CC BY
37
УДК 616.311.2-002-02: 616.379-008.64]-07-097-053.2 DOI: 10.22141/2224-0721.13.1.2017.96758
Котельбан А.В.1, Годованець О.1.1, Коваль Г.Д.1, Камишний О.М.2
1Вищий державний навчальний заклад УкраТни «Буковинський державний медичний ун1верситет»,
м. Черн1вц1, УкраТна
2Запор1зький державний медичний ун1верситет, м. Запоржжя, УкраТна
Особливосп експресп мРНК 1Л-1р, 1Л-17А та 1Л-10 еште^ю ротовоТ порожнини дггей, хворих на цукровий дiабет
For cite: Mezhdunarodnyi Endokrinologicheskii Zhurnal. 2017;13:56-60. doi: 10.22141/2224-0721.13.1.2017.96758
Резюме. Мета дослдження: вивчити показники циток':нового профлю в ептелп ротово)' порожнини д!-тей ¡з цукровим д1абетом (ЦД) 1-го типу з урахуванням наявних метабол'чних порушень. Матер'али та ме-тоди. Обстежено 12-р'иних. дтей, хворих на ЦД 1-го типу (30 осб), а також 30 соматично здорових дтей
з ознаками хрончного катарального пнпв'ту. Також було сформовано групу пор1вняння (30 соматично та стоматолопчно здорових дтей того ж в1ку). Установлено р1вн1 показниюв мРНК 1Л-1 р, -10 та -17А еп1-телю ротово) порожнини дтей з ознаками хрон1чного катарального пнпв'ту за наявност': ЦД. Результа-ти. Проведене молекулярно-генетичне досл1дження в'щносного р1вня мРНК прозапальних циток1н1в 1Л-1Р /-17А, протизапального 1Л-10 в еп'телп ротово) порожнини дтей показало, що на ш ЦД суттево збльшен в1дносн1 р1вн1 мРНК 1Л-1р 'I-17А та низький р1вень експресп мРНК 1Л-10. Переважання р1вня прозапальних циток1н1в у букальному ептелп над р':внем протизапальних вдображае дисбаланс у систем! цитоюново)' регуляцИ' в дтей I та II груп. Висновки. Проведен: досл1дження мають велике значення для д1агностики запальних процеав у тканинах пародонта / стану локального ¡мунтету ротово) порожнини, а також е пд-грунтям для розробки л1кувально-проф1лактичних програм для дтей, хворих на ЦД 1-го типу. Ключовi слова: цукровий диабет 1-го типу; пнпвт; цитоюни
0 ■ gj ® Оригiнальнi дослiдження
/Original Researches/
International journal of endocrinology
Вступ
Захворювання ротово! порожнини на тлi цукро-вого дiабету (карieс зубiв, захворювання тканин пародонта, кандидозний стоматит, ангулярний хей-лгг та ш.), за даними лггератури, спостертаються в 90,0 % випадюв [1, 6, 8]. Багатьма дослщниками встановлено взаемозв'язок мж соматичною патоло-пею i стоматолопчними захворюваннями, що обу-мовлено порушенням гемодинамжи, метаболiзму, iмунологiчних i нейрогуморальних функцш [6, 8, 9].
Клшчна картина запального процесу в тканинах пародонта характеризуемся riперемieю, на-бряком i кровотечею. На молекулярному та клггин-ному рiвнях проявляеться виникненням клггинних шфшьтрапв i вившьненням цитокшв, провщних факторiв запалення, що поеднуються з факторами комплементу [1, 6, 8].
Вщомо, що цитокши утворюють взаемопов'язанi сiтки, каскадно шшдюють вивiльнення один одно-
го, можуть бути синергiстами, антагонiстами та мають певш особливостi при кожнш окремо взятiй патологи [6, 8, 9]. Кооперацiя цитокiнiв за типом продукуючих клiтин та сшввщношення з iншими групами медiаторiв визначають характер запального процесу.
У лiтературi дослщжували рiвнi показникiв цито-кiнового профшю серед пацiентiв за умов катарального пнпвггу (iнтерлейкiн (1Л)-1р, -4, -6, -8, фактор некрозу пухлини (ФНП), штерферон у) [2—10]. За-пальнi медiатори, на думку дослщниюв, е центральною ланкою iмунопатогенезу захворювань тканин пародонта [1, 3—10].
Ш-1р пiдвищуе хемотаксис, фагоцитоз, гемо-поез, проникнiсть судинно! стiнки, цитотоксичну та бактерицидну активнiсть. 1Л-1 бере участь у ре-гуляцп температури тша, а його пiдвищена продук-цiя призводить до розвитку лихоманки [2, 5, 6, 8, 9]. Пдвищення рiвня 1Л-1 спостерiгаеться при рiзних
© «Мiжнародний ендокринологiчний журнал», 2017 © «International Journal of Endocrinology», 2017
© Видавець Заславський О.Ю., 2017 © Publisher Zaslavsky O.Yu., 2017
Для кореспонденцп: Котельбан А.В., Вищий державний заклад УкраТни «Буковинський державний медичний ушверситет», пл. Театральна, 2, м. Черывць 58002, УкраТна; е-mail: [email protected]
For correspondence: A. Kotelban, Higher State Education Institution of Ukraine "Bukovinian State Medical University", Theatralna sq., 2, Chernivtsi, 58002, Ukraine; е-mail: [email protected]
iEI
Оригiнальнi дослiдження /Original Researches/
запальних i автоiмунних захворюваннях, включа-ючи септичний шок, запалення шлунково-кишко-вого тракту, ревматощний артрит, цукровий дiабет (ЦД) 1-го типу [2, 5, 6]. Як циркулюючий медiатор 1Л-1р бере участь у гострофазовш реакцп. Вiдомо, що iнфекцiйна iнвазiя супроводжуеться його ма-сивною продукщею. Однак здебiльшого 1Л-1р дiе не самостшно, а в поеднаннi з шшими цитокша-ми, особливо з 1Л-6, -17, -22, ФНП-а та штерфе-роном у [5, 6].
Основними мшенями 1Л-17 е епи^альш, ен-дотелiальнi клiтини та фiбробласти. Одним iз най-важливiших бюлопчних ефектiв 1Л-17 е його здат-нiсть iнiцiювати продукцiю клiтинами цитокшв i хемокiнiв, що чинять плейотропну дiю на рiзнi клiтини - 1Л-1, -8, -6, ФНП-а, [3-5]. 1Л-17 запус-кае реакцiю мирацп нейтрофiлiв у зону запалення. Може вироблятися багатьма клiтинами, проте най-бiльш виражену продукцiю забезпечують Т-хелпери 17-го типу [5, 7, 9]. 1Л-17 вiдiграе ключову роль у ре-гуляцп гемопоетичног та iмунноi систем. Недавно було встановлено кардинальне значення 1Л-17 у па-тогенезi захворювань автоiмунноi природи [3-5, 7, 9, 10]. За наявносп ЦД 1-го та 2-го титв описано порушення рiвня 1Л-17 [5, 10].
1нтерлейкш-10 — цитокiн iз вираженим проти-запальним ефектом. Вiн здатний пригшчувати лихоманку як прояв запальног реакцп. Виробляють 1Л-10 Т-клггини та моноцити. Крiм того, вш галь-муе пролiферативну вiдповiдь Т-клггин на антигени i мiтогени, а також пригшчуе секрецiю активовани-ми моноцитами Ш-1р, ФНП-а i 1Л-6, бере участь у гуморальному компонента iмунно'i вiдповiдi, вщ-повщаючи за антипаразитарний захист [3-5, 9]. Тодi ж 1Л-10 стимулюе секрецiю iмуноглобулiнiв В-лiмфоцитами. Його д1я протилежна дл основних цитокiнiв [3, 5, 9].
Особливу увагу дослiдники придiляють ролi порушення загального та мюцевого iмунiтету в патоге-незi захворювань ротовог порожнини, однак у хво-рих на ЦД за наявност хронiчного катарального гiнгiвiту (ХКГ) таю даш е недостатньо вивченими та актуальними.
Мета досЛдження: вивчити показники цитокшо-вого профглю в ештелп ротово! порожнини дггей iз цукровим дiабетом 1-го типу з урахуванням наявних метаболiчних порушень.
Матерiали та методи
Для виршення поставлено! мети були обстеже-нi 12-рiчнi дiти, хворi на цукровий дiабет 1-го типу (30 оаб), якi перебували на стащонарному лжуван-нi в ендокринологiчному вщдгленш ОКУ «Облас-на дитяча клшчна лжарня» м. Чернiвцiв (I група). II групу (30 соматично здорових дiтей з ознаками хронiчного катарального пнпвиу) та групу по-рiвняння (30 соматично та стоматологiчно здорових дггей того ж в^) було сформовано з учнiв ЗОШ № 22 м. Чернiвцiв.
Вщповщно до ступеня тяжкостi гiнгiвiту серед дггей I та II груп було видiлено легкий ступiнь тяж-
koctî хронгчного катарального riHriBiTy (вгдповгдно 10 та 18 дiтей), середнгй (17 та 8 дiтей) та тяжкий сту-niHb (3 та 4 дитини).
Для аналiзy експресИ reHiB використовували метод полгмеразно! ланцюгово! реакцИ з оберненою транскрипцгею в режимi реального часу (ОТ-ПЛР). Об'ектом для молекулярно-генетичних дослiджень методом ОТ-ПЛР був букальний ештелш.
Видглення тотально! рибонyклеïновоï кисло-ти проводили з використанням набору Trizol RNA Prep 100 («1зоген Lab. LTD», Рос1я). Для оберненоï транскрипций (синтез кДНК) використовували набiр реагентiв для проведення обернено! транскрипцИ (ОТ-1, «СИНТОЛ», Росiя). Пгдготовку та проведення реакцгй здiйснювали вiдповiдно до протоколу.
Отриманг результати обробляли статистично за допомогою лщензiйноï програми Microsoft Excel. Ощнювали середне значення (М), похибку серед-нього (m), вiрогiднiсть статистичних показникiв (р).
Результати
ОТ-ПЛР-aнaлiз букального ештелго показав вiдносне пiдвищення рiвня експресИ мРНК генiв прозапальних цитокшгв 1Л-1р i -17A в дггей, хворих на ЦД, та соматично здорових дггей за наявностг ХКГ та вгдносне зниження мРНК генгв протиза-пального цитокгну 1Л-10 (табл. 1).
Ргвень 1Л-1р у дггей, хворих на ЦД, у 9 разгв ви-щий вгд ргвня в соматично здорових дгтей за наяв-ностг ХКГ та 71,5 раза — вгд ргвня в стоматологгчно та соматично здорових дгтей. Це вказуе на забез-печення першоï лiнïï протшнфекцшного захисту макрооргангзму вгд патогенно'^ yмовно-пaтогенноï мгкрофлори та продуктгв к життедгяльностг.
У дгтей I групи вмгст 1Л-17А (16,2823, Р < 0,01) у 10,7 раза вищий вгд вмгсту в дгтей II групи (1,5477, Р < 0,01) та майже в 17,8 раза — групи поргвняння (1,0000, Р < 0,01). Високг показники 1Л-17А вщобра-жають як посилення специфiчно'! iмyнноï вгдповщ на ушкоджуючу дгю патогенних мгкрооргангзмгв, так i aвтоiмyннy природу запального процесу в тканинах пародонта дгтей, хворих на ЦД, за наявностг ХКГ.
Експресгя 1Л-10 у дгтей на тлг ЦД тдвищилась вгдповщно у 2,6 раза поргвняно гз соматично здо-ровими дгтьми та зменшилась в 1,8 раза — зг стома-тологгчно та соматично здоровими, що шдтверджу-еться даними лгтератури i вказуе на шфекцшний генез запального процесу в тканинах пародонта.
У дгтей, хворих на цукровий дгабет, найвищий ргвень експресИ мРНК 1Л-1р (рис. 1) виявлений при тяжкому ступенг ушкодження тканин пародонта — 124,7246, Р < 0,01, а найменший — 48,3381, Р < 0,01, — за умов легкого ступеня ХКГ, що вгдпо-вгдно у 8 та 7,7 раза бгльше поргвняно з найбгльшим та найменшим значенням серед соматично здорових дгтей.
Експресгя мРНК 1Л-17А (рис. 2) за наявностг легкого ступеня ХКГ у дгтей гз супутньою патологг-ею становила 13,1914, Р < 0,05, у соматично здорових дгтей — 1,4865, Р < 0,05.
Таблиця 1. Вдносний р'вень експрес'й'мРНКген'в Л-lß, -17A, -10 букального ептелю в дтей, хворих на ЦД, та соматично здорових дтей за наявност ХКГ nopiB^HO 3i стоматолопчно
та соматично здоровими дтьми
Показник ЦД за наявност ХКГ Соматично 3AopoBi д^и за наявност ХКГ Соматично та стоматолопчно здоровi д^и Р
m-iß 73,1904 ± 7,5421 8,2555 ± 1,0765 1,0000 ± 0,1302 СО IN3 Л Л Л ООО 000
1Л-17А 16,2823 ± 1,2234 1,5477 ± 0,0578 1,0000 ± 0,2853 СО Л Л Л , , , 000 Ol
1Л-10 0,4012 ± 0,0527 0,1434 ± 0,0249 1,0000 ± 0,1174 СО IN3 Л Л Л , , , 000 Ol ^
Примтка: Р — статистична вipoгiднiсть показник'в у соматично та стоматолопчно здорових дтей.
Легкий ступшь ХКГ Середнм стутнь ХКГ Тяжкий стутнь ХКГ
■ ЦД за наявност ХКГ ■ Соматично здоровi за наявност ХКГ
Рисунок 1. Вщносний piвень експрес'й'мРНК гешв Л-lß букального ептелю в дтей, хворих на ЦД,
та соматично здорових д^тей за наявност ХКГ
Легкий ступшь ХКГ Середжй стутнь ХКГ Тяжкий стутнь ХКГ
■ ЦД за наявност ХКГ Соматично здоровi за наявност ХКГ
Рисунок 2. Вщносний piвень експрес 'й' мРНК генiв 1Л-17А букального епiтелiю в дтей, хворих на ЦД,
та соматично здорових д^тей за наявност ХКГ
iEI
Орипнальш досл1дження /Original Researches/
Легкий ступшь ХКГ Середнiй стутнь ХКГ Тяжкий CTyniHb ХКГ
■ ЦД за наявност ХКГ ■ Соматично здоровi за наявностi ХКГ
Рисунок 3. В'щносний р'вень експрес 'й' мРНК генв 1Л-10 букального ептелю в дтей, хворих на ЦД, та соматично здорових дтей за наявност ХКГ (P < 0,01)
Для дггей iз середшм ступенем тяжкост ХКГ були характерш таю даш: 17,4465, Р < 0,05, — у I гру-т та 1,9003, Р < 0,05, — у II. Найвищий показник виявлено в дггей, хворих на цукровий дiабет, за на-явносп тяжкого ступеня ХКГ (19,9873, Р < 0,05).
Рiвень експресп мРНК 1Л-10 (рис. 3) у дггей з ознаками легкого ступеня тяжкост ХКГ на тлi соматично! патологи становив 0,3129, Р < 0,01, а серед соматично здорових дггей дещо нижчий — 0,0824. За наявност середнього та тяжкого ступешв ХКГ вщзначалося також збгльшення експресп 1Л-10 серед дггей iз супутньою соматичною патологiею по-рiвняно iз соматично здоровими диъми — вщповщ-но 0,4208 i 0,1601 та 0,5903 i 0,1683.
Обговорення
Рiвень мРНК ЬЛ-1р — провщного прозапального iмуноцитокiна гостро! фази високий та залежав вщ ступеня тяжкосп ХКГ. При поглибленнi патоло-гiчного процесу в тканинах пародонта за наявност ЦД спостерiгалися тдвищення рiвня ЬЛ-1р та на-пруження захисно! ланки мiсцевого специфiчного iмунiтету.
Експрес1я мРНК 1Л-17А в значно! кiлькостi дь тей, хворих на ЦД, була високою та мала тенденщю до зростання залежно вщ ступеня тяжкостi ХКГ, що вщображае бактерiальну агресiю, активний за-пальний процес i автоiмунну природу запального процесу в тканинах пародонта.
Низький рiвень експресп мРНК 1Л-10 призво-дить до зниження захисних можливостей i розвитку хронiчного шфекцшного запального процесу.
Висновки
Проведене молекулярно-генетичне дослiдження вщносного рiвня мРНК прозапальних цитокiнiв 1Л-1р i -17А, протизапального 1Л-10 в ештелп ротово! порожнини дiтей показало, що на тлi ЦД суттево
збiльшенi вщносш piBHi мРНК Ш-lß i -17А та низький piBeHb експресп мРНК 1Л-10.
Таким чином, переважання рiвня прозапальних цитокiнiв у букальному ештелп над рiвнями проти-запальних вщображае дисбаланс у системi цитою-ново^ регуляцп в дiтей I та II груп.
Проведенi дослщження мають велике значен-ня для д!агностики запальних процеав у тканинах пародонта i стану локального !мунггету ротовое порожнини, а також е п1дгрунтям для розробки лжу-вально-профiлактичних програм для дiтей, хворих на цукровий д!абет I типу.
Конфлжт штересш. Автори заявляють про вщ-сутн1сть конФл1кту iнтересiв при пщготовщ дано^ статтi.
References
1. Aleksandrov EI. Microflora and immunological resistance in a tooth decay and diseases of paradontium on a background of diabetes mellitus. Medyko-sotsialni problemy simyi. 2014;1:109-114 (Russian).
2. Duriakhina LH. Influence of psychical status on the immunological indexes of mouth liquid in patients with paradontium diseases. Tavricheskiy medico-biologicheskiy vestnik. 2012;4(60):124-129 (Ukrainian).
3. Kostina EM, Molotilov BA, Levashova OA, Osipova MV. Study of polymorphism of genes of cytokines IL-4, IL-10, IL-17A and TNF in patients with infectiously-dependent bronchial asthma. Immunopatologia, allergologia, infektologia. 2013;1:53-58 (Russian).
4. Krasnitskaya AS, Poliatika AN. Features of local cytokines status in patients with the adenoid disease of different etiology. Tihookeanskiy meditsinskiy zhurnal. 2013;1:62-64 (Russian).
5. Zak KP, Popova W, Tron'ko ND, Butenko AK. Diabetes mellitus. Immunity. Cytokines. K.: Knyga-plius. 2015; 488 p. (Russian).
6. Homenko LO, Havrylenko TI, Ostapko OI. Features of cytokines status in children with chronic catarrhal gingivitis on a background of somatic pathology. Visnyk problem biologii i medyt-syny. 2013;4:352-356 (Ukrainian).
7. Shilova LN, Pan 'shina NN, Chernov AS. Immune and pathological values of IL-17 in psoriasis arthritis. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya. 2015;6. Available from: https:// www.science-education.ru/ru/article/view?id=23040 (Russian).
8. Yarova SP, Sanoyan VV. Pathogenetic aspects of generalized periodontitis on a background the type 2 diabetes
mellitus. Visnyk problem biologii i medytsyny. 2010;4:57-61 (Ukrainian).
9. Javed F, Al-Askar M, Al-Hezaimi K. Cytokine profile in the gingival crevicularfluid of periodontitis patients with and without type 2 diabetes: a literature review. J Periodontal. 2012;83(2):156-61.
10. Zhu S, Qian Y. IL-17/IL-17 receptor system in autoimmune disease: mechanisms and therapeutic potential. Clin Sci. 2012;122(11):487-511.
OTpuMaHO 27.01.2017 ■
Котельбан А.В.1, Годованец О.И.1, Коваль Г.Д.1, Камышный А.М.2
1Высшее государственное учебное заведение Украины «Буковинский государственный медицинский университет», г. Черновцы, Украина
2Запорожский государственный медицинский университет, г. Запорожье, Украина
Особенности экспрессии мРНК ИЛ-Iß, ИЛ-17А и ИЛ-10 эпителия ротовой полости детей,
больных сахарным диабетом
Резюме. Цель исследования: изучить показатели цито-кинового профиля в эпителии ротовой полости детей с сахарным диабетом (СД) 1-го типа с учетом имеющихся метаболических нарушений. Материалы и методы. Обследованы 12-летние дети, больные СД 1-го типа (30 чел.), а также 30 соматически здоровых детей с признаками хронического катарального гингивита. Также была сформирована группа сравнения (30 соматически и стоматологически здоровых детей того же возраста). Установлены уровни показателей мРНК ИЛ-1р, -10 и -17А эпителия ротовой полости детей с признаками хронического катарального гингивита при наличии СД. Результаты. Проведенное молекулярно-генетическое исследование относительного уровня мРНК провоспали-тельных цитокинов ИЛ-1р и -17А, противовоспалитель-
ного ИЛ-10 в эпителии ротовой полости детей показало, что на фоне СД существенно увеличены относительные уровни мРНК ИЛ-1р и -17А и низкий уровень экспрессии мРНК ИЛ-10. Преобладание уровня провоспали-тельных цитокинов в буккальном эпителии над уровнем противовоспалительных отображает дисбаланс в системе цитокиновой регуляции у детей I и II групп. Выводы. Проведенные исследования имеют большое значение для диагностики воспалительных процессов в тканях пародонта и состояния локального иммунитета ротовой полости, а также являются основой для разработки лечебно-профилактических программ для детей, больных СД 1-го типа.
Ключевые слова: сахарный диабет 1-го типа; гингивит; цитокины
A.V. Kotelban1, O.I. Godovanets1, G.D. Koval1, O.M. Kamyshnyj2
1 State Higher Education Institution of Ukraine "Bukovinian State Medical University", Chernivtsi, Ukraine
2Zaporozhye State Medical University, Zaporizhia, Ukraine
Expression of mRNA IL-1ß, IL-17A and IL-10 of oral epithelium in diabetic children
Abstract. The aim of the study was to investigate the indexes of cytokines profile in the epithelium of oral cavity of children with type 1 diabetes mellitus (DM) taking into account present metabolic violations. Materials and methods. 12-years-old children with type 1 DM (30 persons) were observed, and 30 somatically healthy children with the signs of chronic catarrhal gingivitis. The group of comparison (30 somatically and stomatological healthy children of the same age) was also formed. The mRNA IL-1p, IL-10 and IL-17A of epithelium of oral cavity levels were determined in children with the signs of chronic catarrhal gingivitis against DM. Results. The molecular and genetic study of mRNA IL-ip, IL-17A and IL-10 epithelium of oral cavity in children with chronic catarrhal gingivitis and type 1 DM revealed significantly increased levels of pro-inflammatory mRNA IL-1p, IL-10 and decreased anti-
inflammatory IL-10 level. The predominance of epithelium proinflammatory cytokines level versus anti-inflammatory ones represent a imbalance in the cytokine regulatory system in children of the first and second groups. Conclusions. Undertaken studies are of great importance for diagnosis of inflammatory processes in the paradontium tissues and state of local immunity of oral cavity, as well as can be the basis for the medical and preventive program development for children with type 1 DM. Keywords: type 1 diabetes mellitus; gingivitis; cytokines
