CC BY
33<<шушдщщ~^©[шма1>>#2щ12)),2(ж / Ошибка! Неверная ссылка закладки._
Ошибка! Неверная ссылка закладки.
УДК 577.23+616.314-002-053.2/.6:616.31-007
Коновалов Н. Ф.
к. мед.н., Одесский национальный медицинский университет
Деньга О.В. д. мед. н.
Вербицкая Т.Г. к. биол. н.
Государственное учреждение «Институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии
Национальной академии медицинских наук Украины» DOI: 10.24411/2520-6990-2019-11103 МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА МАРКЕРОВ РАЗВИТИЯ ЗУБНОЙ ЭМАЛИ, ЛИПИДНОГО ОБМЕНА И ВОСПАЛЕНИЯ У ДЕТЕЙ БОЛЬНЫХ ЭПИЛЕПСИЕЙ НА ФОНЕ
МОРФОЛОГИЧЕСКИХ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАРУШЕНИЙ ОРГАНОВ РОТОВОЙ
ПОЛОСТИ
Konovalov N.F.
Odessa National Medical University Denga O. V.,
Verbitskaya T.G.
State Establishment «The Institute of Stomatology andMaxillo-Facial Surgery
National Academy of Medical Science of Ukraine» MOLECULAR-GENETIC ASSESSMENT OF MARKERS OF THE DEVELOPMENT OF DENTAL ENAMEL, LIPID METABOLISM AND INFLAMMATION IN CHILDREN WITH EPILEPSY ON THE BACKGROUND OF MORPHOLOGICAL AND FUNCTIONAL ORGAN disorders OF THE ORAL
CAVITY
Аннотация
Актуальность. В текущий момент известно более десятка генов, мутации в которых приводят к развитию разных форм эпилепсии, однако в этой области все еще остается много неясного, как и в эпи-лептогенезе в целом.
Целью данного исследования была оценка состояния генетических маркеров, связанных с развитием зубной эмали и определяющих липидный обмен и воспаление у детей больных эпилепсией на фоне морфологических и функциональных нарушений органов ротовой полости - кариеса, некариозных поражений зубов и воспалительных процессов в тканях пародонта.
Материалы и методы. В исследовании изучались маркеры генов AMELX, TNF, IL-4, SOD1, CAT у детей больных эпилепсией на фоне морфологических и функциональных нарушений органов ротовой полости на клетках буккального эпителия.
Выводы. Проведенные исследования показали, что у детей с эпилепсией в случае функциональных нарушений ротовой полости из выбранных 6 генетических маркеров, связанных с развитием зубной эмали, липидным обменом и воспалением в организме, наибольший полиморфизм наблюдался в генах AMELX (rs946252) и CAT, которые мы предлагаем использовать для разработки схемы лечебно-профилактических мероприятий как наиболее репрезентативные.
Abstract
Introduction. Currently, more than a dozen genes are known, mutations in which lead to the development of different forms of epilepsy, however, much is still unclear in this area, as in epileptogenesis in general.
Purpose of the study. The aim of this research was an assessment of the status of genetic markers associated with the development of tooth enamel and determining lipid metabolism and inflammation in children with epilepsy on the background of morphological and functional organ disorders of the oral cavity - caries, non-carious tooth lesions and inflammatory processes in periodontal tissues.
Materials and methods. The gene markers AMELX, TNF, IL-4, SOD1, CAT in children with epilepsy patients on the background of morphological and functional disorders of the oral organs on buccal epithelial cells were studied in this research.
Results. Conclusions. Research have shown that in children with epilepsy in the case of functional disorders of the oral cavity from the selected 6 genetic markers associated with the development of tooth enamel, lipid metabolism and inflammation in the body, the greatest polymorphism was observed in the AMELX (rs946252) and CAT genes that we propose to use to develop a scheme of treatment and preventive measures as the most representative.
Ключевые слова: молекулярно-генетические исследования, эпилепсия, ротовая полость, дети.
Key words: molecular genetic studies, epilepsy, oral cavity, children.
Ошибка! Неверная ссылка закладки. /
Эпилепсия представляет собой хроническое неинфекционное заболевание мозга, которому подвержены люди всех возрастов. Эпилептические приступы начинаются у здорового ребенка в возрасте от 6 до 14 месяцев, часто с фокального или генерализованного статуса, при этом гемиклонии могут носить альтернирующий характер. В последствии появляются другие типы приступов -миоклонии, парциальные, атонические и абсансы, которые часто провоцируются повышением температуры [1, 2].
Многие патогенетические механизмы фоновых заболеваний могут приводить к развитию эпилепсии, однако примерно в половине случаев ее этиология остается неизвестной. Причины эпилепсии подразделяются на следующие категории: структурные, генетические, инфекционные, метаболические, иммунные и неизвестные этиологические факторы.
В текущий момент во всем мире ведутся активные молекулярно-генетические исследования эпилепсии и известно более десятка генов, мутации в которых приводят к развитию разных форм эпилепсии, однако в этой области все еще остается много неясного, как и в эпилептогенезе в целом [3, 4].
В настоящее время акцент в лечении эпилепсии делается на улучшение качества жизни пациентов не только путем купирования приступов, но и минимизации побочных эффектов лекарств [5]. При этом и состояние пациентов, и его медикаментозная курация могут повлиять на здоровье органов полости рта, в частности зубов и тканей па-родонта. Данные литературы свидетельствуют о том, что пациенты, которые несистемно лечатся от эпилепсии и которые испытывают частые генерализованные тонико-клонические судороги, демонстрируют худшее состояние здоровья полости рта по сравнению с пациентами у которых наблюдается только судороги, не связанные с жевательной мускулатурой [6]. Совершенно очевидно и то, что пациенты, живущие с эпилепсией, испытывают особенные потребности во время стоматологического лечения, а предотвращение морфологических и функциональных нарушений органов ротовой полости и тщательно спланированное лечение зубов - путь к улучшению и качеству жизни людей, страдающих эпилепсией.
Целью данного исследования была оценка состояния генетических маркеров, связанных с раз-
витием зубной эмали и определяющих липидный обмен и воспаление у детей больных эпилепсией на фоне морфологических и функциональных нарушений органов ротовой полости - кариеса, некариозных поражений зубов и воспалительных процессов в тканях пародонта.
Материалы и методы. В исследовании участвовало 11 детей (6 девочек, 5 мальчиков) возраста 7-9 лет с эпилепсией на фоне морфологических и функциональных нарушений органов ротовой полости, связанных с патологией твердых тканей зубов и пародонта.
В работе изучали маркеры генов AMELX (ген, участвующий в биоминерализации при развитии зубной эмали), TNF (фактор некроза опухоли), IL-4 (регулирует рост и дифференцировку В-лимфоцитов, а также процессы биосинтеза и секреции антител), SOD1 (супероксиддисмутаза 1), CAT (ген кодирующий каталазу). Выделение ДНК из клеток буккального эпителия проводили по модифицированной методике с Chelex [7].
Аллельные варианты генов AMELX (rs17878486, T>C), AMELX (rs946252, T>C), TNF (-308 G/A), IL-4 (-590 C>T), SOD1 (G7958A), CAT (C-262T) оценивали методом аллель специфической полимеразной цепной реакцией (ПЦР). ПЦР проводили на амплификаторе BIO-RAD (США).
Результаты исследований и их обсуждение. Результаты исследования полиморфизма генов, участвующих в развитии зубной эмали и определяющих липидный обмен и воспаление приведены в таблицах 1 и 2.
Ген AMELX кодирует белок структурного моделирования - амелогенин, который работает с другими белками, связанными с амелогенезом. Этот процесс предполагает формирование эмалевых стержней - основы зубной эмали, а также рост кристаллов гидроксиапатита. Ген участвует в биоминерализации во время развития зубной эмали [8]. Мутации в гене AMELX могут привести к несовершенному амелогенезу, который относится к набору дефектов эмали в результате генетических или экологических причин [9]. В нашем случае в полиморфизме rs17878486 гена AMELX у детей больных эпилепсией, как видно из таблицы 1, мутации составляли 18,2% и отсутствовали ге-терозиготы. Однако в полиморфизме rs946252 гена AMELX нарушения составили 54,6 %, при этом мутации отмечены у пациентов 45,5 %, а гетерози-готы 9,1 % (табл. 1).
<<шушдщщ~^©[шма1>>#2щ12)),2(ж / Ошибка! Неверная ссылка закладки. Таблица 1
Результаты исследования полиморфизма генов развития зубной эмали у детей больных эпилепси-_ей на фоне функциональных нарушений ротовой полости_
№п/п AMELX (T>C) Rs17878486 AMELX (T>C) Rs946252
н г м н г м
1 TT TC
2 TT CC
3 TT TT
4 TT TT
5 TT
6 TT CC
7 TT TT
8 CC CC
9 TT TT
10 CC CC
11 TT CC
% 81,8 - 18,2 36,4 9,1 45,5
Примечание: н - норма; г - гетерозигота; м - мутация.
ГЬ-4 является геном, кодирующим белок, представлящий собой плейотропный, противовоспалительный цитокин, продуцируемый активированными Т-клетками. Этот цитокин является ли-гандом для рецептора интерлейкина 4. Заболевания, связанные с ГЬ-4, включают механизмы токсико-аллергических реакций IV типа по Адо -реакций замедленного типа. Тканевые макрофаги играют важную роль в хроническом воспалении и заживлении ран [10]. Присутствие ГЬ-4 во внесо-
судистых тканях способствует альтернативной активации макрофагов в клетках М2 и ингибирует классическую активацию макрофагов в клетках М1. Полиморфные аллельные варианты в нашем случае в гене ГЬ-4 составляли 27,3 %, при этом мутации отмечены у пациентов в 9,1 % случаев, а ге-терозиготы в 18,2 % (табл. 2). Преобладание гомозиготного генотипа по более редкому аллелю 4Ь/4Ь и тенденция к уменьшению числа носителей распространенного аллеля 4а/4а.
Таблица 2
Результаты исследования полиморфизма генов липидного обмена и воспаления у детей больных _эпилепсией на фоне функциональных нарушений ротовой полости_
№ п/п IL-4 (-540 C>T) TNF (-308 G/A) SOD1 (G7958A) CAT (C-262T)
н г м н г м н г м н г м
1 CC GG GG CC
2 CC GA GG TT
3 CC GA GG CT
4 CC GG GG CT
5 CC GG GG CT
6 CC GG GG CT
7 CC GG GG CT
8 CC GA GA CC
9 CT GG GG CC
10 TT GG GA CT
11 CT GG GA CC
% 72,7 18,2 9,1 72,7 27,3 - 72,7 27,3 - 36,4 54,5 9,1
Примечание: н - норма; г - гетерозигота; м - мутация.
Ген TNF кодирует многофункциональный провоспалительный цитокин, который принадлежит к суперсемейству факторов некроза опухолей. Этот цитокин участвует в регуляции широкого спектра биологических процессов, включая пролиферацию клеток, дифференцировку, апоптоз и липидный обмен. Цитокин также вовлечен во множество заболеваний, включая аутоиммунные
заболевания, резистентность к инсулину и рак [10]. У детей с эпилепсией в нашем случае отсутствовали мутации, а гетерозиготы составляли 27,3 % (табл. 2).
Ген SOD1 (супероксиддисмутаза 1) кодирует белок, который связывает ионы меди и цинка и является одним из двух изозимов, ответственных за разрушение свободных супероксидных радикалов
Ошибка! Неверная ссылка закладки. / <<Ш^Ш(МиМ~^®[ШМа1>#2ЩШ,2©]]9
в организме. Кодируемый изозим представляет собой растворимый цитоплазматический белок, действующий как гомодимер для превращения встречающихся в природе, но вредных супероксидных радикалов в молекулярный кислород и перекись водорода. Другой изозим является митохондри-альным белком. Заболевания, связанные с SOD1, включают боковой амиотрофический склероз и заболевания двигательных нейронов. В нашем случае в гене SOD1 отсутствовали мутации и гетеро-зиготы составляли 27,3 % (табл. 2).
Ген CAT кодирует каталазу - ключевой анти-оксидантный фермент в защите организма от окислительного стресса. Каталаза превращает химически активные перекиси водорода в воду и кислород и тем самым смягчает токсическое действие перекиси водорода. Предполагается, что окислительный стресс играет роль в развитии многих хронических заболеваний, свидетельствующих об истощении компенсаторных возможностей организма, таких как диабет, астма, болезнь Альц-геймера, системная красная волчанка, ревматоидный артрит и опухоли эпителиальной ткани. Полиморфизмы в этом гене связаны с уменьшением активности каталазы, но на сегодняшний день ака-талаземия является единственным заболеванием, которое, как известно, вызывается рецессивной мутацией данного гена [11]. Фермент каталаза синтезирует в тканях кислород путём расщепления перекиси водорода на воду и кислород. Следовательно, у таких больных образующаяся перекись водорода не расщепляется, а способствует окислению гемоглобина в метгемоглобин и развитию местной гипоксии. Перекись водорода может синтезироваться микроорганизмами, входящими в состав зубных бляшек или биоплёнок, и при отсутствии каталазы кумулироваться в ней, поэтому чем больше микробных скоплений, тем сильнее действие перекиси на пародонт, тем значительнее разрушения тканей пародонта [12]. Полиморфные аллельные варианты в нашем случае в гене CAT у детей с эпилепсией на фоне функциональных нарушений ротовой полости, как видно из таблицы 2, составляли 63,6 %, при этом мутации отмечены у 9,1 % детей, а гетерозиготы 54,5 %.
Выводы.
1. У детей с эпилепсией в случае морфологических и функциональных нарушений органов ротовой полости из выбранных 6 генетических маркеров, связанных с развитием зубной эмали, липидным обменом и воспалением в организме, наибольший полиморфизм наблюдался в генах AMELX (rs946252) и CAT.
2. Указанные гены могут быть использованы при данной патологии ЦНС, сопровождающейся развитием кариеса зубов и заболеваний паро-донта как наиболее репрезентативные.
3. Необходимо учитывать полученные результаты генетических исследований для разработки схемы лечебно-профилактических меропри-
ятий при морфологических и функциональных нарушениях органов ротовой полости у пациентов с эпилепсией.
Список литературы
1. Белоусова Е. Д. Генетика эпилепсии: зачем и как обследовать детей с эпилепсией // Неврология, нейропсихиатрия, психосоматика. -2014. - Спецвыпуск №1. - С. 4-8.
2. Аминова Д. А. Современные аспекты генетики эпилептической энцефалопатии и симптоматической эпилепсии у детей // Евразийский Союз Ученых (ЕСУ). - 2016. - № 29. - С. 38-42.
3. Okuda T., Sumiya T., Iwai N., Viyata T. Piridoxine-5-phosphate oxidase is a candidate gene responsible for hypertension in Dohl-s rats. Biochemical and biophysical research communications. - 2004. -№313 (3). - Р. 647-653.
4. Schulre-Bonhage A., Kurthen M., Walger P. Pharmacorefractory status epilepticus due to low vitamin B6 levels during pregnancy. J. Epilepsia. -2004.
- №45(1). - Р. 81-84.
5. Hadjiloizou S. M., Bourgeois B. F. Aniepi-leptic drug treatment in children. Expert Rev. Neurother. 2007. - №7. - Р. 179-193.
6. Karolyhazy K., Kovacs E., Kivovics P., Fejerdy P., Aranyi Z. Dental status and oral health of patients with epilepsy: An epidemiologic study. Epilepsia 2003. - № 44. - Р. 1103-1108,
7. Walsh P. S., Metzger D. A., Higuchi R. Chelex 100 as a Medium for Simple Extraction of DNA for PCR-Based Typing from Forensic Material. BioTechniques. - 2013. - № 54(3). - Р. 134-139.
8. Gibson C. W., Yuan Z. A., Hall B., Longenecker G., Chen E., Thyagarajan T., Sreenath T., Wright J. T., Decker S., Piddington R., Harrison G., Kulkarni A. B. Amelogenin-deficient mice display an amelogenesis imperfecta phenotype. The Journal of Biological Chemistry. - 2001. - №276 (34). - Р. 31871-5. doi:10.1074/jbc.M104624200. PMID 11406633.
9. Wright J. T. The molecular etiologies and associated phenotypes of amelogenesis imperfecta. American Journal of Medical Genetics Part A. - 2006.
- № 23(140). - Р. 2547-55. doi:10.1002/ajmg.a.31358. PMC 1847600. PMID 16838342.
10. Taso E., Stefanovic V., Gaudin A., Grujic J., Maldonado E., Petkovic-Curcin A., Vojvodic D., Scu-lean A., Rakic M.. Effect of dental caries on periodontal inflammatory status: A split-mouth study. Arch Oral Biol. - 2019. - №21. - Р110. doi: 10.1016/j .archoralbio .2019.104620.
11. Wang Q., Ni J., Zhang X., Li Y., Xuan D., Zhang J. Long-term follow-up evaluation of an acata-lasemia boy with severe periodontitis. Clin Chim Acta. - 2014. - № 93(433). - Р.5. doi: 10.1016/j.cca.2014.01.046. Epub 2014 Feb 9.
12. Дмитриева Л. А. Пародонтология. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2014. - 704 с.
