Primer immün yetersizliği olan çocuklarda diş çürüklerinde bulunan mikrobiyal topluluğun 16S rRNA gen bazlı metagenomik analizi ve tükürük tamponlama kapasitesi değerlendirmesi
16S rRNA gene-based metagenomic analysis of the microbial community in dental caries in children with primary immunodeficiency and evaluation of saliva buffering capacity
Yazar: BUSHRA LUTF AHMED AL-KEBSI
Danışman: PROF. DR. GÖKHAN KARS ; DR. ÖĞR. ÜYESİ HAZAL ÖZER
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Diş çürükleri = Dental caries ; Metagenomik = Metagenomics ; RNA = RNA ; Ribozomlar = Ribosomes ; İmmün yetmezlik = Immun deficiency

Özet:
Bağışıklık sistemi ile ilgili hastalıklara bağlı olarak oral mikrobiyal kompozisyondaki değişiklik diş çürüklerine neden olan önemli bir nedendir. Bu çalışmanın amacı, 16S rRNA tabanlı metagenomik yaklaşımla primer immün yetmezlik hastalığı (PİYH) olan çocukların diş çürüğü mikrobiyotasını araştırmak ve sonuçları sağlıklı deneklerden elde edilen sonuçlarla karşılaştırmaktır. Bu doğrultuda, diş çürüklü ve primer immün yetmezliği olan on beş çocuktan oluşan bir hasta grubu ile diş çürüklü on beş sağlıklı çocuktan oluşan bir kontrol grubu çalışmaya dahil edilmiştir.  Çalışma deneklerinin DMFT indeksi, tükürük akış hızı ve tamponlama kapasitesi değerlendirilmiştir. Daha sonra, diş çürüklerinden ekstrakte edilen DNA'lar, 16S rRNA geninin V3-V4 hiper değişken bölgesini hedefleyen yüksek verimli Illumina dizileme teknolojisi ile incelenmiştir. Dizileme sonucu elde edilen okumaların kalitesi, Genomes OnLine Database (GOLD) ve Trimmomatic aracı kullanılarak kontrol edilerek ve geliştirilmiştir. Taksonomik profil oluşturma için, okumalar, Ribosomal Database Project (RDP) sınıflandırıcısı kullanılarak Greengenes veritabanına dayalı olarak hedef organizmalara göre hizalanmıştır. Sonuçlara göre iki grubun DMFT skoru, tükürük akış hızı ve tamponlama kapasitesi benzer bulunmuştur. Buna ek olarak, akış hızı ve tamponlama kapasitesi, %95 güvenle tür bolluğu ile hiçbir korelasyon göstermemiştir. Metagenomik analiz, tüm numunelerde 2440 bakteri suşunun tanımlanmasıyla sonuçlanmıştır. PİYH ve kontrol gruplarının çürük mikrobiyotası, PİYH grubunda daha fazla bulunan Prevotella melaninogenica CP002122 ve Prevotella salivae AB108826 dışında önemli bir farklılık göstermemiştir. Her bir PİYH alt grubunun tür bolluğu da kontrol grubuyla karşılaştırılmıştır. Actinomyces naeslundii, Lautropia mirabiils ve Prophyromonas endodontalis kontrol grubunda immün disregülasyon grubuna göre anlamlı derecede yüksek bulunmuştur. Kombine immün yetmezliği olan çocuklar ile kontrol grubu arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır. Ancak, Parascardovia denticolens, Scardovia wiggsiae, Atopobium parvulum, Prevotella nigrescens ve Prevotella histicola kombine immün yetmezlik tanısı konulan ve kök hücre nakli tedavisi alan çocuklarda kontrol grubuna göre daha yüksek bulunmuştur. Streptococcus mutans bolluğu kontrol grubunda antikor eksikliği olan çocuklara göre daha yüksek bulunurken, Lactobacillus fermentum ve Macellibacteroides fermentans antikor eksikliği olan çocuklarda daha yüksek bulunmuştur. Sonuç olarak, PİYH ve kontrol gruplarının çürük mikrobiyotasındaki farklılıklar, bakteriyel kompozisyonun değişmesinde bağışıklık sisteminin rolünün olduğunu ortaya koymuştur. Bakteri kompozisyonundaki bu değişiklik, bakterilerin daha karyojenik veya patojenik olmaları için uygun ortam sağlayabileceği öngörülmüştür.

Abstract:
The alteration in oral microbial composition due to immune system-related diseases is an important reason to cause dental caries. The purpose of this study was to investigate caries microbiota of children with primary immunodeficiency disorder (PID) by 16S rRNA-based metagenomic approach and compare the results to those obtained from healthy subjects. In this regard, a group of fifteen primary immunodeficiency patients with caries and a group of fifteen healthy children with caries as a control group were enrolled. DMFT index, saliva flow rate and buffering capacity of each study subject were assessed before metagenomic analyses. Then, DNAs extracted from tooth decays were examined by high-throughput sequencing targeting the V3–V4 hypervariable region of the 16S rRNA gene using Illumina sequencing. The quality of readings was checked and improved using Genomes OnLine Database (GOLD) and Trimmomatic tool. For taxonomic profiling, readings were aligned to target organisms based on the Greengenes database using the Ribosomal Database Project (RDP) Classifier. According to the results, DMFT score, saliva flow rate and buffering capacity of the two groups were found to be similar. Moreover, flow rate and buffering capacity had no correlation with species abundance with 95% confidence. Metagenomic analysis resulted in identification of 2440 bacterial strains in all samples. The caries microbiota of PID and control groups showed no significant differences except for Prevotella melaninogenica CP002122 and Prevotella salivae AB108826 which were more abundant in PID group. The species abundance of each PID subgroups was also compared to control group. Actinomyces naeslundii, Lautropia mirabiils and Prophyromonas endodontalis were found to be significantly higher in control group than immune dysregulation group. No significant differences were found between children with combined immunodeficiency and control group. However, Parascardovia denticolens, Scardovia wiggsiae, Atopobium parvulum, Prevotella nigrescens, and Prevotella histicola were higher in children diagnosed with combined immunodeficiency and had stem-cell transplantation therapy than control group. The abundance of Streptococcus mutans was higher in control group than children with antibody deficiency however Lactobacillus fermentum and Macellibacteroides fermentans were higher in children with antibody deficiency. In conclusion, the differences in caries microbiota between PID and control groups indicate the role of the immune system in altering the bacterial composition. This alteration in bacterial composition may provide the bacteria with the suitable environment to be more cariogenic or pathogenic.