Bakteremi fra periodontal behandling for å belyse grunnen til sepsis

Bakteremi fra periodontal behandling for å belyse grunnlaget for sepsis Hypotese I sammenheng med kardiovaskulær sykdom (CVD) og sepsis antar denne studiens hypotese at (1) periodontal sykdom forårsaker en spesifikk CVD-fenotype som til en viss grad kan reverseres ved behandling av periodontal sykdom; (2) at ikke-kirurgisk periodontal behandling kan brukes som en human bakteriemimodell for å evaluere biomarkører som kan brukes i sepsisklinikken; (3) at endogene antimikrobielle peptidprofiler dikterer alvorlighetsgraden av en bakteriemi; (4) at proteinaser fra den orale biofilmen kan påvirke alvorlighetsgraden av en bakteriemi indusert av orale bakterier og deres produkter.

Mål A. Hva er de langsiktige kliniske og 'omics-relaterte CVD-fenotypiske effektene fra behandling av periodontal sykdom sammenlignet med en ubehandlet gruppe? B. Kan biomarkører brukes for å påvise en bakteriemi eller tidligere bakteriemi? C. Er effektene fra bakteriemi på kardiovaskulære biomarkører relatert til individets antimikrobielle peptidprofil? D. Er tilstedeværelsen av bakterielle proteaser, som gingipain, relatert til å ha en bakteriemi fra periodontal behandling og den systemiske responsen fra en bakteriemi? Prosjektbeskrivelse For å svare på de kliniske problemene fra tannlegestolen og sepsis intensitetsavdelingen har etterforskerne designet Bakteremistudien. Mål 1 er en intervensjonsstudie, mens mål 2 og 3 undersøker det patofysiologiske grunnlaget for assosiasjonen. Når man studerer langtidseffektene av periodontal behandling på CVD-fenotype Malmö Offspring Dental Study (MODS) vil deltakere som ikke har søkt tannpleie til tross for at de har blitt fortalt at de har periodontal sykdom, bli invitert som ikke-behandlede kontroller. Den primære utfallsvariabelen vil være endringer i total carotis plakkareal (TPA) per år.

I mål 2 og 3 parametrene som brukes til å dissekere de forskjellige aspektene ved bakteriemien. AMP-profilen kan være forskjellig hos personer med mer alvorlig bakteriemi (målt ved bloddyrking) kontra ingen bakteriemi. Det primære resultatet vil være konsentrasjon av CVD-biomarkører under og etter bakteriemi (positiv blodkultur) sammenlignet med de som har negativ blodkultur.

Rekruttering Deltakerne rekrutteres ved den svenske tannlegen i Skåne i Lund, ved Institutt for periodonti. Inklusjonskriteriet er å ha periodontal sykdom - en kvadrant med ≥2 tenner med > 5mm lommedybde (PD) og denne kvadranten vil bli behandlet når blodprøvene tas. Behandlingen er mekanisk ikke-kirurgisk periodontal behandling. Eksklusjonskriterier er å ha en tilstand som krever profylaktisk antibiotika ved periodontal behandling.

Antall rekrutterte deltakere Studien vil rekruttere 100 deltakere pluss reundersøkelse av MODS-deltakere som ikke har søkt periodontal behandling. Dessverre er tilgjengelig litteratur om bakteriemi ved periodontal behandling svært heterogen (13-75%), noe som gjør det vanskelig å utføre en meningsfull kraftberegning. Etterforskerne har bestemt seg for 100 deltakere og dette er godkjent av Etikktilsynet.

Kardiovaskulær fenotyping Ved baseline og etter 1 år og 2 år gjennomgår deltakerne kardiovaskulær fenotyping ved klinisk forskningsenhet ved Skåne universitetssykehus (Kliniska Forskningsenheten, KFE). Den kardiovaskulære fenotypingen i dette prosjektet er basert på flere subkliniske parametere nevnt nedenfor, men den viktigste er carotis arterie ultralyd for vurdering av carotis plakkareal og stabilitet. Førsteamanuensis Jönsson er førsteforfatter og Olle Melander medforfatter av en publikasjon som undersøker sammenhengen mellom periodontal sykdom og carotis totalt plakkareal. Carotisavbildningen i dette prosjektet utføres av samme person ved bruk av det samme utstyret som i Jönsson et al..

• Carotisarterie-ultralyd (GE logiq E9) av begge halspulsårene.

• Tilstedeværelse av carotis plakk.
• Antall carotisplakk.
• Område med carotis plakk(er).
• Visuell hette.
• Grad av stenose.
• Gråskala medium (GSM) av carotis plakk.
• Statistisk geometrisk funksjon (SGF) - spottiness av plaketten. GSM og SGF (faktisk SGF/plakkareal eller SGF/stenosegrad) er et uttrykk for heterogenitet av plakket på ultralyd og er korrelert til plakkområde farget for lipider, makrofager og blødninger samt cytokinekspresjon. Mens GSM gir den generelle ekkogenisiteten i plakket, er SGF en måling som beskriver fordelingen av gråskalanivåer i plakket.

Andre parametere innen kardiovaskulær fenotyping inkludert i prosjektet:

• Blodtrykk - sittende blodtrykk.
• BMI og hofte/midjemål.
• Totalkolesterol (TC), LDL-C og HDL-C.
• Fastende blodsukker (FBG) og HbA1c.
• GWAS for gener assosiert med CVD. Blodkultur og blod 16S-sekvensering På alle tidspunkter tas det blod for dyrking og blod 16S-sekvensanalyse. For dyrking har phlebotomists i studien fått opplæring av sykepleierne ved infeksjonsklinikken i hvordan man kan ta blod for dyrking - 4 bloddyrkingsflasker per tidspunkt - en anaerob og en aerob på hver arm.

Blod vil bli tappet og DNA vil bli ekstrahert fra PBMCs. For påfølgende sekvensering vil 16S amplikonsekvensering bli brukt med amplikonsekvenseringsvarianter (ASV) basert bioinformatikkpipeline, som øker oppløsningen og gjør at en større del av bakteriene kan identifiseres med artsoppløsning. Resultatene fra blod 16S-sekvenseringen vil deretter bli sammenlignet med innholdet i den orale biofilmen.

Biomarkører Biomarkørene spiller to viktige roller i dette prosjektet – for det første er de biomarkører for bakteriemi som etterforskerne vurderer, og sekvensering av blodbakterier anses også å være en biomarkør for tidligere bakteriemi, som beskrevet ovenfor. For det andre, og kanskje enda viktigere, gjenspeiler de samlet den systemiske responsen. Bakteremi kan initiere sepsis, men vertsresponsen er det som forårsaker tilstanden.

For analysen deles biomarkørene inn i de som umiddelbart sendes til sykehuslaboratoriet, og biomarkører som etterforskerne analyserer når alle prøver er samlet inn. Biomarkørene analysert umiddelbart er

• Procalcitonin (PCT)
• Høysensitiv troponin T (hsTNT)
• Høysensitivt C-reaktivt protein (hs-CRP)
• N-terminalt prohormon av hjernens natriuretiske peptid (NT-proBNP)

I en senere fase vil etterforskerne også analysere:

• Midtregionalt pro-adrenomedullin (MR-pro-ADM)
• C-terminal pro-endotelin-1 (CT-pro-ET-1)

Når etterforskerne samlet inn alle prøvene, vil etterforskerne bruke en multipleks tilnærming for ny biomarkørdeteksjon, for eksempel OLINK proteomics.

Antimikrobielle peptider Antimikrobielle peptider vil bli analysert ved kvantitativt utvalgt reaksjonsovervåkingsmassespektrometri (SRM-MS), i samsvar med tidligere publisert arbeid fra gruppen.

Proteaser Proteaser, og spesielt gingipain fra Porphyromonas gingivalis har fått oppmerksomhet gjennom en fersk publikasjon som rapporterer om effekten av gingipain på sykdomsprogresjonen av Alzheimers sykdom. Proteinaser og gingipain spesifikt vil bli analysert i GCF, og også i plasma. Takket være tidligere finansiering har etterforskerne, i samarbeid med Innovagen, laget anti-gingipain-antistoffer som vil bli evaluert i samarbeid med førsteamanuensis Bertil Kinnby og Claes Wickström ved Malmö universitet.

Statistikk Mål 1-statistikk - Intervensjonsforsøksaspektet vil primært være basert på endringer i carotis total plakkareal (TPA). Den årlige endringen i TPA vil først bli vurdert i de ikke-behandlede forsøkspersonene fra MODS. Endringer i TPA vil bli behandlet som en avhengig variabel i en lineær regresjon. Periodontal behandling versus ubehandlet kontroll vil bli brukt som uavhengig variabel. Andre uavhengige variabler vil være forvirrende faktorer, som alder, røykestatus, utdanning, medisinering, blodtrykk etc. Etterforskerne vil deretter fortsette med å bruke 'omics-relaterte biomarkører, som OLINK-proteiner, som uavhengige variabler.

Mål 2-statistikk - For å undersøke sammenhengen mellom kardiovaskulære biomarkører og bakteriemi vil etterforskerne undersøke hvert tidspunkt (figur 1) separat. For å undersøke sammenhengen mellom bakteriemi og CVD-biomarkører, vil positiv blodkultur / tidligere blodkultur / kolonidannende enheter (CFU) bli brukt som avhengige variabler og biomarkørene som uavhengige variabler i logistiske/lineære regresjoner, justert for konfoundere. ROC-kurver vil bli konstruert for å teste biomarkører for bakteriemi på de respektive tidspunktene, for å forutsi positiv blodkultur / tidligere blodkultur.

Mål 3-statistikk - For å vurdere effekten av AMP-profilen vil individuelle peptider inkluderes i en prinsipiell komponentanalyse (PCA). En lineær regresjonsmodell med biomarkører som avhengige variabler og blodkultur og PCA-faktorer som uavhengige variabler vil bli konstruert.

Mål 4 statistikk - Proteaser vil inngå som uavhengige variabler i logistiske og lineære regresjonsmodeller med henholdsvis blodkultur og biomarkører som avhengige variabler.

Resultatene fra sekvensering av blod for mikrobiom vil bli analysert i forhold til effekter på henholdsvis biomarkører og blodkultur i mål 3 og 4.

Betydning En grundig undersøkelse av grunnlaget for sammenhengen mellom hjerte-kar-sykdom og periodontal sykdom og hvordan periodontal sykdom kan påvirke forløpet av hjerte-kar-sykdom vil være viktig for å forstå sammenhengen. Tiår med hyppig lavgradig bakteriemi kan ha forårsaket mer alvorlige skader på det kardiovaskulære systemet med behov for mer personlig oppmerksomhet fra kardiologer. Denne studien belyser hva den kardiologen bør se etter.

I sammenheng med sepsis har det nåværende prosjektet potensial til å bidra til at flere sepsispasienter overlever sykdommen gjennom en mer presis og raskere målretting av bakteriene som initierer tilstanden. En biomarkør som er mer følsom for bakteriemi enn blodkultur og tillater rask analyse vil bidra til kortere tid til å korrigere antibiotika, som er den viktigste faktoren for kortere sykehusopphold og færre dødsfall av sepsis.