Head and Neck TumorsHead and Neck TumorsОпухоли головы и шеи2222-14682411-4634Publishing House ABV Press67610.17650/2222-1468-2021-11-3-83-93ORIGINAL REPORTОРИГИНАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕPeriodontal pathogens as a risk factor for oral squamous cell carcinomaПародонтопатогенная микрофлора как фактор риска развития плоскоклеточного рака слизистой оболочки полости ртаhttps://orcid.org/0000-0002-7117-9453KasimovA. E.КазимовА. Э.
Russian Federation

Alexander Erkinovich Kazimov

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

Александр Эркинович Казимов

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

mr.kazimov@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-4294-1995GrigorievskayaZ. V.ГригорьевскаяЗ. В.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0002-9132-3416KropotovM. A.КропотовМ. А.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0003-1405-3536BagirovaN. S.БагироваН. С.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0003-3077-0447PetukhovaI. N.ПетуховаИ. Н.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0002-5052-7391TereshchenkoI. V.ТерещенкоИ. В.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

https://orcid.org/0000-0003-4546-0011PakM. B.ПакМ. Б.
Russian Federation

111 1th Uspenskoe Hwy, Lapino Village Odintsovsky Dst., Moscow region

143081 Московская обл., Одинцовский р-н, д. Лапино, 1‑е Успенское шоссе, 111

N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of RussiaФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н. Н. Блохина» Минздрава РоссииLapino Clinical HospitalКлинический госпиталь «Лапино»1211202111383931111202111112021Copyright ©; 2021, Kasimov A.E., Grigorievskaya Z.V., Kropotov M.A., Bagirova N.S., Petukhova I.N., Tereshchenko I.V., Pak M.B.Copyright ©; 2021, Казимов А.Э., Григорьевская З.В., Кропотов М.А., Багирова Н.С., Петухова И.Н., Терещенко И.В., Пак М.Б.2021Kasimov A.E., Grigorievskaya Z.V., Kropotov M.A., Bagirova N.S., Petukhova I.N., Tereshchenko I.V., Pak M.B.Казимов А.Э., Григорьевская З.В., Кропотов М.А., Багирова Н.С., Петухова И.Н., Терещенко И.В., Пак М.Б.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://ogsh.abvpress.ru/jour/article/view/676

Introduction. The associative role of the bacterial factor in the development of both primary malignant tumors of the oral mucosa and relapses is being actively discussed today. In the article published earlier, we have already described the possible mechanisms of action of periodontopathogenic microflora and its connection with the development of squamous cell carcinoma of the oral mucosa through cell proliferation, intracellular accumulation of pathogen, DNA replication and affect the signaling pathways of MARK (mitogen-activated protein kinase).

Objective – to analyze the impact of periodontal pathogens on the risk of oral squamous cell carcinoma and its recurrence, as well as to evaluate the role of polymerase chain reaction and bacterial culture in the diagnosis of squamous cell carcinoma.

Materials and methods. This study included 35 patients with stage Т3–4 squamous cell carcinoma, whose tumor tissue samples were tested for periodontal pathogens using culture and PCR. We analyzed 5 paraffin-embedded and 30 frozen tissue blocks from newly diagnosed (n = 15) and re-treatment (n = 15) patients.

Results. We found that PCR was more sensitive than culture for the detection of possible etiological agents and predictors of squamous cell carcinoma (including Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, and Treponema denticola) (р <0.001). For example, Tannerella forsythia and Treponema denticola were detected only using PCR, whereas all cultures were negative. However, conventional culture proved to be more effective than PCR for the detection of Prevotella intermedia. Between 3 % and 100 % of newly diagnosed patients tested positive for Treponema denticola and some other periodontal pathogens (PCR) developed relapses, whereas among re-treatment patients, this proportion was 66.6 %.

Conclusion. The combination of the culture method and the polymerase chain reaction method in the study of periodontopathogenic microflora has shown high efficiency in identifying possible predictors of squamous cell carcinoma of the oral mucosa and in preventing the development of chronic infectious periodontal diseases.

Введение. Сегодня активно обсуждается ассоциативная роль бактериального фактора в развитии как первичных злокачественных опухолей слизистой оболочки полости рта, так и рецидивов. В опубликованной нами ранее статье уже были описаны возможные механизмы действия пародонтопатогенной микрофлоры и ее связь с развитием плоскоклеточного рака слизистой оболочки полости рта через пролиферацию клеток, внутриклеточное накопление патогена, репликацию ДНК и влияние на сигнальные пути МАРК (митоген-активируемой протеинкиназы).

Цель исследования – проанализировать влияние инфекционных агентов (пародонтопатогенов) на развитие основного заболевания и рецидивов у больных плоскоклеточным раком слизистой оболочки полости рта, а также оценить информативность культурального метода исследования и амплификации ДНК пародонтопатогенной микрофлоры.

Материалы и методы. Проведены культуральное исследование и определение ДНК пародонтопатогенов в опухолевой ткани методом полимеразной цепной реакции у 35 больных раком слизистой оболочки полости рта стадии Т3–4. Исследованы 5 образцов опухолевой ткани из ранее заготовленных парафиновых блоков и 30 свежезамороженных биоматериалов от первичных (n = 15) и повторных (n = 15) больных.

Результаты. Анализ результатов исследований показал, что в случае выявления возможных этиологических агентов и предикторов плоскоклеточного рака (Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia и Treponema denticola) метод ДНК-амплификации является более чувствительным, чем культуральный (р <0,001). Так, Tannerella forsythia и Treponema denticola выделены только с помощью полимеразной цепной реакции, в то время как в ходе культурального исследования они обнаружены не были. Однако при диагностике Prevotella intermedia традиционный культу- ральный метод оказался более результативным. У первичных пациентов при ассоциации всех изучаемых пародонтопатогенов с Treponema denticola (метод определения ДНК) рецидивы отмечены в 3–100 % случаев в зависимости от сочетания с другими анаэробами, а у повторных больных – в 66,6 %.

Заключение. Сочетание культурального метода и метода полимеразной цепной реакции при исследовании пародонтопатогенной микрофлоры показало высокую эффективность в выявлении возможных предикторов плоскоклеточного рака слизистой оболочки полости рта и в предупреждении развития хронических инфекционных заболеваний пародонта.

periodontal pathogenssquamous cell carcinomaPrevotella spp.Fusobacterium spp.Tannerella forsythiaTreponema denticolaпародонтопатогеныплоскоклеточный ракPrevotella spp.Fusobacterium spp.Tannerella forsythiaTreponema denticolaPorphyromonas gingivalisZelenova E.G., Zaslavskaya M.I., Salina E.V., Rassanov S.P. Microflora of the oral cavity: norm and pathology: Textbook. Nizhny Novgorod: NGMA Publishing House, 2004. 158 p.Зеленова Е.Г., Заславская М.И., Салина Е.В., Рассанов С.П. Микрофлора полости рта: норма и патология: Учеб. пособие. Нижний Новгород: Издательство НГМА, 2004. 158 с.Shibaeva A.V., Aimadinova N.K., Trubnikova E.V. et al. To study the role of Prevotella intermedia in the development of chronic periodontitis by real-time polymerase chain reaction. Vestnik Rossijskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta = Bulletin of the Russian State Medical University 2015;4:10–4. (In Russ.)Шибаева А.В., Аймадинова Н.К., Трубникова Е.В. и др. Изучение роли Prevotella intermedia в развитии хронического пародонтита методом полимеразной цепной реакции в реальном времени. Вестник Российского государственного медицинского университета 2015;4:10–4.Torrungruang K., Jitpakdeebordin S., Charatkulangkun O., Gleebbua Y. Porphyromonas gingivalis, Aggregatibacte actinomycetemcomitans, and Treponema denticola/Prevotella intermedia сo-infection areas associated with severe periodontitis in a thai population. PLoS One 2015;(8):0136646. DOI: 10.1371/journal.pone.0136646.Tamarova E.R., Masagutova N.R. Molecular genetic characteristics of the oral microflora in periodontitis. Vestnik Chelyabinskogo gosudarstvennogo universiteta = Bulletin of Chelyabinsk State University 2013;7(298):70–1. (In Russ.)]Тамарова Э.Р., Масагутова Н.Р. Молекулярно-генетическая характеристика микрофлоры полости рта при пародонтите. Вестник Челябинского государственного университета 2013;7(298):70–1.Kostrigina E.D., Zyulkina L.A., Ivanov P.V. Modern view on the etiopathogenesis of periodontitis (literature review). News of higher educational institutions. Volga region. Medicinskie nauki = Medical Sciences 2017;3(43):118–28. (In Russ.)Костригина Е.Д., Зюлькина Л.А., Иванов П.В. Современный взгляд на этиопатогенез пародонтита (обзор литературы). Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Медицинские науки 2017;3(43):118–28.Rajkarnikar J., Thomas B., Rao S. Interrelationship between rheumatoid arthritis and periodontitis. Kathmandu Univ Med J 2013;11(41):22–6. DOI: 10.3126/kumj.v11i1.11018.Tamarova E.R., Mavzyutov A.R. Features of the microflora of the oral cavity in patients with periodontitis. Byulleten’ Orenburgskogo nauchnogo centra UrO RAN = Bulletin of the Orenburg Scientific Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences 2013;3. Avaliable at: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennosti-mikroflory-polosti-rta-ubolnyh-parodontitom. (In Russ.)Тамарова Э.Р., Мавзютов А.Р. Особенности микрофлоры полости рта у больных пародонтитом. Бюллетень Оренбургского научного центра УрО РАН 2013;3. Доступно по: https://cyberleninka.ru/article/n/osobennostimikroflory-polosti-rta-u-bolnyhparodontitom.Zorina O.A., Berkutova I.S., Antidze M.K., Rekhviashvili B.A. Improving the effectiveness of treatment of chronic and aggressive periodontitis. Mediko-farmacevticheskij zhurnal “Pul’s” = Medical and pharmaceutical journal “Pulse” 2012;14(2):13–4. (In Russ.)].Зорина О.А., Беркутова И.С., Антидзе М.К., Рехвиашвили Б.А. Повышение эффективности лечения хронического и агрессивного пародонтита. Медикофармацевтический журнал «Пульс» 2012;14(2):13–4.Ximenez–Fyvie L.A., Haffajee A.D., Socransky S.S. Comparison of the microbiota of supra and subgingival plaque in health and periodontitis. J Clin Periodontol 2000;27(9):648–57. DOI: 10.1034/j.1600-051x.2000.027009648.x.Sokolova O.A. Etiological and pathogenetic substantiation of the importance of hygienic measures in patients with pathology of the blood system. Mediko-farmacevticheskij zhurnal “Pul’s” = Medical and pharmaceutical journal “Pulse” 2012;14(3):261–2. (In Russ.)Соколова О.А. Этиологическое и патогенетическое обоснование значимости гигиенических мероприятий у больных с патологией системы крови. Медикофармацевтический журнал «Пульс» 2012;14(3):261–2.Ovcharenko E.N. Change of microbiocenosis of oral fluid under the influence of cobalt-chromium and nickel-chromium alloys of orthopedic structures in patients with type 2 diabetes mellitus. Zhurnal Grodnenskogo gosudarstvennogo medicinskogo universiteta = Journal of Grodno State Medical University. 2014;1(45):39–41. (In Russ.)Овчаренко Е.Н. Изменение микробиоценоза ротовой жидкости под воздействием кобальтохромовых и никелехромовых сплавов ортопедических конструкций у пациентов с сахарным диабетом 2 типа. Журнал Гродненского государственного медицинского университета 2014;1(45):39–41.Aliyev M.H., Erdogan I., Mammadov F.Y. Microbiological aspects of oral health against the background of somatic pathology. European research 2016;10(21):86–8. (In Russ.)Алиев М.Х., Ердоган И., Мамедов Ф.Ю. Микробиологические аспекты здоровья полости рта на фоне соматической патологии. European research 2016;10(21):86–8.Ippolitov E.V., Didenko L.V., Tsarev V.N. Morphology features of periodontal biofilm in inflammatory gum diseases (chronic catarrhal gingivitis, chronic periodontitis, candida-associated periodontitis) according to electron microscopy. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika = Clinical laboratory diagnostics 2015;12:59–64. (In Russ.)Ипполитов Е.В., Диденко Л.В., Царев В.Н. Особенности морфологии биопленки пародонта при воспалительных заболеваниях десен (хронический катаральный гингивит, хронический пародонтит, кандида-ассоциированный пародонтит) по данным электронной микроскопии. Клиническая лабораторная диагностика 2015;12:59–64.Elovikova T.M., Gaisina E.F., Prikhodkin A.S. The use of antibacterial drugs in aggressive forms of periodontitis. Problems of Dentistry 2019;15(1):10–5. (In Russ.)Еловикова Т.М., Гайсина Е.Ф., Приходкин А.С. Применение антибактериальных препаратов при агрессивных формах пародонтита. Проблемы стоматологии 2019;15(1):10–5.Zorina O.A., Berkutova I.S., Rekhviashvili B.A., Aimadinova N.K. Comparative characteristics of microbiocenosis of periodontal pockets in chronic generalized and aggressive periodontitis before and after complex treatment. Rossijskij stomatologicheskij zhurnal = Russian Dental Journal 2013;127–31. (In Russ.)Зорина О.А., Беркутова И.С., Рехвиашвили Б.А., Аймадинова Н.К. Сравнительная характеристика микробиоценозов пародонтальных карманов при хроническом генерализованном и агрессивном пародонтите до и после комплексного лечения. Российский стоматологический журнал 2013;127–31.Gubaidullin A.G., Tuigunov M.M., Bulgakov A.K., Savchenko T.A. Features of the pathogenesis of periodontal diseases caused by Porphyromonas gingivalis. Medical Bulletin of Bashkortostan 2015;5(59):108–10. (In Russ.)Губайдуллин А.Г., Туйгунов М.М., Булгаков А.К., Савченко Т.А.. Особенности патогенеза заболеваний пародонта, вызванных Porphyromonas gingivalis. Медицинский вестник Башкортостана 2015;5(59):108–10. (59):108–10.Vertieva E.Yu., Bely Yu.F. Development of an immunoserological test system for the diagnosis of aggressive forms of periodontitis caused by Aggregatibacter actinomycetemcomitans and Porphyromonas gingivalis. Molecular diagnostics 2010: Collection of works of the VII All-Russian Scientific and Practical Conference with international participation. Moscow, 2010. Pp. 426–7. (In Russ.)Вертиева Е.Ю., Белый Ю.Ф. Разработка иммуносерологической тестсистемы для диагностики агрессивных форм пародонтитов, вызываемых Aggregatibacter actinomycetemcomitans и Porphyromonas gingivalis. Молекулярная диагностика 2010: сб. тр. VII всероссийской научно-практической конференции с международным участием. М., 2010. С. 426–7.Bostanci N., Belibasakis G.N. Porphyromonas gingivalis: an invasive and evasive opportunistic oral pathogen. FEMS Microbiol Lett 2014;333(1):1–9. DOI: 10.1111/j.1574-6968.2012.02579.x.Ganuelas L.A., Li N., Yun P. et al. The lysine gingipain adhesin domains from Porphyromonas gingivalis interact with erythrocytes and albumin: structures correlate to function. Eur J Microbiol Immunol 2013;3(3):152–62. DOI: 10.1556/EuJMI.3.2013.3.2.Hagström J., Yucel-Lindberg T., Tervahartiala T. et al. Treponema denticola chymotrypsin like proteinase may contribute to orodigestive carcinogenesis through immunomodulation. British Journal of Cancer 2018;118(3):428–34. DOI: 10.1038/bjc.2017.409.Kudo Y., Tada H., Fujiwara N. et al. Oral environment and cancer. Genes Environ 2016;38:13. DOI: 10.1186/s41021-016-0042-z.Karpiński T.M. Role of oral microbiota in cancer development. Microorganisms 2019;7(1):20. DOI: 10.3390/microorganisms7010020.Hirakawa H., Hasegawa Y., Hanai N. et al. Surgical site infection in clean-contaminated head and neck cancer surgery: risk factors and prognosis. Eur Arch Otorhinolaryngol 2013;270(3):1115. DOI: 10.1007/s00405-012-2128-y.Whitmore S.E., Lamont R.J. Oral bacteria and cancer. PLoS Pathog 2014;10(3): e1003933. DOI: 10.1371/journal.ppat.1003933.Kazimov A.E., Mudunov A.M., Grigorievskaya Z.V. et al. The role of periodontal pathogens in the carcinogenesis of squamous cell carcinoma of the oral mucosa. Opuholi golovy i shei = Tumors of the head and neck 2020;10(4):74–85. (In Russ.)Казимов А.Э., Мудунов А.М., Григорьевская З.В. и др. Роль пародонтопатогенов в канцерогенезе плоскоклеточного рака слизистой оболочки полости рта. Опухоли головы и шеи 2020;10(4): 74–85.Hou L.T., Liu C.M., Liu B.Y. et al. Interleukin-1β, clinical parameters and matched cellular-histopathologic changes of biopsied gingival tissue from periodontitis patients. J Period Res 2003;38(3):247–54. DOI: 10.1034/j.1600-0765.2003.02601.x.Carmi Y., Dotan S., Rider P. et al. The role of IL-1β in the early tumor cell-induced angiogenic response. J Immunol 2013;190(7):3500–9. DOI: 10.4049/jimmunol.1202769.Jin L., Yuan R.Q., Fuchs A. et al. Expression of interleukin-1beta in human breast carcinoma. Cancer 1997;80(3):421–34. DOI: 10.1002/(sici)1097-0142(19970801)80:3<421::aid-cncr10>3.0.co;2-z.Wang F.M., Liu H.Q., Liu S.R. et al. SHP-2 promoting migration and metastasis of MCF-7 with loss of E-cadherin, dephosphorylation of FAK and secretion of MMP-9 induced by IL-1 beta in vivo and in vitro. Breast Cancer Res Treat 2005;89(1):5–14. DOI: 10.1007/s10549-004-1002-z.Pannone G., Santoro A., Feola A. et al. The role of E-cadherin down-regulation in oral cancer: CDH1 gene expression and epigenetic blockage. Curr Cancer Drug Targets 2014;14(2):115–27. DOI: 10.2174/1568009613666131126115012.Wong S.H.M., Fang C.M., Chuah L.H. et al. E-cadherin: Its dysregulation in carcinogenesis and clinical implications. Crit Rev Oncol Hematol 2018;121:11–22. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2017.11.010.Belusic-Gobica M., Cara M., Juretica M. et al. Risk factors for wound infection after oral cancer surgery. Oral Oncology 2007;43(1):77–81. DOI: 10.1016/j.oraloncology.2006.01.006.Gao S., Li S., Ma Z. et al. Presence of Porphyromonas gingivalis in esophagus and its association with the clinic opathological characteristics and survival in patients with esophageal cancer. Infect Agent Cancer 2016;11:3. DOI: 10.1186/s13027-016-0049-x.Mikhalchenko D.V., Zhidovinov A.V. Retrospective analysis of statistical data on the incidence of malignant neoplasms of maxillofacial localization. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of science and education 2016;6:151. (In Russ.)Михальченко Д.В., Жидовинов А.В. Ретроспективный анализ статистических данных заболеваемости злокачественными новообразованиями челюстно-лицевой локализации. Современные проблемы науки и образования 2016;6:151.Mendoza M.C., Er E.E., Blenis J. The Ras-ERK and PI3K-mTOR pathways: cross-talk and compensation. Trends Biochem Sci 2011;36(6):320–8. DOI: 10.1016/j.tibs.2011.03.006.Yang S.H., Sharrocks A.D., Whitmarsh A.J. MAP kinase signalling cascades and transcriptional regulation. Gene 2013;513(1): 1–13. DOI: 10.1016/j.gene.2012.10.033.Kessenbrock K., Plaks V., Werb Z. Matrix metalloproteinases: regulatorsof the tumor microenvironment. Cell 2010;141(1):52–67. DOI: 10.1016/j.cell.2010.03.015.Mao S., Park Y., Hasegawa Y. et al. Intrinsic apoptotic pathways of gingival epithelial cells modulated by Porphyromonas gingivalis. Cell Microbiol 2007;9(8):1997–2007. DOI: 10.1111/j.1462-5822.2007.00931.x.Yilmaz O., Jungas T., Verbeke P., Ojcius D.M. Activation of the phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway contributes to survival of primary epithelial cells infected with the periodontal pathogen Porphyromonas gingivalis. Infect Immun 2004;72(7):3743–51. DOI: 10.1128/IAI.72.7.3743-3751.2004.Yao L., Jermanus C., Barbetta B. et al. Porphyromonas gingivalis infection sequesters pro-apoptotic Bad through Akt in primary gingival epithelial cells. Mol Oral Microbiol 2010;25(2):89–101. DOI: 10.1111/j.2041-1014.2010.00569.x.Moffatt C.E., Lamont R.J. Porphyromonas gingivalisinduction of microRNA-203 expression controls suppressor of cytokine signaling 3 in gingival epithelial cells. Infect Immun 2011;79(7):2632–7. DOI: 10.1128/IAI.00082-11.Choi C.H., Spooner R., DeGuzman J., Koutouzis T. et al. Porphyromonas gingivalis-nucleoside-diphosphate-kinase inhibits ATP-induced reactive-oxygenspecies via P2X7 receptor/NADPHoxidase signalling and contributes to persistence. Cell Microbiol 2013;15(6):961–76. DOI: 10.1111/cmi.12089.Spooner R., Yilmaz O. The role of reactiveoxygen-species in microbial persistence and inflammation. Int J Mol Sci 2011;12(1): 334–52. DOI: 10.3390/ijms12010334.Inaba H., Sugita H., Kuboniwa M. et al. Porphyromonas gingivalis promotes invasion of oral squamous cell carcinoma through induction of proMMP9 and its activation. Cell Microbiol 2014;16(1): 131–45. DOI: 10.1111/cmi.12211.Koczorowski R., Karpiński T.M. Halitosis – problem społeczny. Halitosis – a social problem. Now Lek 2001;70(3):657–64.Milella L. The negative effects of volatile sulphur compounds. J Ve Dent 2015;32(2):99–102. DOI: 10.1177/089875641503200203.Attene-Ramos M.S., Wagner E.D., Plewa M.J., Gaskins H.R. Evidence that hydrogen sulfide is a genotoxic agent. Mol Cancer Res 2006;4(1):9–14. DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-05-0126.