Comparison of microbiome profiles different sample types in peri-implantitis patients using 16S RNA sequencing

Abstract

Comparison of microbiome profiles different sample types in peri-implantitis patients using 16S RNA sequencing Purpose: Numerous studies have applied microbial analyses to peri-implantitis, including for samples collected from various sites. While characteristics of the peri-implantitis microbiome have been identified, differences in sampling methods between studies have not been considered. The present study aimed (1) to characterize microbial similarities among saliva, gingival crevicular fluid (GCF), subgingival plaque (SGP) and inflammatory connective tissue (ICT) in the same subject with peri-implantitis, and (2) to determine the microbial profiles of peri-implantitis sites. Methods: Saliva, GCF and SGP samples were collected from 18 patients undergoing peri-implantitis surgery, and ICT samples were obtained after flap elevation. The collected samples were analysed using 16S rRNA sequencing. Results: Sampling sites showed an average bone loss of 6.9 mm, with a deepest probing depth (PD) of 8.3 mm. The alpha diversity did not differ significantly among ICT, GCF and SGP, whereas saliva showed a distinct microbial diversity. Also, the beta diversity analyses indicated that the microbial community structure differed significantly between saliva and the other samples. In taxonomy analyses, the microbial profiles of ICT, GCF and SGP could be clearly discriminated from that of saliva. Saliva showed lower proportions of Bacteroidetes species and higher proportions of Proteobacteria and Actinobacteria species, especially at deep PD sites. Pearson’s correlation analyses showed strong similarity between ICT and both GCF and SGP, but not between ICT and saliva. Pathogenic species such as Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola, Campylobacter rectus, Filifactor alocis and Porphyromonas endodontalis were more abundant in ICT than in saliva. Conclusions: ICT, GCF and SGP shared similar microbial profiles, while saliva exhibited a significantly different profile. The former samples had higher abundances of peri-implant pathogenic species, whereas saliva tended to have lower abundances, and this tendency was more pronounced in deep pockets.

많은 연구에서 임플란트 주위염에 대한 미생물 분석을 수행했으며, 다양한 부위에서 수집한 샘플이 포함되어있다. 이에 임플란트 주위염 미생물군의 특성은 밝혀졌으나, 연구들 간의 샘플링 방법의 차이는 충분히 고려되지 않았다. 따라서, 본 연구는 임플란트 주위염이 있는 동일한 대상에서 타액, 치은열구액, 치은연하치태, 염증성 결합조직 간의 미생물 유사성을 분석하고, 임플란트 주위염 부위의 미생물 프로필을 규명하고자 한다. 본 연구는 임플란트 주위염 수술을 받는 18명의 환자로부터 타액, 치은열구액 및 치은연하치태 샘플을 수집했고, 치은을 들어올린 후 염증성 결합조직 샘플을 채취하였으며 수집된 샘플은 16S rRNA 시퀀싱을 사용하여 분석하였다. 채취한 부위는 평균 6.9mm의 골 손실을 보였고, 가장 깊은 치주낭 깊이는 8.3mm 이였다. 알파 다양성은 염증성 결합조직, 치은열구액 및 치은연하치태 간에 유의미한 차이가 없었지만, 타액에서는 미생물 다양성이 두드러지게 나타났다. 또한, 베타 다양성은 미생물 군집 구조가 타액과 다른 샘플 간에 유의미한 차이가 없음을 보여주었다. 분류학적 분석에서는 염증성 결합조직, 치은열구액 및 치은연하치태의 미생물 프로필은 타액의 미생물 프로필과 명확히 구별할 수 있었다. 타액은 Bacteroidetes 종의 비율이 낮고 Proteobacteria 및 Actinobacteria 종의 비율이 높았으며, 특히 치주낭이 깊은 부위에서 나타났다. 피어슨 상관 분석은 염증성 결합조직과 치은열구액 및 치은연하치태 간에는 강력한 유사성을 보였지만, 염증성 결합조직과 타액 간에는 유사성을 보이지 않았다. Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Treponema denticola, Campylobacter rectus, Filifactor alocis 및 Porphyromonas endodontalis와 같은 병원성 종은 타액보다 ICT에서 더 풍부했다. 결론적으로 염증성 결합조직, 치은열구액 및 치은연하치태는 유사한 미생물 프로필을 공유했지만 타액은 상당히 다른 프로필을 보였다. 이전의 샘플은 임플란트 주변 병원성 종의 풍부도가 더 높았지만 타액은 풍부도가 낮은 경향이 있었고 이러한 경향은 치주낭 깊이가 깊은 곳에서 더 두드러졌다.