Čes. stomatol. Prakt. zub. lék. (Czech Dental Journal) 2023; 123(4): 105-114 | DOI: 10.51479/cspzl.2023.008

METODICKÉ PŘÍSTUPY PRO ANALÝZU BAKTERIOMU KOŘENOVÉHO SYSTÉMU ZUBU POSTIŽENÉHO APIKÁLNÍ PERIODONTITIDOU

Cerulová S.1, Száraz D.2, Gachová D.1, Kapitán M.3, Bořilová Linhartová P.1, 2, 4
1 RECETOX, Přírodovědecká fakulta, Masarykova univerzita, Kotlářská 2, Brno
2 Klinika ústní, čelistní a obličejové chirurgie, Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, a Fakultní nemocnice Brno
3 Stomatologická klinika, Univerzita Karlova, Lékařská fakulta v Hradci Králové, a Fakultní nemocnice Hradec Králové
4 Stomatologická klinika, Masarykova univerzita, Lékařská fakulta, a Fakultní nemocnice u sv. Anny v Brně

Úvod a cíl: Apikální periodontitida (AP) je zánětlivé onemocnění zubních periradikulárních tkání vyvolané bakteriální infekcí. Ke stanovení bakterií osídlujících kořenové kanálky jsou využívány různé metodické přístupy, analýza bakteriomu celého kořenového systému zubu postiženého AP je však zatím stále výzvou. Cílem naší přehledové práce bylo vytvořit literární rešerši zaměřenou na postupy pro odběr vzorku a metodiku pro analýzu bakteriomu a poté navrhnout vhodný metodický přístup k účelu studia etiopatogeneze tohoto onemocnění.

Metodika: Po vyhledávání v databázi PubMed jsme do rešerše vybrali pouze publikační výstupy typu původní práce, ve kterých byla analyzována bakteriální DNA lidských zubů.

Výsledky: Metodicky se studie mezi sebou velmi liší, a to jak způsobem odběru vzorku, izolací DNA, tak i samotnou analýzou bakteriální DNA. Častým způsobem odběru vzorku je využití sterilních endodontických papírových čepů. Tento způsob odběru vzorku je sice vhodný v rámci klinické praxe, avšak pro komplexní analýzu prostředí kořenového systému je považován za nedostatečný, a to kvůli samotné morfologii zubu a přítomnosti ramifikací. Jiným způsobem odběru vzorku je resekce kořenového hrotu pomocí sterilních fréz a následné rozemletí apexu nebo provedení stěru sterilními endodontickými papírovými čepy. Ke stanovení bakteriomu je tak využívána pouze apikální část zubu, tudíž bakterie, které kolonizují koronární část zubu a podílejí se na etiopatogenezi onemocnění, nemohou být analyzovány. V recentních studiích je využívána metoda, při které je celý extrahovaný zub postižený AP nadrcen na jemný homogenní prach pomocí kryogenního mletí. Z prachu nadrceného zubu je možné stanovit komplexní bakteriom kořenového systému i dřeňové dutiny, a proto se tento způsob z pohledu přípravy vzorku pro experimentální studii jeví jako optimální. Nejčastěji je při izolaci DNA využívána efektivní kolonková metoda různými purifikačními soupravami a k následné analýze DNA slouží většinou metodiky založené na principu polymerázové řetězové reakce. Sekvenování variabilních oblastí genu pro 16S rRNA je v dnešní době již zlatým standardem pro kategorizaci bakterií a charakterizaci bakteriálních komunit.

Závěr: Ke studiu bakteriomu AP se jeví jako nejvhodnější použít vzorky extrahovaných zubů a bezprostředně je zamrazit bez dalších preanalytických kroků. Nadrcený zub je při dodržení sterilních podmínek při kryogenním mletí vhodnou matricí pro izolaci mikrobiální DNA komerčně dostupnými kity. V současné době je pro stanovení bakteriomu a získání informace o relativní abundanci bakteriálních rodů, a to z analytického i ekonomického hlediska, sekvenování nové generace nejlepší volbou.

Klíčová slova: apikální periodontitida, kořenový kanálek, kryomlýn, bakteriom, sekvenování

METHODOLOGICAL APPROACHES FOR THE BACTERIOME ANALYSIS OF THE ROOT CANAL SYSTEM OF A TOOTH AFFECTED BY APICAL PERIODONTITIS

Introduction, aim: Apical periodontitis (AP) is an inflammatory disease of the dental periradicular tissues caused by a bacterial infection. Various methodological approaches are used to determine the bacteria inhabiting the root canals, however, the analysis of the entire root system of a tooth affected by AP still remains a challenge. The aim of our study was to perform a literature search focused on sample collection procedures and methodologies for bacteriome analysis, and then propose a suitable methodological approach for the purpose of studying the etiopathogenesis of this disease.

Methods: After searching the PubMed database, we selected only publications of the original work type in which the bacterial DNA of human teeth was analyzed, for the search.

Results: Methodologically, the studies differ greatly, in terms of sample collection, DNA isolation, and bacterial DNA analysis itself. A common method of sample collection is the use of sterile endodontic paper points. Although this method of sampling is suitable in clinical practice, it is considered insufficient for a comprehensive analysis of the environment of the root canal system, due to the morphology of the tooth itself and the presence of ramifications. Another method of sampling is resection of the root tip using sterile burs and subsequent grinding of the apex or smearing with sterile endodontic paper pins. Only the apical part of the tooth is used to determine the bacteriome, therefore bacteria that colonize the coronal part of the tooth and participate in the etiopathogenesis of the disease cannot be analyzed. In recent studies, a method is used in which the entire extracted tooth affected by AP is ground into a fine homogeneous powder using cryogenic grinding. It is possible to determine the complex bacteriome of the root canal system and the pulp chamber from the dust of a crushed tooth, and therefore this method seems optimal for the sample preparation from an experimental study point of view. Most often, an effective column method with various purification kits is used for DNA isolation, and for subsequent DNA analysis, methodologies based on the principle of the polymerase chain reaction are mostly used. Sequencing the variable regions of the gene for 16S rRNA is nowadays already the gold standard for categorizing bacteria and characterizing bacterial communities.

Conclusion: To study the AP bacteriome, it seems most appropriate to use extracted tooth samples and immediate freezing of the sample without further pre-analytical steps. The crushed tooth is a suitable matrix for the isolation of microbial DNA with commercially available kits, provided that sterile conditions are maintained during cryogenic grinding. Currently, next-generation sequencing is the best choice for determining the bacteriome and obtaining information about the relative abundance of bacterial genera, both analytically and economically.

Keywords: apical periodontitis, root canal, cryomill, bacteriome, sequencing

Vloženo: 26. duben 2023; Revidováno: 12. červen 2023; Přijato: 13. červen 2023; Zveřejněno online: 30. listopad 2023; Zveřejněno: 12. prosinec 2023  Zobrazit citaci

ACS AIP APA ASA Harvard Chicago Chicago Notes IEEE ISO690 MLA NLM Turabian Vancouver
Cerulová S, Száraz D, Gachová D, Kapitán M, Bořilová Linhartová P. METODICKÉ PŘÍSTUPY PRO ANALÝZU BAKTERIOMU KOŘENOVÉHO SYSTÉMU ZUBU POSTIŽENÉHO APIKÁLNÍ PERIODONTITIDOU. Čes. stomatol. Prakt. zub. lék. 2023;123(4):105-114. doi: 10.51479/cspzl.2023.008.
Sdílet...
Stáhnout citaci
  • BibTeX (.bib)
  • Bookends (.ris)
  • EasyBib (.ris)
  • EndNote (.enw)
  • EndNote 8 (.xml)
  • ISI WoS (.isi)
  • Medlars (.medlars)
  • Mendeley (.ris)
  • MODS (.xml)
  • Papers (.ris)
  • RefWorks (.txt)
  • RefManager (.ris)
  • RIS (.ris)
  • MS Word (.xml)
  • Zotero (.ris)
    • Zobrazit celý článek
    English version

    Reference

    1. Bouillaguet S, Manoil D, Girard M, Louis J, Gaïa N, Leo S, et al. Root microbiota in primary and secondary apical periodontitis. Front Microbiol. 2018; 9: 2374. doi: 10.3389/fmicb.2018.02374 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    2. Gomes BPF de A, Herrera DR. Etiologic role of root canal infection in apical periodontitis and its relationship with clinical symptomatology. Braz Oral Res. 2018; 32 (suppl 1): e69. doi: 10.1590/1807-3107bor-2018.vol32.0069 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    3. Tzanetakis GN, Azcarate-Peril MA, Zachaki S, Panopoulos P, Kontakiotis EG, Madianos PN, et al. Comparison of bacterial community composition of primary and persistent endodontic infections using pyrosequencing. J Endod. 2015; 41(8): 1226-1233. doi: 10.1016/j.joen.2015.03.010 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    4. Rôças IN, Siqueira JF. Root canal microbiota of teeth with chronic apical periodontitis. J Clin Microbiol. 2008; 46(11): 3599-3606. doi: 10.1128/JCM.00431-08 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    5. de Sousa ELR, Ferraz CCR, Gomes BPF de A, Pinheiro ET, Teixeira FB, de Souza-Filho FJ. Bacteriological study of root canals associated with periapical abscesses. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol Endodontology. 2003; 96(3): 332-339. doi: 10.1016/s1079-2104(03)00261-0 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    6. Brennan CA, Garrett WS. Fusobacterium nucleatum - symbiont, opportunist and oncobacterium. Nat Rev Microbiol. 2019; 17(3): 156-166. doi: 10.1038/s41579-018-0129-6 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    7. Hong L, Hai J, Yan-Yan H, Shenghui Y, Benxiang H. [Colonization of Porphyromonas endodontalis in primary and secondary endodontic infections]. Hua Xi Kou Qiang Yi Xue Za Zhi West China J Stomatol. 2015; 33(1): 88-92. doi: 10.7518/hxkq.2015.01.020 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    8. Kumar J, Sharma R, Sharma M, Prabhavathi V, Paul J, Chowdary CD. Presence of Candida albicans in root canals of teeth with apical periodontitis and evaluation of their possible role in failure of endodontic treatment. J Int Oral Health JIOH. 2015; 7(2): 42-45.
    9. Siqueira JF, Rôças IN, Ricucci D, Hülsmann M. Causes and management of post-treatment apical periodontitis. Br Dent J. 2014; 216(6): 305-312. doi: 10.1038/sj.bdj.2014.200 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    10. Nair PNR. On the causes of persistent apical periodontitis: a review. Int Endod J. 2006; 39(4): 249-281. doi: 10.1111/j.1365-2591.2006.01099.x Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    11. Cope AL, Francis N, Wood F, Chestnutt IG. Systemic antibiotics for symptomatic apical periodontitis and acute apical abscess in adults. Cochrane Database Syst Rev. 2018; 9(9): CD010136. doi: 10.1002/14651858.CD010136.pub3 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    12. Qian W, Ma T, Ye M, Li Z, Liu Y, Hao P. Microbiota in the apical root canal system of tooth with apical periodontitis. BMC Genomics. 2019; 20(S2): 189. doi: 10.1186/s12864-019-5474-y Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    13. Ricucci D, Siqueira JF, Lopes WSP, Vieira AR, Rôças IN. Extraradicular infection as the cause of persistent symptoms: a case series. J Endod. 2015; 41(2): 265-273. doi: 10.1016/j.joen.2014.08.020 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    14. Isik BK, Gürses G, Menziletoglu D. Acutely infected teeth: to extract or not to extract? Braz Oral Res. 2018; 32: e124. doi: 10.1590/1807-3107bor-2018.vol32.0124 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    15. Sakamoto M, Siqueira Jr JF, Rôças IN, Benno Y. Molecular analysis of the root canal microbiota associated with endodontic treatment failures. Oral Microbiol Immunol. 2008; 23(4): 275-281. doi: 10.1111/j.1399-302X.2007.00423.x Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    16. Vengerfeldt V, Špilka K, Saag M, Preem JK, Oopkaup K, Truu J, et al. Highly diverse microbiota in dental root canals in cases of apical periodontitis (Data of Illumina Sequencing). J Endod. 2014; 40(11): 1778-1783. doi: 10.1016/j.joen.2014.06.017 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    17. Rôças IN, Alves FRF, Santos AL, Rosado AS, Siqueira JF. Apical root canal microbiota as determined by reverse-capture checkerboard analysis of cryogenically ground root samples from teeth with apical periodontitis. J Endod. 2010; 36(10): 1617-1621. doi: 10.1016/j.joen.2010.07.001 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    18. Antunes HS, Rôças IN, Alves FRF, Siqueira JF. Total and specific bacterial levels in the apical root canal system of teeth with post-treatment apical periodontitis. J Endod. 2015; 41(7): 1037-1042. doi: 10.1016/j.joen.2015.03.008 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    19. Alves FRF, Siqueira JF, Carmo FL, Santos AL, Peixoto RS, Rôças IN, et al. Bacterial community profiling of cryogenically ground samples from the apical and coronal root segments of teeth with apical periodontitis. J Endod. 2009; 35(4): 486-492. doi: 10.1016/j.joen.2008.12.022 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    20. de Brito LCN, Doolittle-Hall J, Lee CT, Moss K, Bambirra Júnior W, Tavares WLF, et al. The apical root canal system microbial communities determined by next-generation sequencing. Sci Rep. 2020; 10(1): 10932. doi: 10.1038/s41598-020-67828-3 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    21. Sánchez-Sanhueza G, Bello-Toledo H, González-Rocha G, Gonçalves AT, Valenzuela V, Gallardo-Escárate C. Metagenomic study of bacterial microbiota in persistent endodontic infections using Next-generation sequencing. Int Endod J. 2018; 51(12): 1336-1348. doi: 10.1111/iej.12953 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    22. Hong BY, Lee TK, Lim SM, Chang SW, Park J, Han SH, et al. Microbial analysis in primary and persistent endodontic infections by using pyrosequencing. J Endod. 2013; 39(9): 1136-1140. doi: 10.1016/j.joen.2013.05.001 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    23. Wang QQ, Zhang CF, Chu CH, Zhu XF. Prevalence of Enterococcus faecalis in saliva and filled root canals of teeth associated with apical periodontitis. Int J Oral Sci. 2012; 4(1): 19-23. doi: 10.1038/ijos.2012.17 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    24. Wang J, Jiang Y, Chen W, Zhu C, Liang J. Bacterial flora and extraradicular biofilm associated with the apical segment of teeth with post-treatment apical periodontitis. J Endod. 2012; 38(7): 954-959. doi: 10.1016/j.joen.2012.03.004 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    25. Barbosa-Ribeiro M, Arruda-Vasconcelos R, Louzada LM, dos Santos DG, Andreote FD, Gomes BPFA. Microbiological analysis of endodontically treated teeth with apical periodontitis before and after endodontic retreatment. Clin Oral Investig. 2021; 25(4): 2017-2027. doi: 10.1007/s00784-020-03510-2 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    26. Santos AL, Siqueira JF, Rôças IN, Jesus EC, Rosado AS, Tiedje JM. Comparing the bacterial diversity of acute and chronic dental root canal infections. Gilbert JA, editor. PLoS ONE. 2011; 6(11): e28088. doi: 10.1371/journal.pone.0028088 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    27. Buonavoglia A, Latronico F, Pirani C, Greco MF, Corrente M, Prati C. Symptomatic and asymptomatic apical periodontitis associated with red complex bacteria: clinical and microbiological evaluation. Odontology. 2013; 101(1): 84-88. doi: 10.1007/s10266-011-0053-y Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    28. Sousa ELR, Gomes BPFA, Jacinto RC, Zaia AA, Ferraz CCR. Microbiological profile and antimicrobial susceptibility pattern of infected root canals associated with periapical abscesses. Eur J Clin Microbiol Infect Dis. 2013; 32(4): 573-580. doi: 10.1007/s10096-012-1777-5 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    29. Ferreira NS, Martinho FC, Cardoso FGR, Nascimento GG, Carvalho CAT, Valera MC. Microbiological profile resistant to different intracanal medications in primary endodontic infections. J Endod. 2015; 41(6): 824-830. doi: 10.1016/j.joen.2015.01.031 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    30. Ito IY, Junior FM, Paula-Silva FWG, da Silva LAB, Leonardo MR, Nelson-Filho P. Microbial culture and checkerboard DNA-DNA hybridization assessment of bacteria in root canals of primary teeth pre- and post-endodontic therapy with a calcium hydroxide/chlorhexidine paste: Assessment of bacteria pre- and post-endodontic therapy. Int J Paediatr Dent. 2011; 21(5): 353-360. doi: 10.1111/j.1365-263X.2011.01131.x Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    31. Siqueira JF, Alves FRF, Rôças IN. Pyrosequencing analysis of the apical root canal microbiota. J Endod. 2011; 37(11): 1499-1503. doi: 10.1016/j.joen.2011.08.012 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    32. Chugal N, Wang JK, Wang R, He X, Kang M, Li J, et al. Molecular characterization of the microbial flora residing at the apical portion of infected root canals of human teeth. J Endod. 2011; 37(10): 1359-1364. doi: 10.1016/j.joen.2011.06.020 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    33. Özok AR, Persoon IF, Huse SM, Keijser BJF, Wesselink PR, Crielaard W, et al. Ecology of the microbiome of the infected root canal system: a comparison between apical and coronal root segments: Microbiome of infected roots. Int Endod J. 2012; 45(6): 530-541. doi: 10.1111/j.1365-2591.2011.02006.x Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    34. Porto-Figueira P, Câmara JS, Vigário AM, Pereira JAM. Understanding the tolerance of different strains of human pathogenic bacteria to acidic environments. Appl Sci. 2022; 13(1): 305. doi: 10.3390/app13010305 Přejít k původnímu zdroji...
    35. An R, Jia Y, Wan B, Zhang Y, Dong P, Li J, et al. Non-enzymatic depurination of nucleic acids: factors and mechanisms. PLoS ONE. 2014; 9(12): e115950. doi: 10.1371/journal.pone.0115950 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    36. Tandon J. Evaluation of bacterial reduction at various stages of endodontic retreatment after use of different disinfection regimens: an in vivo study. Eur Endod J. 2022; 7(3):210-216. doi: 10.14744/eej.2022.42713 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    37. Nóbrega LMM, Montagner F, Ribeiro AC, Mayer MAP, Gomes BPFA. Molecular identification of cultivable bacteria from infected root canals associated with acute apical abscess. Braz Dent J. 2016; 27(3): 318-324. doi: 10.1590/0103-6440201600715 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    38. Mindere A, Kundzina R, Nikolajeva V, Eze D, Petrina Z. Microflora of root filled teeth with apical periodontitis in Latvian patients. Stomatologija. 2010; 12(4): 116-121.
    39. Machado FP, Khoury RD, Toia CC, Flores Orozco EI, de Oliveira FE, de Oliveira LD, et al. Primary versus post-treatment apical periodontitis: microbial composition, lipopolysaccharides and lipoteichoic acid levels, signs and symptoms. Clin Oral Investig. 2020; 24(9): 3169-3179. doi: 10.1007/s00784-019-03191-6 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    40. Höss M, Pääbo S. DNA extraction from pleistocene bones by a silica-based purification method. Nucleic Acids Res. 1993;21(16):3913-4. doi: 10.1093/nar/21.16.3913 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    41. Yang DY, Eng B, Waye JS, Dudar JC, Saunders SR. Improved DNA extraction from ancient bones using silica-based spin columns. Am J Phys Anthropol. 1998; 105(4): 539-543. doi: 10.1002/(SICI)1096-8644(199804)105:4<539::AID-AJPA10>3.0.CO;2-1 Přejít k původnímu zdroji...
    42. Poretsky R, Rodriguez-R LM, Luo C, Tsementzi D, Konstantinidis KT. Strengths and limitations of 16S rRNA gene amplicon sequencing in revealing temporal microbial community dynamics. PLoS ONE. 2014; 9(4): e93827. doi: 10.1371/journal.pone.0093827 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    43. de Miranda RG, Colombo APV. Clinical and microbiological effectiveness of photodynamic therapy on primary endodontic infections: a 6-month randomized clinical trial. Clin Oral Investig. 2018; 22(4): 1751-1761. doi: 10.1007/s00784-017-2270-4 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    44. Rovai E da S, Matos F de S, Kerbauy WD, Cardoso FG da R, Martinho FC, Oliveira LD de, et al. Microbial profile and endotoxin levels in primary periodontal lesions with secondary endodontic involvement. Braz Dent J. 2019; 30(4): 356-362. doi: 10.1590/0103-6440201902471 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    45. Lima AR, Herrera DR, Francisco PA, Pereira AC, Lemos J, Abranches J, et al. Detection of Streptococcus mutans in symptomatic and asymptomatic infected root canals. Clin Oral Investig. 2021; 25(6): 3535-3542. doi: 10.1007/s00784-020-03676-9 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    46. Abushouk S. Quantitative analysis of candidate endodontic pathogens and their association with cause and symptoms of apical periodontitis in a Sudanese population. Eur Endod J. 2020; 6(1): 50-55. doi: 10.14744/eej.2020.52297 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    47. Jian C, Luukkonen P, Yki-Järvinen H, Salonen A, Korpela K. Quantitative PCR provides a simple and accessible method for quantitative microbiota profiling. PLoS ONE. 2020;15(1):e0227285. doi: 10.1371/journal.pone.0227285 Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...
    48. Paiva SSM, Siqueira JF, Rôças IN, Carmo FL, Leite DCA, Ferreira DC, Rachid CTC, Rosado AS. Molecular microbiological evaluation of passive ultrasonic activation as a supplementary disinfecting step: A clinical study. J Endod. 2013; 39(2): 190-194. Přejít k původnímu zdroji... Přejít na PubMed...

    Tento článek je publikován v režimu tzv. otevřeného přístupu k vědeckým informacím (Open Access), který je distribuován pod licencí Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0), která umožňuje nekomerční distribuci, reprodukci a změny, pokud je původní dílo řádně ocitováno. Není povolena distribuce, reprodukce nebo změna, která není v souladu s podmínkami této licence.


    Zpět na obsah