Delayed neutrophil apoptosis in chronic periodontitis patients
Abstract
enBackground, aims: Neutrophil cells constitute the first defense barrier against the oral bacterial challenge in the periodontium. Reduction of neutrophils could impair this response against periopathogenic bacteria such as Porphyromonas gingivalis. Our previous work implicates the apoptosis of neutrophils in the pathogenesis of periodontitis. We now demonstrate that granulocyte monocyte-colony stimulating factor (GM-CSF) present in the gingival crevicular fluid (GCF) and secreted during the immune response reduces the apoptosis of neutrophils.
Method: In this study, the presence of GM-CSF and tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) in GCF was determined in samples obtained from adult patients with periodontitis and from control subjects with clinically healthy gingiva. GCF was collected for 30 s using Periopaper® strips, and cytokines were quantified by ELISA. We used ex vivo culture of gingival tissue biopsies for 2 and 4 days in the presence of GM-CSF. Apoptosis was determined using the terminal TdT-mediated dUTP-biotin nick end labeling (TUNEL) technique, and expression of Bax by immunohistochemistry.
Results: The presence of GM-CSF and TNF-α was detected in the majority of sites from periodontal patients (83.3% and 63.3%, respectively), presenting a total amount of 27.65 and 42.38 pg, respectively. GM-CSF reduces the neutrophil apoptosis determined by double staining with TUNEL and myeloperoxidase and by a reduction of Bax expression.
Conclusions: These findings suggest a novel mechanism by which neutrophils specifically accumulate in adult patients with periodontitis.
Zusammenfassung
deHintergrund: Neutrophile Granulozyten stellen die erste Verteidigungslinie gegen die orale bakterielle Exposition des Parodonts dar. Eine Reduktion der Zahl der neutrophilen Granulozyten könnte die Reaktion auf parodontalpathogene Bakterien wie Porphyromonas gingivalis (Pg) schwächen. Eine vorangegangene Arbeit hatte die Bedeutung der Apoptose neutrophiler Granulozyten für die Parodontitispathogenese gezeigt.
Zielsetzung: Nachweis, dass der Granulozyten-Monozytenkolonie-stimulierende Faktor (GM-CSF), der sich in der Sulkusflüssigkeit (SF) findet und während der Immunantwort gebildet wird, die Apoptose der neutrophilen Granulozyten reduziert.
Methode: Die Anwesenheit von GM-CSF und TNFα in der SF wurde in Proben von erwachsenen Patienten mit Parodontitis und von Kontrollprobanden mit klinisch gesunder Gingiva bestimmt. SF wurde 30 s lang mit Periopaper®-Streifen gesammelt und die Zytokine mittels ELISA quantifiziert. Ex-vivo-Kulturen von Biopsien gingivalen Gewebes wurden für 2 und 4 Tage mit GM-CSF inkubiert. Die Apoptose wurde mittels der “terminal TdT-mediated dUTP-Biotin nick end labeling” (TUNEL) Technik und durch die Expression von Bax immunhistochemisch bestimmt.
Ergebnisse: GM-CSF und TNFα wurden in der Mehrzahl der Stellen von Parodontitispatienten nachgewiesen (83,3% bzw. 63,3%), mit einer Gesamtmenge von 27,65 pg bzw. 42,38 pg. GM-CSF reduzierte die Apoptose der neutrophilen Granulozyten.
Schlussfolgerung: Diese Ergebnisse legen einen neuen Mechanismus nahe, der zur spezifischen Ansammlung von neutrophilen Granulozyten bei erwachsenen Patienten mit Parodontitis führt.
Résumé
frLes neutrophiles constituent la première ligne de défense de l'organisme contre les bactéries dans le parodonte. La réduction des neutrophiles pourrait diminuer cette réponse contre les bactéries parodontales pathogènes tels que le Porphyromonas gingivalis (P.g.). L'apoptôse des neutrophiles dans la pathogenèse de la parodontite a étéétudié. Le facteur stimulant la colonie-monocyte-granulocyte (GM-CSF) présent dans le fluide créviculaire gingival (GCF) et secrété durant la réponse immunitaire réduit l'apoptôse des neutrophiles. Dans cette étude la présence de GM-CSF et TNFalpha dans le GCF a été déterminée dans des échantillons obtenus d'adultes avec parodontite et de contrôles avec gencive cliniquement saine. Le GCF a été prélevé durant 30s à l'aide de bandelettes Periopaper® et les cytokines ont été quantifiées par ELISA. La culture ex vivo a été utilisée pour l'analyse de biopsies des tissus gingivaux durant deux et quatre jours en présence de GM-CSF. L'apoptôse a été déterminée par la technique du TUNEL et l'expression de Bax par immunohistochimie. La présence de GM-CSF et TNFalpha a été détectée dans la majorité des sites des patients avec parodontite (respectivement 83,3 et 63,3%), présentant une quantité totale de respectivement, 27,7 et 42,4 pg. GM-CSF réduit l'apoptôse des neutrophiles déterminée par double coloration avec TUNEL et myéloperoxidase et par une réduction de l'expression Bax. Ces découvertes suggèrent un mécanisme nouveau par lequel les neutrophiles s'accumulent spécifiquement chez les adultes avec parodontite.
