AS
Ashok Sharma
Author with expertise in Periodontal Diseases and Oral Microbiome
Achievements
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
4
(75% Open Access)
Cited by:
2
h-index:
25
/
i10-index:
44
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
4

Functional Biomarkers of Ex-vivo Dental Caries Onset

Dina Moussa et al.Apr 1, 2022
Summary Background The etiology of dental caries remains poorly understood. With the advent of next generation sequencing, a number of studies have focused on the microbial ecology of the disease. However, taxonomic associations with caries have not been consistent. Researchers have also pursued function-centric studies of the caries microbial communities aiming to identify consistently conserved functional pathways. A major question is whether changes in microbiome are a cause or a consequence of the disease. Thus, there is a critical need to define conserved functional biomarkers at the onset of dental caries. Methods Since it is unethical to induce carious lesions clinically, we developed an innovative longitudinal ex-vivo model integrated with the advanced non-invasive multiphoton second harmonic generation bioimaging to spot the very early signs of dental caries, combined with 16S rRNA short amplicon sequencing and liquid chromatography-mass spectrometry-based targeted metabolomics. Findings For the first time, we induced longitudinally-monitored caries lesions validated with the scanning electron microscope. Consequently, we spotted the caries onset and, associated to it, distinguished five differentiating metabolites - Lactate, Pyruvate, Dihydroxyacetone phosphate, Glyceraldehyde 3-phosphate (upregulated) and Fumarate (downregulated). Those metabolites co-occurred with certain bacterial taxa; Streptococcus, Veillonella, Actinomyces, Porphyromonas, Fusobacterium , and Granulicatella , regardless of the abundance of other taxa. Interpretation These findings are crucial for understanding the etiology and dynamics of dental caries, and devising targeted interventions to prevent disease progression. Funding The study was funded by the National Institute for Dental and Craniofacial Research of the National Institutes of Health and the University of Minnesota. Research in Context Evidence before this study Studies have shown that dental caries, tooth decay, occurs as a result of disruptive imbalance in the oral ecosystem. Excessive dietary intake of fermentable carbohydrates is a critical contributor to disease progression by promoting bacterial production of acids, which shifts the microbial community to an imbalanced and a less diverse one. Studies have also shown that microbial associations with caries have not been consistent while their functions are relatively conserved across individuals. Still, the specific microbial functions associated with the dental caries onset is still unknown due to its infeasible clinical diagnosis. Added value of this study This study applied a novel longitudinal ex-vivo model, integrated with advanced non-invasive bioimaging, for experimental dental caries induction. This model enabled the detection of the exact onset of the disease, which is undetected clinically. Then, the microbial communities accompanying the caries onset were analyzed for their microbial composition and metabolic functions in comparison to normal conditions. Our study identified five metabolites differentiating the caries onset. Further, we investigated the co-occurrence of these metabolic biomarkers with certain oral bacteria. Implications of all the available evidence Our study provides carefully validated evidence for biomarkers of the dental caries onset. These data are critical for early diagnostics and development of timely intervention strategies to interfere with the disease progression that otherwise requires invasive and costly health care expenses. Moreover, our data open new avenues for developing therapeutics to neutralize the identified metabolic biomarkers or target the accountable bacteria for caries prevention.
4
Citation2
0
Save
4

The role of intestine in metabolic dysregulation in murine Wilson disease

Gaurav Sarode et al.Jan 15, 2023
Major clinical manifestations of Wilson disease (WD) are related to copper accumulation in the liver and the brain, and little is known about other tissues involvement in metabolic changes in WD. In vitro studies suggested that the loss of intestinal ATP7B could contribute to metabolic dysregulation in WD. We tested this hypothesis by evaluating gut microbiota and lipidome in two mouse models of WD and by characterizing a new mouse model with a targeted deletion of Atp7b in intestine.Cecal content 16S sequencing and untargeted hepatic and plasma lipidome analyses in the Jackson Laboratory toxic-milk and the Atp7b null global knockout mouse models of WD were profiled and integrated. Intestine-specific Atp7b knockout mice ( Atp7bΔIEC ) was generated using B6.Cg-Tg(Vil1-cre)997Gum/J mice and Atp7bLox/Lox mice, and characterized using targeted lipidome analysis following a high-fat diet challenge.Gut microbiota diversity was reduced in animal models of WD. Comparative prediction analysis revealed amino acid, carbohydrate, and lipid metabolism functions to be dysregulated in the WD gut microbial metagenome. Liver and plasma lipidomic profiles showed dysregulated tri- and diglyceride, phospholipid, and sphingolipid metabolism in WD models. When challenged with a high-fat diet, Atp7b ΔIEC mice exhibited profound alterations to fatty acid desaturation and sphingolipid metabolism pathways as well as altered APOB48 distribution in intestinal epithelial cells.Coordinated changes of gut microbiome and lipidome analyses underlie systemic metabolic manifestations in murine WD. Intestine-specific ATP7B deficiency affected both intestinal and systemic response to a high-fat challenge. WD is a systemic disease in which intestinal-specific ATP7B loss and diet influence phenotypic presentations.