-based tools. Nucleic Acids Res. 2013. Vol. 41. P. 590-596.Parks D.H., Tyson G.W., Hugtnholtz P., Beiko R.G. STAMP: statistical analysis of taxonomic and functional profiles. Bioinformatics. 2014;30 (21):3123–3124.Parks D.H., Tyson G.W., Hugtnholtz P., Beiko R.G. STAMP: statistical analysis of taxonomic and functional profiles. Bioinformatics. 2014. Vol. 30 (21). P. 3123-3124.Pawlowsky-Glahn V., Egozcue J.J. Exploring compositional data with the CoDa-dendrogram. Austrian Journal of Statistics. 2011; 40(1–2):103–113.Pawlowsky-Glahn V., Egozcue J.J. Exploring compositional data with the CoDa-dendrogram. Austrian J Statistics. 2011. Vol. 40 (1-2). P. 103-113.Nichols F.C. Novel ceramides recovered from Porphyromonas gingivalis: Relationship to adult periodontitis. Journal of Lipid Research. 1998;39 (12):2360–2372.Nichols F.C. Novel ceramides recovered from Porphyromonas gingivalis: Relationship to adult periodontitis. J Lipid Res. 1998. Vol. 39 (12). P. 2360-2372.Lazarevic V., Whiteson K., Hernandez D. et al. Study of interand intra-individual variations in the salivary microbiota. BMC Genomics. 2010;11:523–533.Lazarevic V., Whiteson K., Hernandez D. et al. Study of interand intra-individual variations in the salivary microbiota. BMC Genomics. 2010. Vol. 11. P. 523-533.