CC BY
109
УДК 616-092
А.П. Парахонский
Зав. курсом общей и клинической патофизиологии, Кубанский медицинский институт
A.P. Parakhonsky
Head of the Course of general and clinical pathophysiology,
Kuban medical institute, Krasnodar
Н.Ю. Перова Зав. кафедрой стоматологии, Кубанский медицинский институт
N.Y. Perova
Head of the Department of dentistry, Kuban medical institute, Krasnodar
РОЛЬ ЦИТОКИНОВ В ПАТОГЕНЕЗЕ ПАРОДОНТИТА
Аннотация. Установлено, что гипериммунные ответы на пародонтопа-тогенные микроорганизмы приводят к разрушению соединительной ткани и альвеолярной кости. Показано, что при пародонтите в патологический процесс вовлекаются как врождённые, так и приобретённые механизмы иммунитета. Описаны этапы воспалительного ответа и повреждения тканей паро-донта, что определяется балансом цитокинов. Приведены результаты определения содержания цитокинов в десневой жидкости и сыворотке крови у пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом. Заключено, что развитие пародонтита сопровождается дисбалансом цитокиновой системы.
Annotation. It is established that hyperimmune responses to periodonto-pathogenic microorganisms lead to the destruction of connective tissue and alveolar bone. It is shown that periodontitis in the pathological process involving both the innate and acquired mechanisms of immunity. Describes the stages of the inflammatory response and tissue damage of the periodontium, which is determined by the balance of cytokines. The results of the determination of cytokines in the gingival fluid and serum in patients with chronic generalized periodontitis. It is concluded that the development of periodontitis is accompanied by an imbalance in the cytokine system.
Ключевые слова: пародонтит, инфекция, воспаление, иммунитет, ци-токины, остеокластогенез.
Key words: periodontitis, infection, inflammation, immunity, cytokines, os-teoclastogenesis.
Воспалительные заболевания пародонта - одна из острейших проблем современной стоматологии, что связано с их широкой распространённостью в мире. В структуре болезней пародонта воспалительные заболевания, такие как пародонтит и гингивит, занимают ведущее место в возрастной группе 40-50 лет, в то время как в более старших группах превалируют заболевания смешанной формы - паро-донтозы с явлениями воспаления десневого края. По данным доклада научной группы ВОЗ, где обобщены результаты обследования населения 53 стран, уровень
заболеваний пародонта в группе старше 40 лет составляет 65-98%. Эти данные дают чёткое представление о нуждаемости населения в эффективном лечении паро-донтита. Современные представления об этиологии и патогенезе пародонтита основываются на двух основных факторах: бактериальная колонизация и нарушение местных и общих иммунных механизмов макроорганизма. К последним можно отнести сенсибилизацию макроорганизма на антигены, продуцируемые некоторыми видами патогенных микроорганизмов. Но количество патогенной микрофлоры не всегда коррелирует с тяжестью процесса и степенью деструкции костной ткани, а также с возрастом больного и сопутствующими заболеваниями внутренних органов.
Пародонтит - воспаление тканей пародонта, характеризующееся прогрессирующей деструкцией костной ткани. Для него характерны все признаки воспаления (гиперемия, боль, отёчность, нарушение функции). В основе этих проявлений лежат нарушения барьерной функции пародонта и иммунологической реактивности организма. Медико-социальная значимость воспалительных заболеваний пародонта определяется их распространённостью среди населения, преждевременной потерей интактных зубов, наличием очагов хронической инфекции в полости рта, что в конечном итоге ведёт к снижению качества жизни населения. Частота возникновения воспалительных заболеваний пародонта, несмотря на успехи теоретической и практической стоматологии, растёт, равно, как и снижается возрастной порог заболеваемости пародонтитом.
Пародонтит заслуженно считается полиэтиологическим заболеванием, нуждающимся в комплексном лечении. В последнее время многие авторы стали уделять внимание наличию фоновой патологии и степени её компенсации (заболевания желудочно-кишечного тракта, гипертоническая болезнь различной степени тяжести, сахарный диабет, патология щитовидной железы и др.), что, безусловно, положительно отразилось на эффективности лечения пародонтита, так как изменился сам подход к лечению. Доказана существенная роль клеточных медиаторов иммунных реакций (цитокинов) в регуляции иммунного ответа. Нарушение их синтеза, продукции и рецепции лежит в основе многих иммунопатологических процессов, в том числе и при пародонтите [4]. Цитокины обладают исключительной биологической активностью. Спектр их действия является активирующим, включающим каскад иммунопатологических реакций: активация лимфоцитарного звена иммунитета, пролиферация и дифференцировка Т- и В-лимфоцитов, усиление цитотоксичности, продукция иммуноглобулинов, повышение функциональной активности нейтрофилов, остеокластов, фибробластов, усиление фагоцитоза, резорбции кости и активация фибропластических процессов. Эффекты всех цитоки-нов зависят от микроокружения, клеток-мишеней, взаимодействия с синергиче-скими или антагонистическими цитокинами с ингибиторами цитокинов. Особая роль отводится так называемым провоспалительным цитокинам, играющим ключевую роль в развитии иммунопатологии при пародонтите, развитии воспалительных и деструктивных процессов. Вместе с тем множественность функций цитокинов может иметь значение и в регуляции репаративных процессов в организме, в том числе и остеогенеза [1, 2].
По современным представлениям, основными патогенетическими звеньями развития генерализованного пародонтита является сочетание факторов общего и местного значения на фоне изменённой реактивности организма. Преобладающее
действие отводится микроорганизмам зубной бляшки и возникающему в ответ на выработку эндо- и экзотоксинов иммунному ответу организма, изменяющему реактивность макроорганизма, в частности нарушение барьерной функции пародонта. Эндотоксины микроорганизмов приводят в действие такие эффекторные системы, как комплемент, кинины и другие медиаторы иммунитета, то есть активируют неспецифическую защиту организма. Помимо этого, полиморфно-ядерные лейкоциты, скапливаясь в области воспаления, привлекают к области поражения иммунокомпетентные клетки, вырабатывающие антитела.
Перераспределение иммунокомпетентных клеток, выражающееся снижением содержания Т-лимфоцитов в венозной крови и увеличением количества Т- и В-лимфоцитов в капиллярной крови пародонта, косвенно указывает на участие Т- и В-клеточных звеньев иммунной системы в патогенезе пародонтита. Таким образом, участие иммунной системы в патогенезе развития пародонтита несомненно, что делает изучение иммунных показателей и изменения их уровней необходимым в обследовании и комплексном лечении пародонтита.
В последние два десятилетия учёные сосредоточились на роли бактериальной инфекции, как наиболее значимому фактору развития пародонтита. На сегодняшний день есть отчётливое подтверждение того, что при пародонтите в патологический процесс вовлекаются как врождённый, так и приобретённый иммунные ответы. Местная реакция на бактериальную инфекцию активирует врождённый иммунитет, вырабатывая большое количество цитокинов и медиаторов воспаления, которые приводят к разрушению соединительной ткани и альвеолярного отростка челюсти, что указывает на развитие пародонтита [6].
Воспаление развивается через 2-4 сутки после скопления налёта в десневой борозде. На этом этапе происходит повышение гидростатического давления в микроциркуляторном русле, что приводит к повышенной проницаемости сосудов. Поскольку сохраняется воздействие микроорганизмов, воспалительный ответ продолжает нарастать, усиливается инфильтрация лейкоцитами соединительной ткани, происходит выраженная деструкция коллагеновых волокон. Пародонтальный карман за счёт роста биоплёнки в анаэробной среде углубляется [6]. Этот процесс приводит к повреждению тканей пародонта.
Предполагается, что развитие заболевания связано с сочетанием нескольких факторов: наличием пародонтопатогенных микроорганизмов, высоким уровнем провоспалительных цитокинов, матричных металлопротеиназ (ММП), низким уровнем IL-10 [5]. Согласно этой концепции, баланс цитокинов определяет, происходит ли разрушение тканей пародонта или поддерживается гомеостаз. Роль пародонтопатогенных микроорганизмов в определении прогрессирования данного заболевания является весьма сложной. Пародонтит не связан с наличием одного определённого микроорганизма, а включает в себя широкий спектр пародонтопа-тогенов. Многочисленные работы, связанные с изучением состава биоплёнки у пациентов с пародонтитом, показали, что заболевания пародонта связано с более высоким содержанием анаэробных грамотрицательных микроорганизмов, таких, как Prevotella, Leptotrichia, Veillonella, Porfiromonas, Treponema. Данные микроорганизмы разрушают ткани пародонта непосредственно через такие патогенные продукты, как эндотоксины, коллагеназы, вызывая иммунный ответ [8].
Первым неоспоримым доказательством того, что это играет важную роль в развитии пародонтита в 1985 г. было продемонстрировано на гончих собаках учё-
ными R.C. Williams, M.K. Jeffcoat, M.L. Kaplan, которые, используя мощный ингибитор циклооксигеназы, сократили потерю костной ткани [9]. Затем было показано, что ингибирование IL-1 и TNF-a снижает количество моноцитов и лимфоцитов, что приводит к снижению резорбции костной ткани [3].
Работы последних лет подтвердили гипотезу о том, что цитокины являются неотъемлемой частью развития заболеваний пародонта. Одним из важнейших компонентов цитокинового ответа являются Toll-Like Receptors (TLRs), играющие роль в первичном обнаружении микроорганизмов на слизистой оболочке полости рта. Их активация приводит к продуцированию каскада цитокинов, многие из которых прямо или косвенно стимулируют образование остеокластов [7].
Цель исследования - определение содержания цитокинов в десневой жидкости и сыворотке крови у пациентов с хроническим генерализованным паро-донтитом и их роли в патогенезе этого заболевания.
Материалы и методы. Исследования проведены на 87 пациентах в возрасте от 35-55 лет, страдающих заболеваниями пародонта. В сыворотке периферической крови и десневой жидкости определяли содержание следующих цитокинов: TNF-а, IFN-Г, IL-17, IL-18, IL-4, IL-10, sRANKL и OPG. Исследования проводили методом твёрдофазного ИФА с помощью соответствующих коммерческих тест-систем («Вектор-Бест», Россия). До начала исследования образцы транспортировали в изотермических условиях при температуре 18-23°С. Анализ содержания цитокинов IFN-y, IFN-а, IL-4, IL-10 и TNF-а проводили с помощью коммерческих наборов производства компании «Протеиновый контур» (Санкт-Петербург, РФ) для постановки твёрдофазного иммуноферментного анализа.
Результаты и обсуждение. Результаты исследований провоспалительных цитокинов TNF-а, IFN-y, IL-18, IL-17 показали, что наибольший уровень в десневой жидкости определяется по содержанию TNF-а, который достигает 268±37,16 пкг/мл и превосходит таковой у практически здоровых лиц более чем в 7 раз. Содержание же других провоспалительных цитокинов - IL-18, IL-17 и IFN-y в десневой жидкости больных хроническим пародонтитом (ХП) выше, чем у контрольных лиц, в 2-1,6 раза соответственно.
Наряду с этим содержание противовоспалительного цитокина - IL-4 в десневой жидкости при ХП составило 1,92±1,3 пкг/мл, что более чем в 6,6 раза ниже, чем у практически здоровых лиц, содержание IL-10 определяется на уровне 1,36±0,92 пкг/мл, что в 2 раза ниже его содержания в десневой жидкости контрольных лиц. В десневой жидкости пародонтального кармана пациентов ХГП определялось также повышенное содержание цитокинов sRANKL и OPG, непосредственно участвующих в остеокластогенезе, которое составило 15,2+2,3 пкг/мл и 7,5±0,3 пкг/мл, что почти в 5 раз и в 2 раза соответственно выше этих показателей у практически здоровых людей. Вместе с тем, индекс соотношения sRANKL/OPG больных ХП в десневой жидкости в 2 раза выше (2,02), чем у лиц контрольной группы (0,95).
Таким образом, в десневой жидкости больных ХП повышено содержание провоспалительных цитокинов в последовательности THF-а > IL-18 > IL-17 > IFN-Y и снижено относительно нормы содержание противовоспалительных цитокинов в последовательности IL-4 < IL-10. Кроме того, между содержанием в десневой жидкости больных ХП TNF-а (268±37,16 пкг/мл) и IL-4 (1,92±1,3 пкг/мл) прослеживается обратно пропорциональная зависимость с коэффициентом в 139,5 по
сравнению с практически здоровыми (TNF-a = 36,3±2,95, IL-4 = 12,7±3,2 пкг/мл) у которых этот коэффициент составляет только 2,8. Индекс соотношения цитокинов, определяющих остеокластогенез sRANKL/OPG у больных ХГП (15,2±2,3 пкг/мл и 7,5±0,3 пкг/мл соответственно) превосходит таковой в норме (3,15±0,5 пкг/мл и 3,3±0,85 пкг/мл соответственно) в 2 раза.
Результаты исследований показали, что наибольший уровень в сыворотке крови больных ХП определяется по содержанию TNF-a и IL-17, которое превышает таковое у практически здоровых в 10 и 8,5 раз и составляют 5,0±1,2 пкг/мл и 17,1±2,3 пкг/мл соответственно. Содержание IFN-y и IL-18 составляло 2,92±2,3 пкг/мл, 293±80,75 пкг/мл соответственно, что выше, чем у контрольных лиц, в 1,83 раза. Уровень противовоспалительных цитокинов IL-4 и IL-10 в сыворотке крови больных ХГП был ниже, чем у практически здоровых в 2,7 и в 1,9 раза и составил 1.00 ± 0,85 пкг/мл и 4,14 ± 1,09 пкг/мл соответственно.
Таким образом, в сыворотке крови больных ХП определяется повышение относительно физиологической нормы уровня провоспалительных цитокинов в последовательности: TNF-a > IL-17 > IL-18 > IFN-y и снижение содержания противовоспалительных цитокинов относительно контроля IL-4 < IL-10. Кроме того, между содержанием в сыворотке крови больных ХГП TNF-a (5,0±1,2 пкг/мл) и IL-4 (1,0±0,85 пкг/мл) выявляется взаимосвязь - повышение содержания TNF-a сопровождается снижением содержания IL-4 с коэффициентом 5,0. У практически здоровых лиц отмечается обратная зависимость - содержание IL-4 (2,7±1,7 пкг/мл) выше, чем TNF-a (0,5±0,4 пкг/мл) с коэффициентом 5,4.
Некоторая взаимосвязь прослеживается между повышением и снижением содержания IL-18 (2,93±80,75 пкг/мл) и IL-10 (4,14±1,09 пкг/мл) соответственно с коэффициентом 1,8 и 1,4 относительно контроля (160,51±41,6 пкг/мл и 5,12±2,7 пкг/мл соответственно). Соотношение цитокинов остеокластогенеза sRANKL/OPG в сыворотке крови больных ХГП, несмотря на некоторое повышение содержания sRANKL и OPG (3,23±1,1 пкг/мл 3,5±0,7 пкг/мл соответственно) в 1,5 и 1,4 раза, остаётся практически без изменений относительно нормы (2,15±1,5 пкг/мл и 2,5±1,2 пкг/мл соответственно).
Суммарные результаты исследований содержания цитокинов в десневой жидкости и сыворотке крови больных ХГП свидетельствуют, что наиболее информативным показателем изменений содержания провоспалительных цитокинов в десневой жидкости по сравнению с физиологической нормой является повышение уровня TNF-a (в 7 раз) и снижение уровня IL-4 (в 6,6 раза) и, что особенно важно, повышение индекса соотношения sRANKL/OPG в 2 раза за счёт более выраженного повышения содержания в тканях пародонта sRANKL (в 4,8 раза) относительно практически здоровых лиц и менее выраженного повышения содержания в них OPG (в 2,27 раза относительно физиологической нормы).
В исследованиях содержания цитокинов в сыворотке крови больных ХП наиболее информативным показателем явился так же повышенный в 10 раз относительно контроля уровень содержания TNF-a и сниженный в 2,7 раза уровень IL-4. Следует отметить, что вышеуказанное повышение содержания наиболее информативного показателя - провоспалительного цитокина TNF-a в десневой жидкости пародонтальных карманов определялось в 88% случаев, а снижение содержания наиболее информативного показателя противовоспалительных цитокинов IL-4 определялось у 95% пациентов. Повышение же содержания в десневой жид-
кости других провоспалительных цитокинов распределялось в сыворотке крови пациентов с ХГП относительно равномерно в 50-68% случаев. Снижение содержания противовоспалительного цитокина IL-4 в десневой жидкости и в крови определялось у 95% пациентов с ХГП, наряду с этим снижение содержания другого противовоспалительного цитокина IL-10 определялось в 65% случаев, что соответствовало проценту пациентов с повышенным содержанием провоспалительных цитокинов в крови этих же пациентов.
Обращает на себя внимание, что количество пациентов с повышенным содержанием в крови цитокина препятствующего остеокластогенезу - sRANKL достигало 92%, хотя уровень его содержания относительно нормы превышал только в 1,5 раза и соответствовал параллельному повышению содержания цитокина OPG, способствующего остеокластогенезу. Подобное повышение содержания OPG в крови исследованных пациентов с ХГП определялось только в 68% случаев. Наряду с этим количество пациентов с ХГП с повышенным содержанием как sRANKL, так и OPG в десневой жидкости пародонтальных карманов было приблизительно одинаковым и составило 75% и 72% соответственно. Однако коэффициент повышения содержания sRANKL относительно физиологических значений у этих пациентов составил 4,8 раза, а коэффициент повышения OPG только в 2,27.
Таким образом, степень повреждения тканей пародонта находится в зависимости от соотношения силы повреждающих факторов и уровня защитно-приспособительных механизмов, то есть резистентности данного организма, где одну из главных ролей играет иммунная система тканей полости рта, связанная с общим иммунитетом, но и обладающая значительной автономией и саморегуляцией. Действительно, возникающие воспалительные инфильтраты в тканях пародон-та представлены в основном иммунокомпетентными клетками, что свидетельствует о заинтересованности иммунной системы в данном процессе. Развитие пародон-тита сопровождается дисбалансом цитокиновой системы. Наблюдается повышение содержания провоспалительных цитокинов. Повышается также содержание цитокинов остеокластогенеза как в плазме, так и в десневой жидкости. Однако отношение sRANKL/OPG увеличивается недостоверно. Список источников:
1. Кравченко Е.В. Провоспалительные цитокины в комплексном лечении воспали-
тельных заболеваний пародонта: Автореф. дис. ... канд. мед. наук. - Краснодар, 2000. - 30 с.
2. Перова Н.Ю. Пародонтит: современные аспекты комплексного лечения. - Крас-
нодар: КМИ, 2007. - 128 с.
3. Assuma R., Oates T., Cochran D., et al. IL-1 and TNF antagonists inhibit the inflam-
matory response and bone loss in experimental periodontitis // Journal of Immunology. - 1998. - Vol. 160, N. 1. - P. 403-409.
4. Delima A.J., Oates Т., Assuma R. et al. Soluble antagonists to interleukin-1 (IL-1) and
Tumor Necrosis Factor (TNF) inhibits loss of tissue attachment in experimental periodontitis // Journal of Clinical Periodontology. - 2001. - Vol. 28, N. 3. - P. 233-240.
5. Gemmell E., Yamazaki K., Seymour G.J. Destructive periodontitis lesions are determined by the nature of the lymphocytic response // Critical Reviews in Oral Biology and Medicine. - 2002. - Vol. 13. - N. 1. - P. 17-34.
6. Graves D.T. The potential role of chemokines and inflammatory cytokines in periodontal disease progression // Clinical Infectious Diseases. - 1999. - Vol. 28, N. 3. -
482-490.
7. Mahanonda R., Pichyangkul S. Toll-like receptors and their role in periodontal health
and disease // Periodontology 2000. - 2007. - Vol. 43, N. 1. - P. 41-55.
8. Wang J., Qi J., Zhao H. et al. Metagenomic sequencing reveals microbiota and its functional potential associated with periodontal disease // Scientific Reports. - 2013. -Vol. 31843. - P. 168-174.
9. Williams R.C, Jeffcoat M.K., Kaplan M.L. Flurbiprofen: a potent inhibitor of alveolar
bone resorption in beagles // Science. - 1985. - Vol. 227, N. 4687. - P. 640-652.
