CC BY
9
АктуальН проблеми сучасно!' медицины
УДК 616.314.17+611.018.2:599.323.4 Сл'шська А.М., Костенко В.О.
МЕХАН1ЗМИ ДЕЗОРГАН1ЗАЦ11 СПОЛУЧНО1 ТКАНИНИ ПАРОДОНТА ЩУР1В ЗА УМОВ СИСТЕМНОГО ЗАПАЛЕННЯ
ВДНЗУ «УкраТ'нська медична стоматологiчна академiя», м. Полтава
Метою роботи було з'ясування механ1зм1в дезоргашзацИ сполучноУ тканини пародонта щур'т за умов експериментального системного запалення (СЗ). Досл1дження проведено на 20 блих щурах-самцях лш Встар масою 180-220 г, розподлених на 2 групи: 1-ша - ¡нтактн'1 тварини, 2-га - псля в'дтворення СЗ шляхом внутршньоочеревинного введення л'топол'юахариду Salmonella typhi («Пi-рогенал») у дозi, яка сприяла у щур'т пдвищенню температури на 1,5 °С, за схемою: протягом першого тижня вводили по 4 м1н1мальн1 п1рогенн1 дози (МПД), що складае 0,4 мкг, на 1 кг маси щура 3 рази на тиждень. Протягом наступних семи тижнв експерименту щурам вводили по 4 МПД/кг маси 1 раз на тиждень. Тварин декаптували пд еф1рним наркозом. Об'ектами досл'дження були м'яю тканини пародонта (ясна, перодонтальна зв'язка) та юсткова тканина альвеолярних в'дрос-тк'т щелеп. Виявлено, що моделювання СЗ призводило до зм/'н бюх1м1чних компонент¡в сполучноУ тканини: колагену, протеогл'кан'т та с'алогл'копротеУшв як у м'яких тканинах пародонта (пдви-щувався вмст Ухн/'х мономер'т - вльного оксипрол1ну на 66.2%, p<0.01, гл'козамЫогл'кан'в - на 66.8%, p<0.05, N-ацетилнейрам'товоУкислоти - на 62.9%, p<0.001), так i у кютковш тканин альвеолярного в'дростку (концентрац1я вльного оксипрол1ну збльшувалася - на 69.9%, p<0.001, глкоза-м'ногл'кан'в - на 72.4%, p<0.02, N-ацетилнейрам'товоУ кислоти - у 2.2 рази, p<0.01). Розрахунок ко-еф1ц1енту оголення корен1в моляр1в св'дчить про пдвищення резорбцУУ альвеолярного в'дростка за умов СЗ.
Ключов1 слова: системне запалення, сполучна тканина, колагенол1з, протеогл1кани, с1алогл1копротеТни, пародонт.
Розвиток запальних захворювань пародонта пов'язаний з дieю мюцевих i загальних факторiв. До мюцевих належать бюлопчы ^крооргашзми та продукти обмшу), мехаычы, фiзичнi та xiMi4rn чинники ушкодження. Нерщко в л^ературних джерелах переоцшюеться роль мюцевих чинни-ш у розвитку патологи цього органу [9]. Проте таю впливи вщбуваються за умов порушення трофеи i резистентност тканин, як виникають при наявност загальних порушень у оргашзмк нейрогенних, кардюваскулярних, ендокринних, метаболiчних (ожиршня, метаболiчний синдром). Так, до порушень структури та функцп па-родонта призводить низка соматичних захворю-вань, розвиток яких включае системне запалення (СЗ) як ланку патогенезу [10, 11].
Таким чином, розвиток тяжких запальних за-хворювань пародонта пов'язаний не ттьки з безпосередшм пошкодженням його тканин пато-генним агентом, але i в результат дизрегулято-рного впливу з боку шших змшених штегратив-них систем, зокрема, асоцшованих з розвитком СЗ. Припускаеться, що головною ланкою патогенезу цього процесу е перманентна актива^я певних факторiв транскрипцп (зокрема, ядерного фактора кВ - NF-kB [8]. Наслщком цього е експреая гешв запальних цитоюыв, шдуцибель-но'|' No-синтази (NOS), металопротешаз, молекул кл^инно'Г адгези, циклооксигенази-2 та ш., здатних шдукувати окисно-штрозативний стрес [13]. Останнш здатний викликати дезоргашзацш сполучно'1 тканини, зокрема, кюток щелепи [1].
Рашше нами повщомлялося, що вщтворення СЗ супроводжуеться збтьшенням продукци супероксидного анюн-радикала у тканинах пародонта мiтохондрiальним i NADPH-залежними електронно-транспортними ланцюгами мiкросом i NO-синтази, а також NADPH-оксидазою лейко-
ци"пв [15]. При цьому було виявлено порушення мехаызму авторегуляци фiзюлоriчноT концент-рацп NO у тканинах пародонта, що призводить до одночасного збтьшення утворення NO через NO-синтазний та нiтрат- / нiтрит-редуктазний мехаызм, наслiдком чого е розвиток окисно-нiтрозативного стресу зi збiльшенням концент-рацiT пероксинiтриту. Вiдтворення СЗ супроводжуеться розвитком декомпенсованого ПОЛ у м'яких тканинах пародонта, зниженням у них ан-тиоксидантного потен^алу, активност суперок-сиддисмутази та каталази [14].
Проте залишаються недостатньо з'ясованими мехаызми розвитку розладiв сполучноТ тканини пародонта за умов СЗ. Розв'язання цього питан-ня дозволить розширити засоби попередження та лкування запально-дистрофiчних захворювань цих оргашв при розвитку СЗ.
Метою роботи було з'ясування механiзмiв дезоргашзацп сполучноТ тканини пародонта щу-рiв за умов експериментального СЗ.
Матерiали та методи дослщження
Дослiдження були проведенi на 20 бтих щу-рах-самцях лiнiT Вютар масою 180-220 г, розпо-дтених на 2 групи: 1-ша - штактш тварини, 2-га - пюля вiдтворення СЗ.
СЗ моделювали шляхом внутршньоочере-винного введення лiпополiсахариду (LPS) Salmonella typhi (препарат «^рогенал», фiрма «Медгамал», Росiя) у дозi, яка сприяла у щурiв пiдвищенню температури на 1,5 °С, за схемою [15]: протягом першого тижня вводили по 4 мшь мальн шрогенш дози (MPD), що складае 0,4 мкг, на 1 кг маси щура 3 рази на тиждень. Протягом наступних семи тижшв експерименту щурам вводили по 4 MPD/кг маси 1 раз на тиждень.
При проведены дослщження керувалися принципами бюмедичноТ' етики. Тварин декаш-
В1СНИК ВДНЗУ «Украхнська медична стоматологгчна академя»
тували пщ ефiрним наркозом. Об'ектами дослн дження були м'якi тканини пародонта (ясна, пе-рiодонтальна зв'язка) та кюткова тканина альве-олярних вщростмв щелеп.
Рiвень колагенолiзу визначали за вмютом вн льного оксипролшу [5]. Рiвень деполiмеризацN протеоглiканiв та аалоглкопротеТшв оцiнювали шляхом визначення Тх мономерiв - гткозамшог-лiканiв [11] та ^ацетилнейрамшовоТ кислоти [4] вщповщно.
За допомогою свiтлового мiкроскопу з вико-ристанням окуляр-мiкрометра оцiнювали вщс-тань вiд краю зубноТ' альвеоли до нижнього краю коронки третього моляру i вiдстань вщ краю альвеоли до верхнього краю зубноТ коронки (L1) з подальшим розрахунком коефiцieнту оголення коренiв молярiв (К) за формулою: К = L0 / L1.
Отриманi результати статистично обробляли. Для перевiрки розподту на нормальнiсть було застосовано розрахунок критерш Шапiро-Уiлка.
Якщо вони вщповщали нормальному розподiлу, то для Тх порiвняння використовували критерiй t Стьюдента для незалежних вибiрок. У раз^ коли ряди результатiв не пщлягали нормальному ро-зподiлу, статистичну обробку здшснювали, ви-користовуючи непараметричний метод - тест Мана-Вiтнi. Статистичнi розрахунки проводили з використанням програми '^а^АоБоА: 6.0". Результати дослщження та Тх обговорення Моделювання СЗ призводило до змш компо-нентiв сполучноТ тканини: колагену, протеоглка-нiв та аалоглкопротеТшв у м'яких тканинах пародонта (табл. 1). Так, вмют втьного оксипролн ну пiдвищувався на 66.2% (р<0.01), глкозамшо-глiканiв - на 66.8% (р<0.05), N ацетилнейрамiновоТ кислоти - на 62.9% (р<0.001).
Таблиця 1
Показники дезорган/зацИ' сполучноТ тканини ясен /' перюдонтальноТзв'язки за умов СЗ (М+т, п=20)
Групи дослав Вiльний оксипролiн, мкмоль/г Глiкозамiноглiкани, мкмоль/г N-ацетилнейрамiнова кислота, мкмоль/г
lнтактнi тварини 4.08±0.48 1.93±0.34 4.56±0.17
Вiдтворення СЗ 6.78±0.35 * 3.22±0.34 * 7.43±0.33 *
Прим1тка (у табл. 1-2): * - р<0,05 пор1вняно з результатами 1-Ï групи.
Таблиця 2
Показники дезорган/зацИ' кютковоТ тканини пародонта за умов СЗ (M+m, n=20)
Групи дослiдiв Втьний оксипролiн, мкмоль/г Глiкозамiноглiкани, мкмоль/г N-ацетилнейрамiнова кислота, мкмоль/г Коефiцiент оголення коренiв молярiв
lнтактнi тварини 3.06±0.28 1.70±0.30 2.01±0.35 25.0±1.4
Вщтворення СЗ 5.20±0.19 * 2.93±0.22 * 4.33±0.37 * 37.5±2.2 *
Концентра^я цих сполук у кютковш тканин альвеолярного вщростку шелеп (табл. 2) також збтьшувалася: втьного оксипролшу - на 69.9% (р<0.001), глкозамшогткаыв - на 72.4% (р<0.02), ^ацетилнейрамшовоТ кислоти - у 2.2 рази (р<0.01).
Ц результати свщчать про активацш за умов вщтворення СЗ процесiв колагенолiзу та депо-лiмеризацiТ протеоглiканiв та аалоглкопротеТыв як у м'яких, так i кальцiйованих тканинах паро-донта.
Дезоргашза^я сполучноТ тканини вважаеться важливим мехашзмом ушкодження пародонта при дм загальних (емоцшний i больовий стрес) [12] та мюцевих чинникiв пародонтиту [10], ускладнюе заходи регенеративноТ терапiТ пародонта [7].
Розвиток деструктивних змш в кютковш тканиш пародонта пщтверджуеться змшою коефщн енту оголення корешв на рiвнi третього моляру (див. табл. 2), який характеризуе ступшь резор-бцiТ альвеолярного вщростка. У щурiв за умов СЗ цей коефiцiент пiдвищуеться в 1.5 рази (р<0.01).
Ранiше було показано, що актива^я NF-кB та шдуцибельноТ iзоформи NO-синтази е важливи-ми ланками патогенезу окисно-штрозативного стресу у м'яких i твердих тканинах пародонта, колагенолiзу та деполiмеризацiТ протеоглiканiв у
них. Така 3aKOHOMipHicTb простежувалася при хроычнш штоксикацп нiтратами [1], експеримен-тальному метаболiчному синдромi [2, 3].
Таким чином, дезоргашза^я сполучноТ' тканини пародонта (ясен, перюдонтальноТ' зв'язки, альвеолярних вщростш щелеп) при експериме-нтальному СЗ пов'язана з процесами деполiме-ризацп таких п складових, як колаген, протеоглн кани i аалоглкопротеТ'ни.
Отриманi результати обфунтовують доцть-нiсть розробки нових пародонтопротекторiв, спрямованих на корекцш NF-kB- та NO-залежних системних метаболiчних розладiв сполучноТ' тканини, пов'язаних з ^^а^ею окис-но-нiтрозативного стресу.
Лiтература
1. Должкова К. П. Вплив пригнiчення та шдукцп NO-синтаз на 6i-охiмiчний склад юстковоТ тканини нижньоТ щелепи при вщтво-реннi ïi перелому на mi хрошчноТ штоксикацп' штратом натрiю / К.П. Должкова, В.О. Костенко // Пробл. екол. та мед. - 2010. -Т. 14, № 1-2. - С. 35-38.
2. Ляшенко Л.1. Роль NF-кВ-опосередкованоТ дм NO-синтаз у дезоргашзацп сполучноТ тканини пародонта за умов експери-ментального метаболiчного синдрому / Л.1. Ляшенко, В.О. Костенко // Загальна патолопя та патолопчна фiзiологiя. - 2013. -Т.8, №3. - С. 53-57.
3. Ляшенко Л.1. Роль транскрипцшного ядерного фактора кВ у механiзмах порушень вiльнорадикальних процесiв i дезоргаш-зацп сполучноТ тканини пародонта за умов експериментально-го метаболiчного синдрому / Л.1. Ляшенко, С.В. Денисенко, В.О. Костенко // Актуальш проблеми сучасноТ медицини: Вiсн. УкраТнськоТ мед. стоматол. академм. - 2014. - Т. 14, №1. - С. 97-100.
Актуальш проблеми сучасно!' медицины
4. Методи кшшчних та експериментальних дослщжень в медицин / [Л.В.Беркало, О.В.Бобович, Н.О.Боброва та iH.] ; за ред. 1.П. Кайдашева. - Полтава, 2003. - 320 с.
5. Тетянец С.С. Метод определения свободного оксипролина в сыворотке крови / С.С. Тетянец // Лабор. дело. - 1985. - №1. -С. 61-62.
6. Шараев П.Н. Метод определения гликозаминогликанов в биологических жидкостях / П.Н. Шараев // Лаб. дело. - 1987. - № 5. - С. 530-532.
7. Chen F.M. Periodontal tissue engineering and regeneration: current approaches and expanding opportunities / F.M. Chen, Y. Jin // Tissue Eng Part B Rev. - 2010. - V.6, №2. - P. 219-255.
8. Kaidashev I.P. IKK-IKB-NF-kB gene manipulations and polymorphisms in relation to susceptibility to different diseases / I.P.. Kaidashev // Problemy ekologii ta medytsyny. - 2014. - V. 18, № 3-4. - P. 3-18.
9. Oral Pathology: Clinical Pathologic Correlations / J.A. Regezi, J.J. Sciubba, R.C.K. Jordan. - Elsevier Health Sciences, 2016. - 496 p.
10. Pathogenesis of Periodontal Diseases: Biological Concepts for Clinicians / Nagihan Bostanci, Georgios N. Belibasakis (Eds). -Springer Int Publ AG, 2018. - 114 p.
Реферат
МЕХАНИЗМЫ ДЕЗОРГАНИЗАЦИИ СОЕДИНИТЕЛЬНОЙ ТКАНИ ПАРОДОНТА КРЫС В УСЛОВИЯХ СИСТЕМНОГО
ВОСПАЛЕНИЯ
Елинская А.Н., Костенко В.А.
Ключевые слова: системное воспаление, соединительная ткань, коллагенолиз, протеогликаны, сиалогликопротеины, пародонт.
Целью работы было выяснение механизмов дезорганизации соединительной ткани пародонта крыс в условиях экспериментального системного воспаления (СВ). Исследование проведено на 20 белых крысах-самцах линии Вистар массой 180-220 г, разделенных на 2 группы: 1-я - интактные животные, 2-я - после воспроизведения СВ путем внутрибрюшинного введения липополисахарида Salmonella typhi («Пирогенал») в дозе, которая способствовала у крыс повышению температуры на 1,5 °С, по схеме: в течение первой недели вводили по 4 минимальные пирогенные дозы (МПД), что составляет 0,4 мкг на 1 кг массы крысы 3 раза в неделю. В течение следующих семи недель эксперимента крысам вводили по 4 МПД/кг 1 раз в неделю. Животных декапитировали под эфирным наркозом. Объектами исследования были мягкие ткани пародонта (десна, периодонтальная связка) и костная ткань альвеолярных отростков челюстей. Выявлено, что моделирование СВ приводило к изменениям биохимических компонентов соединительной ткани: коллагена, протеогликанов и сиалогликоп-ротеинов как в мягких тканях пародонта (повышалось содержание их мономеров - свободного оксипролина - на 66.2%, p<0.01, гликозаминогликанов - на 66.8%, p<0.05, N-ацетилнейраминовой кислоты - на 62.9%, p<0.001), так и в костной ткани альвеолярного отростка (концентрация свободного оксипролина увеличивалась - на 69.9%, p<0.001, гликозаминогликанов - на 72.4%, p<0.02, N-ацетилнейраминовой кислоты - в 2.2 раза, p<0.01). Расчет коэффициента обнажение корней моляров свидетельствует о повышении резорбции альвеолярного отростка в условиях СВ.
Summary
MECHANISMS OF CONNECTIVE TISSUE DISRUPTION IN PERIODONTIUM RATS DURING SYSTEMIC INFLAMMATION Yelins'ka A.M., Kostenko V.O.
Key words: systemic inflammation, connective tissue, collagenolysis, proteoglycans, sialoglycoproteins, periodontium.
The purpose of the work was to reveal the mechanisms of connective tissue disruption in periodontium of rats under modeled systemic inflammation (SI). The study was carried out on 20 Wistar white male rats weighing 180-220 g, divided into 2 groups: the 1st group included intact animals, the 2nd group was made up of the animals with SI induced by intraperitoneal administration of Salmonella typhi lipopolysaccharide (Pyrogenalum) in a dose that stimulated rise in temperature by 1.5 °C according to the scheme: during the first week, 4 minimum pyrogenic doses (MPD) of 0.4 ^g/kg of rat mass were administered 3 times a week. During the following seven weeks of the experiment, rats were given 4 MPD/kg of body weight once a week. The animals were decapitated with ethereal anesthesia. Soft tissues of periodontium (gum, periodontal ligament) and bone tissue of the alveolar processes of the jaws were the objects of the study. It has been found out the SI modeling led to the changes in the biochemical components of the connective tissue such as collagen, proteoglycans and sialoglycoproteins both in soft periodontal tissues (the content of their monomers were observed to grow up - free hydroxyproline increased by 66.2%, p<0.01, glycosaminoglycans increased by 66.8%, p<0.05, N-acetylneuraminic acid increased by 62.9%, p<0.001), and in the bone tissue of the alveolar process (free hydroxyproline concentration increased by 69.9%, p<0.001, glycosaminoglycans grew up by 72.4%, p<0.02, N-acetylneuraminic acid doubled, p<0.01). The calculation of the molar root exposure index indicates an increase in the resorption of the alveolar process during the SI condition.
11. Silva N. Host response mechanisms in periodontal diseases: review / N. Silva, L. Abusleme, D. Bravo [et al.] // J Appl Oral Sci. -2015. - V.23, №3. - P. 329-355.
12. Tarasenko L.M. Stress-protective effect of glutapyrone belonging to a new type of amino acid-containing 1, 4-dihydropyridines on periodontal tissues and stomach in rats with different resistance to stress / L.M. Tarasenko, K.S. Neporada, V. Klusha // Bull Exp Biol Med. - 2002. - V.133, №4. - P. 369-371.
13. Tornatore L. The nuclear factor kappa B signaling pathway: integrating metabolism with inflammation / L. Tornatore, A.K. Thotakura, J. Bennett [et al.] // Trends Cell Biol. - 2012. - V. 22, № 11. - P. 557-566.
14. Yelins'ka A.M. Lipid peroxidation and antioxidant protection in per-iodontal tissues under the action of local pathogenic factor on gums in rats exposed to modeled systemic inflammatory re-sponse/ A.M. Yelins'ka, V.O. Kostenko // Problemy ekologii ta medytsyny. - 2017. - V. 21, №5-6. - P. 62-64.
15. Yelins'ka A.M. Sources of production of reactive oxygen and nitrogen species in tissues of periodontium and salivary glands of rats under modeled systemic inflammation / A.M. Yelins'ka, O.O. Shvaykovs'ka, V.O. Kostenko // Problemy ekologii ta medytsyny. -2017. - V. 21, № 3-4. - P. 51-54.
