CC BY
44
УДК 616.314.- 002 - 003 - 053.2
В.П. Труфанова, О.В. Шешукова, 1.П. Кайдашев
РОЛЬ ПОЛ1МОРФ1ЗМУ ГЕНА МАТРИКСНО1 МЕТАЛОПРОТЕ1НАЗИ-20 У ПЕРЕБ1ГУ КАР16СУ ЗУБ1В У Д1ТЕЙ НА ФОН1 ЕНДЕМ1ЧНОГО ФЛЮОРОЗУ
Вищий державний навчальний заклад УкраТни «УкраТнська медична стоматологiчна акаде1^я», м. Полтава
Флюороз - це досить поширена хронiчна хвороба зубiв i скелета людини, пов'язана з надлиш-ковим надходженням фтору в оргашзм переважно з питною водою. Вiдомо, що Машiвський район ПолтавськоТ областi е бiогеохiмiчним регюном iз високим рiвнем фтору в питнш водi, вмiст фтору в фунтових водах коливаеться з роками вщ 2,5 до 8,2 мг/л [1].
Висок дози фторидiв призводять до подвшного ефекту пошаровоТ ппер- i riпомiнералiзацN емалi. Надлишок фтору порушуе i кальцiйзалежну актив-нють протеаз, якi вiдповiдають за деградацш емалевих протеТшв у процесi первинноТ бюмше-ралiзацil емалi [2]. Також вщомо, що в патогенез флюорозу емалi залучена матриксна металопро-теТназа-20 (ММП-20), яка уповiльнено гiдролiзуе амелогенши на етапах первинно' мiнералiзацil [3].
Натепер установлено, що центральним пато-генетичним мехаызмом карiесу зубiв е руйнуван-ня органiчного матриксу пщ дiею матриксних ме-талопротеТназ, що мають за джерело демшералн зований дентин. lмуногiстохiмiчний аналiз виявив ММП-20 у дентинних тубулах карюзних осередмв, отже, ММП-20, що вбудована в дентин пщ час первинного дентиногенезу, може вивтьнятися й активуватися пщ час карiозного процесу [4].
Вщомо, що ген ММП-20 може мати полiмор-фiзм д.30 561А>Т [5], але його значення в пато-генезi карiесу на фонi флюорозу не з'ясоване. Тож вивчення поширеност та можливого впливу полiморфiзму цього гена на патогенез карiесу при флюорозi е важливим, особливо зважаючи на вщ-сутнiсть даних щодо його поширеностк
Мета дослiдження - вивчити зв'язок полiмор-фiзму гена ММП-20 iз тяжкiстю ендемiчного флюорозу зубiв та активнiстю карiесу в дiтей.
Матерiали i методи.
Дослщження проводили у 2011 роц на базi кафедри пюлядипломноТ осв^и лiкарiв-стоматологiв ВДНЗУ «УМСА» i Науково-дослiдного iнституту генетичних та iмунологiчних основ розвитку патологи та фармакогенетики УкраТнськоТ медичноТ стоматолопчноТ академи, м. Полтава. Перед початком дослщження було отримано схвалення комiсiТ з бюетики ВДНЗУ «УкраТнська медична стоматолопчна академiя».
Ми обстежили 91 дитину середньоТ загально-освiтньоТ школи смт. Машiвки ПолтавськоТ облас-тi. У цих д^ей визначили полiморфiзм гена ММП-20. Уа дiти пщлягали стоматологiчному обсте-женню, що складалося з трьох частин, за схемою,
рекомендованою ВООЗ [6]. Стан гтени порожни-ни рота визначали за допомогою шдешв за Ю.В. Федоровим i В.В. Володкiною (1976).
Для оцiнки iнтенсивностi карiесу використову-вали стандарты шдекси: кп, кп+кПв, кПв. Ком-пенсовану форму карiесу (КФК) установлювали при iндексах iнтенсивностi вщ 1 до 3; субкомпен-совану (СФК) - 4-5 ; декомпенсовану (ДФК) - 6 i бтьше. Також визначали ураженiсть тимчасових i постiйних зубiв ускладненим карiесом серед д^ей кожнот вiковоТ групи.
Форму флюорозу для кожного зуба в^^чали в схемi зубноТ формули в балах за класифка^ею, рекомендованою ВООЗ [6]. Дан обстеження фк-сували в карт обстеження хворого, рекомендована ВООЗ.
Для з'ясування концентраци фторидiв у питнiй водопровiднiй водi смт. Машiвки ми використали офщшы данi МашiвськоТ районноТ саштарно-епщемюлопчноТ станцп. За цими даними, протя-гом 2000- 2010 рр. концентра^я фтору в зраз-ках водопровщноТ води цiеТ мiсцевостi коливалася з роками вщ 1,7 до 2,9 мг/л (норма - не бтьше 1,5 мг/л).
Для визначення полiморфiзму гена ММП-20 д.30 561А>Т видтяли геномну ДНК з матерiалу епiтелiального зiскрiбка слизовоТ поверхн щоки за допомогою стерильного одноразового шпателя. ДНК видтяли за допомогою набору «ДНК-экспресс» (ООО НПФ «Литех», Роая). Амплiфiка-цш гена ММР-20 проводили на амплiфiкаторi де-тектуючому «ДТ-322» (ООО «НПО ДНК-технология», Роая) в режимi реального часу. Продукти амплiфiкацiТ гена ММП-20 щентифкува-ли за допомогою флуоресцентно' реестрацп на-копичення ДНК за каналами флуоресценцп. Ста-тистичну обробку результатiв проводили методом Ст'юдента, непараметричну кореляцш - методами Тау Кендалла i Гамма.
Результати дослщження та обговорення
Уа обстежен нами дiти (91 особа) народилися в смт. Машiвцi ПолтавськоТ област та проживали тут безвиТзно. За джерело водопостачання 73 iз 91 особи використовували водопровщну воду, 18 - колодязну.
Частина обстежених д^ей (81 особа, 89%) скаржилися на наявнють карюзних порожнин у зубах; короткочасний бть вщ солодкого в цих зубах; на косметичний дефект у виглядi темних плям та шших дефектiв фронтальних зубiв. Частина д^ей (10 осiб, 11%), iз яких 3 особи не мали флюорозу
i 7 д^ей iз легкою формою флюорозу, скарг не пред'являли.
1нтенсивнють карieсу i флюорозу постiйних зу-бiв залежить вiд кiлькостi зубiв, що прорiзалися, тому ми розподiлили вах обстежених на вiковi групи (табл. 1).
Таблиця 1
Розподл обстежених дiтей за вком
№п/п Групи д1тей Ктькють д1тей
1 6 - 7 рогав 30
2 8 - 9 рок1в 42
3 10 - 11 рогав 19
Усього 91
Поширенють карieсу постшних зубiв зростае з 66,6% у д^ей 6 рокiв до 85% у д^ей 8 - 9 рош. У дiтей вком 6-7 рокiв карieсом були уражен пер-шi постiйнi моляри, в бтьш старшому вiцi (9-11 рош) часто зустрiчалися карiознi ураження, як молярiв так i премолярiв (табл. 2).
З вком зменшувався вщсоток здорових дiтей -iз 33,3% у 6- рiчних до 26, 3% у 11^чних i таких, як мали компенсовану форму карieсу (з 46,7% до 26,3% вщповщно). Натомiсть нами виявлено зро-стання вщсотка дiтей, якi мали субкомпенсовану форму карieсу, - вiд 20% у 6- рiчних до 47,4% у 10- рiчних.
Таблиця 2
Уражен/'сть карieсом по^йних зубiв у дiтей 6-11 роюв смт. Машiвки
В1к пац1ент1в 6- 7 рогав 8- 9 рогав 10 - 11 роюв 6-11 рогав
К1льк1сть пац1ент1в усього 30 (100%) 42 (100%) 19 (100%) 91 (100%)
Ктькють пац1ент1в 1з кар1есом 20 (66,6%) 34 (85%) 14 (73,7%) 68 (74,72%)
Здоров1 10 (33,33%) 8 (19,05%) 5 (26,32%) 23 (25,27%)
КФК 14 (46,67%) 21 (50%) 5 (26,32%) 40 (43,96%)
СФК 6 (20%) 13 (30,95%) 9 (47,37%) 28(30,77%)
ДФК 0 0 0 0
Привертають також увагу i висок показники перюдонтити тимчасових зубiв, причому ураже-ускладненого карieсу. Так, за даними обстеження нють зростае з вком (табл. 3.) майже третина обстежених д^ей мають пульпiти i
Таблиця 3
Уражешсть ускладненим карieсом тимчасових зуб':в у дтей 6-11 рошв смт. Маш'вки
В1к пац1ент1в 6- 7 рогав 8- 9 рогав 10 - 11 роюв 6-11 рогав
Ктькють пац1ент1в 30 (100%) 42 (100%) 19 (100%) 91 (100%)
Поширенють усклад-неного кар1есу тимчасових зуб1в 5 (16,7%) 16 (38,1%) 9 (47,4%) 30 (32,97%)
Визначено, що поширенють ендемiчного флюорозу в обстежених д^ей склала 97%. Нами було з'ясовано, що флюороз вщсутнш усього в 3-х дь тей (3,29%), сумывний ступшь флюорозу не вияв-лений, дуже слабкий ступшь виявлений у 7 д^ей
(7,69%), слабкий ступшь - у 16 д^ей (17,58%), помiрний ступшь визначено в 19 д^ей (20,88%). Тяжкий ступшь флюорозу визначений у 46 д^ей, тобто в половини обстежених оаб (50,55%) (табл. 4).
Таблиця 4
Уражешсть флюорозом постшних зуб':в у дтей смт. Маш'вки
В1к Ктькють пац1ент1в Флюороз вщсутнш, абс. (%) Флюороз 1ст., абс. (%) Флюороз 2 ст., абс.(%) Флюороз 3ст., абс.(%) Флюороз 4ст., абс.(%) Флюороз 5ст., абс.(%)
6 - 7 ро-юв 30 (100%) 0 (0%) 0 (0%) 1 (3,33%) 5 (16,67%) 10 (33,33%) 14 (47,78%)
8 - 9 рогав 42 (100%) 3 (8,28%) 0 (0%) 4 (9,52%) 9 (21,43%) 7 (16,67%) 19 (45,24%)
10 - 11 рогав 19 (100%) 0 (0%) 0 (0%) 2 (10,53%) 2 (10,53%) 2 (10,53%) 13 (68,42%)
Порушення формування структури емалi залежить не лише вщ зовышых факторiв, а i знач-ною мiрою вщ iндивiдуальних особливостей орга-нiзму. 1ндивщуальы особливостi розвитку i будови
емалi зубiв визначаються епiгенетичними факторами i генетичною мiнливiстю органiзму. Формування емалi зуба, як показують сучасн дослн дження, регулюеться рядом фермен^в, якi на рiз-
них стадiях беруть участь у морфогенезi. Серед таких ферментв видiляють матриксну металопро-тешазу-20 (енамелiзин), калiкре''н - 4, а також ряд структурних бтш - енамелш, амелобластин, та-фтелш, якi мають рiзнi генетичнi варiанти [7].
Посилену увагу привертае ММР-20, яка мае досить обмеженi паттери експресп. У тканинах здорових iндивiдуумiв ММР-20 спостерiгаються в емалевому i пульповому органах зубiв, що розви-ваються, i наявнi лише як активован ферменти. ММР-20 мае ушкальну субстратну специфiчнiсть, зокрема до колагену V типу [8].
Ураховуючи такий ушкальний розподiл у тканинах i субстратну специфiчнiсть, ММР-20 е важ-ливим геном - кандидатом для вивчення природи аплази, гшоплазп i дисплази емалi [9]. Отриман результати, якi свiдчать, що при аутосомно-рецесивному розвитку емалi спостер^аються му-тацп ММР-20 с.102 G>A, q.102 G>A, pW34X (замн на кодону триптофану на кодон закшчення трансляций Фенотипiчно це проявляеться потоншенням емалi, и гiпомiнералiзацiею i схильнiстю до сколю-вання [10]. Опублковаш данi про iншi мутаци ММР-20, якi призводять до порушення (ослаблен-ня) ферментативних властивостей i проявляються пiгментним недорозвиненням емалi та шшими по-рушеннями '"' розвитку [11]. Такий стан проблеми й зумовив вивчення полiморфiзму гена ММП-20 у груш обстежених нами д^ей, як проживають у ре-гюж ендемiчного флюорозу.
Отриманi нами результати молекулярно-генетичного аналiзу дозволили встановили «дикий тип» алелiв гена ММП-20 у 88 па^ентв, мута-нтний тип алелiв гена ММП-20 виявили в 3 па^е-нтв, що складае 96,7% i 3,3% вщповщно. Частота виявлення полiморфiзму гена ММП-20 g.30 561А>Т у смт. Машiвцi становить 3,3%. Отже, нами вперше встановлена поширенiсть полiморфiз-му g.30 561А>Т гена ММР - 20 серед д^ей iз флюорозом.
Пацiенти, в яких виявлено генетичний полн морфiзм ММП-20, клiнiчно характеризувалися флюорозом емалi 5-го ступеня тяжкостк Щодо ступеня активностi карiесу (КПУ + кп), то у двох па^ентв вш вiдповiдав компенсованiй формi карн есу, один пацiент був iз декомпенсованою формою карiесу за показниками кп+КПВ.
Результати непараметричного кореляцшного аналiзу з визначенням коефiцiентiв Тау Кендалла i Гамма не показали достовiрних взаемозв'язкiв мiж ступенем тяжкост флюорозу i ступенем акти-вностi карiесу як тимчасових, так i постiйних зубiв у оаб ^еТ категорп. Хоча вiдомо, що прогресуван-ня карiесу дентину на фон флюорозу перевищуе глибину ураження в зубах без флюорозу [12]. Разом з шшими карiесогенними факторами флюороз призводить до штенсивышого переб^у карюзного процесу. Це пщтверджено i даними лiтератури, де вказуеться, що карюзний процес у дентин на фонi ендемiчного флюорозу штенсившший i проявляеться бiльшою глибиною ураження в порiвняннi iз зубами без флюорозу, як показано in vitro [13].
Ми встановили достовiрний прямий кореляцш-ний зв'язок мiж ступенем тяжкост флюорозу i по-лiморфiзмом гена ММП-20 g.30 561А>Т (Тау Кен-делла 0,16; р< 0,05), що вiдображае вплив полн морфiзму гена ММП-20 на обтяження розвитку ендемiчного флюорозу. Таким чином, пошире-нiсть розвитку флюорозу емалi значною мiрою ви-значаеться змшеною органiчною матрицею емалi, що надалi викликае порушення мiнералiзацil.
Отриманi нами дан дозволяють припустити, що при формуванн зубiв в умовах з оптимальним умютом фтору в питнш водi дикий тип алеля гена ММП-20 видаляе амелогенш зi сформовано! ема-лi, а в умовах пщвищеноТ концентрацп фтору в питнш водi амелогенiн видаляеться не повнютю або уповiльнено, що призводить до утворення дефектв у емалi. Вщомо, що фтор може шпбува-ти активнють деяких ферментiв, зокрема гщролаз, серинових протеаз i т. д. [14]. Водночас отриман новi дан про те, що фторид дозами 0-10 мг/л не шпбуе активнють протеаз емалк Цi данi передба-чають, що фториди впливають не на активнють ММР-20, а на и секрецiю, внаслiдок чого розвива-еться флюороз вищих ступенiв тяжкостк
З огляду на отриманi даы, подальшi дослщ-ження в цьому напрямi перспективнi з точки зору вибору методiв профiлактики i лкування карiесу на фонi флюорозу.
Висновки
1. При концентрацп фторидiв у питнiй водi 1,72,9 мг/л поширенiсть флюорозу в д^ей вiком 6-11 рокiв становить 97%, тяжкий ступшь розвиваеть-ся в 50,5% користувачiв цiе'' води.
2. 3-5 ступен ендемiчного флюорозу е фактором ризику розвитку ускладнень карiесу постшних зубiв - пульшту i перiодонтиту зубiв у д^ей.
3. Поширенiсть полiморфiзму гена ММР-20 у популяцп смт. Машiвки ПолтавськоТ областi становить 3,3%. Полiморфiзм гена ММР-20 пов'яза-ний зi ступенем тяжкостi ендемiчного флюорозу зубiв i вiдiграе роль у патогенезi карiесу в дiтей.
Лтература
1. Проблема фтора в подземных водах Харьковского региона в связи с их эксплуатацией / В.В. Яковлев, В.Д. Лищина, И.Н. Литвиненко [и др. ] // Вюник Ха-рювського нацюнального уыверситету.- 2009. - № 864. - С.224-250.
2. Fluoride incorporation into apatite crystals delays amelogenin hydrolysis / P.K. DenBesten , L. Zhu , W. Li [et al.] // Eur. J. Oral Sci. - 2011.- Vol. 119.- Suppl 1.- Р.3-7.
3. Jun signaling pathway mediates the fluoride-induced down-regulation of MMP-20 in vitro /Y. Zhang, W. Li, H.S. Chi [et al. ] //Matrix Biol. - 2007. - Vol. 26(8).-P. 633-641.
4. The localization of matrix metalloproteinase-20 (MMP-20, enamelysin) in mature human teeth / M. Sulkala, M. Larmas, T. Sorsa [et al. ] // J. Dent. Res.-2002.-Vol.81, N 9.-P.603-607.
5. Premature stop codon in MMP20 causing amelogenesis imperfecta / P. Papagerakis, H.K. Lin,
K.Y. Lee [et al. ] // J. Dent. Res. - 2008. - Vol.87(1).-Р.56-59.
6. World Helalth Organisation. Fluorides and oral health. 11. Report Expert Committee on oral health status and fluoride use // WHOO Technical Report Series №846.- Geneva: WHO, 1994. - 58 p.
7. Exclussion of known gene for enamel development in 12. two Brazilian families with amelogenesis I imperfect / M. Santos, S. Hart, M. Ramaswami [et al.] // Head & Face Medicine. - 2007. - Vol. 3. - P. 8.
8. MMP-20 is predominately a tooth - specific enzyme with a deep catalytic paket that hydrogenezis type V 13. collagen / B.E. Turk, D. Lee, Y. Yamakoshi [et al.] // Biochemistry. - 2006. - Vol. 45 (12). - P. 3863-3874.
9. Human and mouse enamel phenotypes resulting from mutation or altered expression of AMEL, ENAM, MMP 14. 20 and KLK 4 / T.M. Wright, T.C. Hart, S.P. Hart [et al.] // Cells Tissues Organs. - 2009. - Vol. 189. - P. 224 -229.
10. Kim J.W. MMP-20 mutation in autosomal recesive pigmented hypomaturation amelogenesis imperfect /
Резюме
Дослщжено роль полiморфiзму гена матриксноТ металопротеТнази - 20 у nepe6iry Kapiecy 3y6iB у д^ей на фон ендемiчного флюорозу. При Kapieci дентину оргашчний матрикс руйнуеться пщ дieю матриксних металопротеТназ (ММП) макрооргашзму, як пюля демiнеpaлiзaцiТ практично контролюють прогресування кapiecy. Активнють ММП при флюоpозi емaлi пригшчена пщ дieю надлишку фтору, внаслщок чого може уповтьнюватися деграда^я емалевих протеТшв у ходi первинноТ бiомiнеpaлiзaцiТ. Разом з шшими ^pie-согенними факторами флюороз призводить до штенсившшого переб^у карюзного процесу. Отриман дан дозволяють припустити, що при формуванн зyбiв в умовах з оптимальним умютом фтору в питнш водi дикий тип алеля гена ММП-20 видаляе aмелогенiн зi сформованоТ емaлi, а в умовах пщвищеноТ концент-paцiТ фтору в питнш водi aмелогенiн видаляеться не повнютю або yповiльнено, що призводить до утво-рення дефектiв у емалк
Ключовi слова: мaтpикcнi металопротеТнази, ^pie^ флюороз.
Резюме
Изучена роль полиморфизма гена матриксной металлопротеиназы-20 в течении кариеса зубов у детей на фоне эндемического флюороза. При кариесе дентина органический матрикс разрушается под воздействием матриксных металлопротеиназ (ММП) макроорганизма, которые после деминерализации практически контролируют прогрессирование кариеса.
Активность ММП при флюорозе эмали угнетена из-за избытка фтора, вследствие чего может замедляться деградация эмалевых протеинов при первичной биоминерализации. Наряду с другими кариесо-генными факторами флюороз способствует более интенсивному течению кариозного процесса.
Полученные данные позволяют допустить, что при формировании зубов в условиях с оптимальным содержанием фтора в питьевой воде дикий тип аллеля гена ММП-20 удаляет амелогенин из сформированной эмали, а в условиях повышенной концентрации фтора в питьевой воде амелогенин удаляется не полностью или замедленно, что приводит к образованию дефектов в эмали.
Ключевые слова: матриксные металлопротеиназы, кариес, флюороз.
Summary
This article is devoted to study of the role of polymorphism's gene of matrix metalloproteinase - 20 in the course of dental caries in children on a background of endemic dental fluorosis. At dentin caries destruction of the organic matrix is influenced by matrix metalloproteinase (MMP) microorganism that after demineralization controls the progression of caries. MMP activity is depressed of enamel due to exposure of excess fluoride at flourosis, therefore the degradation of enamel proteins decelerates during initial biomineralization. Along with other cariesgenic factors, fluorosis promotes more intensive course of caries process.
This information suggests that the formation of teeth in optimal fluoride content in drinking water wild type of allele of the gene of MMP-20 removes amelohenin of formed enamel, and in high concentrations of fluoride in drinking water amelohenin is not fully purged, or slowly, that can lead to the formation of enamel defects.
Key words: matrix metalloproteinase, caries, fluorosis.
J.W. Kim, J.P. Simmer, T.C. Hart // J. Med. Genet. -2005. - Vol. 42. - P. 271 - 275. Caries susceptibility of human fluorosed enamel and dentine / T. Nikaido , D.D. Weerasinghe, K.A.Wettasinghe [et al.] // J. Dent. 2007. - Vol. 35(4). - P. 343-349.
Why does fluorosed dentine show a higher susceptibility for caries: an ultra-morphological explanation / K. Waidyasekera, T. Nikaido, D. Weerasinghe [et al.] // J. Med. Dent Sci. - 2010. -Vol. 57(1). - P. 17-23.
Sulfonyl fluoride inhibitors of Fatty Acid amide hydrolase / S.O. Alapafuja, S.P. Nikas, I.T. Barathan [et al.] // J. Med. Chem. - 2012. - Vol. 55 (22). - P. 10074 - 10089.
Tye C.E. Fluoride does not inhibit enamel protease activity / C.E. Tye, J.V. Antone , J. D. Bartlett // J. Dent Res. - 2011. - Vol. 90 (4). - P. 489 - 494.
CTarra Haflmwna 30.07. 2013 p.
