Key point

구강미생물 13주차

김 희 은 교수

가천대학교 보건과학대학 치위생학과

Key point

치주질환 진행 과정

① Actinobacillus actinomycetemcomitans

② Porphyromonas gingivalis

③ Prevotella intermedia

④ Bacteroides forsythus

⑤ Fusobacterium species

⑥ Campylobacter rectus

Specific plaque hypothesis

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치주질환의 원인과 분류

치주세균의 발병인자 _ 1

치주세균의 발병인자 _ 2

치주질환 원인균들의 부착력을 증가시키는

소기관 및 분비하는 병독성 물질들

외독소와 내독소의 특성 비교

1. 집락형성

① 부착(attachment)

– P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans

– 세균 표면에 있는 섬모 또는 다양한 비섬모성 부착소(adhesin)로 숙주세포, 세포외기질, 동일 종 또는 다른 종의 세균에 부착함

② 침투(invasion)

– P. gingivalis, A. actinomycetemcomitans

• 세균 입장에서 숙주세포 내는 영양소가 있고 산소가 적으며 면역계를 피할 수 있 다는 점에서 유리한 조건임

– P. gingivalis가 상피세포 내에 감염한 경우, 상피세포의 IL-8(중성구

(neutrophil)의 이동을 유도하는 케모카인(chemokine)) 생성이 억제되며 다른 세균에 의한 IL-8 생성도 억제되어 치은조직으로 이동하는 중성구가 감소함

치주질환 관련 세균의 병원성

2. 세균 표면의 구조물

① 협막(capsule)

– 세균을 덮고 있어 식균작용과 보체 매개 살균작용을 억제 – P. gingivalis의 협막은 미생물에 의한 전염증성 사이토카인

(proinflammatory cytokine)의 생성을 억제

– A. actinomycetemcomitans의 협막은 뼈파괴세포(파골세포)의 분화 를 유도하며 뼈모세포(조골세포)의 증식과 전염증성 사이토카인의 생성 을 억제

② 펩티도글리칸(peptidoglycan)

– 세균의 세포벽 구조물로 뼈흡수를 유도

치주질환 관련 세균의 병원성

3. 독소(Toxin)

① 외독소(exotoxin)

– A. actinomycetemcomitans가 류코톡신(leukotoxin, LT)과 세포독성 팽창성 독소(cytolethal distending toxin, Cdt)를 생성

• LT는 단핵구(monocyte), 중성구(호중구)와 일부 림프구의 원형질막에 구멍 을 형성하여 세포를 손상시킴으로써 면역을 저해

• Cdt는 DNA분해효소로 상피세포, 치은 섬유모세포와 림프구를 포함한 여러 세포의 세포분열을 억제하여 세포분열이 억제된 일부 세포에서는 세포자멸사 (apoptosis) 유도

② 내독소(endotoxin)

– 지질다당류(lipopolysaccharide, LPS)로, 큰포식세포(대식세포)의 전염 증성 사이토카인(IL-1, TNF) 생성을 유도하여 뼈흡수와 아교질 파괴를 유도

치주질환 관련 세균의 병원성

4. 단백분해효소(protease)

» P. gingivalis는 비당분해성 세균으로, 단백질과 펩타이드를 분

해하여 영양소를 얻어야 하므로 특이성이 다른 다양한 단백분해 효소를 생성하는 대표적인 세균

» Gingipain

– P. gingivalis가 생성하는 단백분해효소로 기질단백질, 적혈구와 여러 면 역성분을 분해

치주질환 관련 세균의 병원성

5. 철분 획득

» 치주질환의 특징은 출혈이며, 이러한 환경에서는 헤민(hemin) 또는 철분을 이용할 수 있는 세균의 증식이 활발하게 일어남

»

와

– P. gingivalis에서 헤민은 에너지생성 대사과정에 관여하는 효소의 보조 인자로 작용

• 철분과 헤민의 공급원은 적혈구의 헤모글로빈(hemoglobin)

– P. gingivalis가 생성하는 gingipain과 혈구응집소(hemagglutinin)는 적 혈구와 헤모글로빈으로부터 성장에 필요한 철분과 헤민을 유리시킴

치주질환 관련 세균의 병원성

6. 대사산물

» 많은 혐기성 세균은 대사산물로 휘발성 지방산과 황화합물을 생성

»

는 단백질합성과 세포이동을 억제하는 메틸메르캅탄(황

화합물의 일종)을 생성

7. 소포(vesicle)

» 그람음성 세균의 외막이 떨어져 나와 형성된 둥근 모양의 구조물

» 막에는 LPS, 그리고 내부에는 외독소(leukotoxin)와 단백분해효소 를 비롯한 다양한 활성물질 함유

» 소포는 크기가 작아 조직에 침투하기 쉬워 세균의 독성물질을 조직 으로 운반하는 수단이 될 수 있음

치주질환 관련 세균의 병원성

8. 면역회피

① 중성구에 대한 저항성

– 중성구(호중구)는 대표적인 포식세포로 세균을 포식한 후 활성산소종 (reactive oxygen species)과 산화질소(nitric oxide)를 생성하여 세포 내 세균을 죽임

– 일부 치주염 관련 세균은 포식과 포식세포 내 살균에 내성을 보임

• P. gingivalis는 슈퍼옥사이드디스뮤타아제(superoxide dismutase)와 루브 레리스린(rubrerythrin)을 생성하여 활성산소종과 산화질소에 의한 살균을 방해

• A. actinomycetemcomitans는 LT로 중성구를 죽임

② 보체에 대한 저항성

– P. gingivalis는 숙주세포가 형성한 보체활성화 억제단백질을 이용하여 세균 표면에서 보체가 활성화되는 것을 방해

치주질환 관련 세균의 병원성

 뼈가 흡수된 만큼 형성되면 문제 없음

 세균감염에 의해 골개조의 균형이 깨져 치조골 파괴가 유 도됨

» 골을 흡수하는 파골세포(osteoclast)의 형성은 증가, 골기질을 형성하는 조골세포(osteoblast)의 형성은 억제

» 파골세포 분화 유도 인자: M-CSF, receptor activator of

nuclear factor-κB ligand(RANKL)

» Osteoprotegerin (OPG, RANKL의 길항작용): RANKL의 작용

» 치주염 발생 시, RANKL의 발현은 증가하고 OPG의 발현은 감소

정상적인 골개조(bone remodeling)

주요 치주질환 원인균

RED COMPLEX

가장 병원성이 높은 집합체

→ pocket depth &

BoP와 관련

1. Aggregatibacter actinomycetemcomitans

1) 류코톡신(leukotoxin): 외독소로 치주조직에서 방어작용을 하는 중성구, 대식세포와 일부 림프구의 세포막에 구멍을 형성하여 세포를 죽이는 면역억 제 인자

2) 지질다당류(LPS): 내독소로 파골세포 형성을 유도하여 뼈흡수를 야기 3) 상피세포 내 기생: 세포 내로 들어가 면역계를 피할 수 있음

4) 협막: 식균작용을 억제하며, 전염증성 사이토카인의 생성과 조골세포의 증 식 억제

5) Cytolethal distending toxin(Cdt): DNA분해효소로 상피세포, 섬유모세 포와 림프구를 포함한 다양한 세포분열을 억제

6) Autotransporter: 세균 외막에 있는 비섬모성 부착소로 상피세포와 세포 외기질 결합을 매개

7) 콜라겐분해효소(collagenase)

대표적인 치주질환 원인균

 Porphyromonas gingivalis

1) 섬모: 부착소(adhesin)로 작용하여 기질단백질, 상피세포, 침(타액)단백질과 다 른 세균종과의 결합을 매개

2) Leucine-rich repeat(LRR): 비섬모성 부착소로 동일 세균종(intraspecies)과 의 결합을 매개

3) 상피세포 내 기생: 상피세포 내로 들어가 면역계를 피하며, 상피세포의 IL-8 생 성을 억제하며 다른 세균에 의한 IL-8 생성도 감소시킴

4) 협막: 식균작용 및 전염증성 사이토카인의 생성을 억제

5) 혈구응집소(hemagglutinin): 적혈구를 응집시키며 적혈구로부터 성장에 필요 한 철분과 헤민을 유리

6) Gingipain: 단백분해효소로 세포외기질(예, fibronectin, laminin, 아교질)과 면역물질(예, 사이토카인, 항체, 항미생물제)을 분해하여 불활성화시킴

7) 지질다당류(LPS): Lipid A의 구조에 따라 선천면역 억제제 또는 자극제로 작용 8) 기타: 혈관내피세포의 중성구 부착 분자 발현을 억제하여 혈관 내 중성구의 혈

관 밖 이동을 억제

대표적인 치주질환 원인균

치주병원균의 정착과 증식에 관련하는 인자

치주병원균의 숙주 방어기전 회피인자

치주세균의

정착 과정

주요 치주질환과 관련된 미생물

 치주병의 초기 병변의 특징

» 혈관의 변화, 콜라겐 파괴 및 호중구(neutrophil) 침윤을 수반한 급성 염증반응

 치주염에서 염증 및 면역반응의 역할

» 보호작용

» 조직파괴작용

면역반응과 치주병원성 세균

 보호작용

» 치은열구 내에서 접합 상피와 세균 사이의 방어막을 구축

– 선천면역의 역할

 파괴작용

» 치주조직을 파괴하는 여러가지 효소를 분비

– 라이소좀, 활성 산소종(reactive oxigen species, ROS) 등을 생성하여 포식되어 phagosome에 존재하는 미생물을 죽임, 그러나 이들 물질이 포식세포 밖으로 유리된 경우에는 주변의 정상조직이 손상 받음

치주병 발병 시 호중구의 역할은?

 미생물을 제거하여 치주조직 보호

» 급성염증반응이 미생물을 제거하지 못하면 미생물 자체 또는 미 생물을 포식한 항원제시세포가 림프관을 통해 주변 림프절로 이 동함

» 항원 또는 항원을 포식한 항원제시세포가 림프절에 모여 있는 림프구를 활성화시켜 면역반응이 유도되기 시작함

 정상치주조직을 손상시킴

» 과민반응에 의하여 치주조직을 손상시킴

치주병 시 면역반응의 역할