Features of mucosal immunity in the development of periodontal diseases in patients with type II diabetes mellitus

Full Text

Введение

Мукозальный иммунитет – это сложное взаимодействие между врожденными и адаптивными механизмами иммунной системы, зависящее от анатомического строения органов. При повреждении слизистой оболочки, с проникновением в организм патогенных микроорганизмов и/или интенсивным синтезом и секрецией цитокинов, возникают системные иммунные реакции с вовлечением всего организма в воспалительный процесс [4].

Генерализованный пародонтит, приводящий к потере зубов, является одной из важных проблем современной стоматологии [2]. Большую роль в воспалительных заболеваниях пародонта играет сахарный диабет, усугубляющий течение пародонтита и характеризующийся более тяжелым и неблагоприятным течением [3]. Многочисленными исследованиями установлено двустороннее отягощение состояния пациентов. С одной стороны, нарушение метаболизма при сахарном диабете приводит к дисфункции эндотелия, субклинического воспаления, вызванного высоким уровнем провоспалительных цитокинов, макрофагов, фиброзом внеклеточного матрикса. Эти метаболические нарушения, имея системный характер, способствуют структурным и функциональным нарушениям в периферических тканях, в том числе и тканях пародонта [5]. С другой стороны, наличие пародонтита ведет к увеличению уровня гликемии, путем увеличения резистентности к инсулину. Такие изменения в полости рта вызывают осложнения в диабете, оказывая влияние на общее состояние больного [8].

В связи с этим актуальной остается проблема изучения патогенеза, в том числе роли изменений мукозального иммунитета, для поиска новых методов диагностики у пациентов с хроническим генерализованным пародонтитом и сопутствующим сахарным диабетом II типа.

Цель исследования – сравнительная характеристика локальных уровней TNFá, TNFâ, IFNã, IL-1â, IL-12, IL-17А у пациентов с пародонтитом при нарушении углеводного обмена (сахарный диабет II типа) и без него, а также у пациентов с сахарным диабетом II типа без признаков пародонтита.

Материалы и методы

В исследовании приняли участие 127 больных, в возрасте от 30 до 59 лет. Все пациенты были распределены по полу, из них преобладали женщины 82 чел. (65%), мужчины составляли 45 чел. (35%). Средний возраст женщин составил – 48,53±1,1 лет, мужчин – 51,29±1,3 лет. Пациенты были распределены на 3 группы следующим образом:

I группа – пациенты, страдающие пародонтитом различной степени тяжести, без выявленной сопутствующей патологии, 47 человек (29 женщин (62%) и 18 мужчин (38%) молодого и среднего возраста).

II группа – пациенты, страдающие сахарным диабетом II типа и пародонтитом различной степени тяжести, 49 человек (37 женщин (75%) и 12 мужчин (25%) молодого и среднего возраста);

III группа – пациенты, страдающие сахарным диабетом II типа без признаков пародонтита, 30 человек (14 женщин (47%) и 16 мужчин (53%) молодого и среднего возраста).

Контрольную группу составили практически здоровые добровольцы (30 человек), сопоставимые по возрасту и полу.

В качестве материала исследования использовались слюна пациентов. Уровни TNFá, TNFâ, IFNã, IL-1â, IL-12, IL-17А определяли методом сэндвич-варианта твердофазного иммуноферментного анализа с применением специфических реактивов R&D Diagnostics Inc. (США). Учет результатов производили с помощью иммуноферментного анализатора Multiscan (Финляндия). Расчеты количества TNFá, TNFâ, IFNã, IL-1â, IL-12, IL-17А проводили путем построения калибровочной кривой с помощью компьютерной программы. Количество исследуемых цитокинов выражали в пг/мл. Статистическая обработка материала проведена с использованием программы SPSS v22 с применением непараметрических методов.

Результаты

В приведенной таблице 1 представлены уровни исследованных показателей (TNFá, TNFâ, IFNã, IL-1â, IL-12, IL-17А) в слюне пациентов, распределенных по группам.

 

ТАБЛИЦА 1. УРОВНИ ИССЛЕДОВАННЫХ ЦИТОКИНОВ В СЛЮНЕ ПАЦИЕНТОВ, Me (Q_0,25-Q_0,75)

TABLE 1. LEVELS OF STUDYED CYTOKINES IN SALIVATION OF PATIENTS, Me (Q_0.25-Q_0.75)

Показатели, пг/мл Indicators, pg/mL		Группа контроля Control group (n = 30)	1-я группа Больные с пародонтитом 1st group Patients with periodontitis n = 47 (1)	2-я группа Больные с пародонтитом и сахарным диабетом 2-го типа 2nd group Patients with periodontitis and diabetes 2nd type n = 49 (2)	3-я группа Больные сахарным диабетом без признаков пародонтита 3rd group Patients with diabetes mellitus without signs of periodontitis n = 30 (3)
TNFá		4,62 (2,16-5,59)	16,05*** (8,51-26,10)	66,75*** (29,36-90,76) p1-р2 < 0,001	16,67*** (14,24-17,95) p2-p3 < 0,001
TNFâ		9,59 (8,28-10,05)	7,07* (5,10-8,37)	5,69** (4,21-7,96)	6,0* (3,12-8,00)
IFNã		12,21 (11,11-13,67)	197,85*** (174,65-291,06) p1-p3 < 0,001	198,22*** (185,16-286,54)	65,245*** (59,24-70,82) p2-p3 < 0,001
IL-1â		76,44 (75,26-77,45)	86,88* (65,10-116,12)	252,75*** (209,28-268,75) p1-р2 < 0,001	110,62** (67,30-124,86) p2-p3 < 0,001
IL-12	р 40	47,32 (40,30-50,51)	37,20 (22,82-54,51) p1-p3 < 0,001	78,80*** (68,74-91,02) p1-р2 < 0,001	65,65** (50,13-88,71) p2-p3 < 0,05
	р 70	12,59 (10,70-20,11)	10,45 (12,31-20,72)	12,51 (8,74-17,55)	9,43 (1,12-29,75)
IL-12 р70/р40		0,26 (0,20-0,40)	0,22 (0,15-0,32)	0,15* (0,10-0,23)	0,14* (0,09-0,19)
IL-17А		10,85 (10,040-1,771)	96,87*** (87,54-111,71) p1-p3 < 0,05	74,29*** (65,17-86,84) p1-р2 < 0,001	68,96*** (63,88-73,87)

Примечание. Статистическая достоверность различий с контрольной группой: * – р < 0,05; ** – р < 0,01; *** – р < 0,001; р₁-p₃ – статистическая достоверность различий между группами пациентов.

Note. Statistical significance of differences with the control group: *, р < 0.05; **, р < 0.01; ***, р < 0.001; р₁-p₃, statistical significance of differences between groups of patients.

 

При анализе исследуемых цитокинов в слюне установлено достоверное увеличение уровней IL-1â, TNFá, IFNã и IL-17А у пациентов всех групп в сравнении с контролем (табл. 1). А также зафиксировано статистически значимое повышение уровней IL-12 (субъединицы p40) в слюне, обследованных II и III групп по сравнению с референсными значениями и группой без сахарного диабета, что привело к снижению коэффициента IL-12р70/IL-12р40 в 2 раза, тогда как у обследованных с пародонтитом без сопутствующих нарушений углеводного обмена содержание субтипов IL-12 и их соотношение не отличалось от референсных значений. Не выявлено существенного влияния степени тяжести пародонтита на показатели IL-12, при этом соотношение его субтипов было более низким (р < 0,05) у пациентов с сахарным диабетом (табл. 2).

 

ТАБЛИЦА 2. УРОВНИ ЦИТОКИНОВ В СЛЮНЕ ПРИ ПАРОДОНТИТЕ У ПАЦИЕНТОВ, РАСПРЕДЕЛЕННЫХ НА ПОДГРУППЫ, В ЗАВИСИМОСТИ ОТ СТЕПЕНИ ТЯЖЕСТИ ПАРОДОНТИТА, Me (Q_0,25-Q_0,75)

TABLE 2. LEVELS OF SALIVA CYTOKINES IN PERIODONTAL PATIENTS, DISTRIBUTED INTO SUBGROUPS, DEPENDING ON THE SEVERITY OF PERIODONTITIS, Me (Q_0.25-Q_0.75)

Показатели, пг/мл Indicators, pg/mL		Группа контроля Control group (n = 30)	1-я группа Больные с пародонтитом 1st group Patients with periodontitis n = 47			2-я группа Больные с пародонтитом и сахарным диабетом 2-го типа 2nd group Patients with periodontitis and diabetes 2nd type n = 49			3-я группа Больные сахарным диабетом без признаков пародонтита 3rd group Patients with diabetes mellitus without signs of periodontitis n = 30
			Легк. ст. 1 Mild severity 1 n = 14	Сред. ст. 2 Moderate severity 2 n = 21	Тяж. ст. 3 Severe severity 3 n = 12	Легк. ст. 4 Mild severity 4 n = 13	Сред. ст. 5 Moderate severity 5 n = 21	Тяж. ст. 6 Severe severity 6 n = 15
TNFá		4,62 (2,16-5,59)	12,28*** (8,51-16,05)	8,15*** (7,95-42,87)	24,25*** (20,68-49,38) p1-p3 < 0,01 p2-p3 < 0,05	29,36*** (21,46-45,16) р1-p4 < 0,01	54,02*** (29,32-76,45) p1-p5 < 0,001 p2-p5 < 0,001 p3-p5 < 0,01 p4-p5 < 0,01	97,17*** (88,935-119,860) p1-p6 < 0,001 p2-p6 < 0,001 p3-p6 < 0,01 p4-p6 < 0,01 p5-p6 < 0,001	16,67*** (14,24-17,95) р1-p7 < 0,05 р3-p7 < 0,01 р4-p7 < 0,001 р5-p7 < 0,001 р6-p7 < 0,001
TNFâ		9,59 (8,28-10,05)	6,56 (3,00-9,97)	7,07* (5,79-8,37)	6,31* (4,85-8,93)	4,21** (2,02-6,22) р2-p4 < 0,05 р3-p4 < 0,05	5,68* (4,98-8,10)	6,10* (5,76-7,80)	6,0* (3,12-8,00) р4-p7 < 0,05
IFNã		12,21 (11,11-13,67)	166,12*** (116,65-188,45) p1-p2 < 0,001	242,74*** (184,67-312,22) p2-p3 < 0,05	287,985*** (285,38-294,05) p1-p3 < 0,001	182,58*** (164,61-187,25) р2-p4 < 0,001 р3-p4 < 0,01	218,96*** (192,96-286,54) p1-p5 < 0,001	286,12*** (256,055-296,525) p1-p6 < 0,001 p2-p6 < 0,05 p4-p6 < 0,001	65,245*** (59,24-70,82) р1-p7 < 0,001 p2-p7 < 0,001 р3-p7 < 0,01 р4-p7 < 0,01 р5-p7 < 0,001 р6-p7 < 0,001
IL-1â		76,44 (75,26-77,45)	63,12 (58,19-68,48) p1-p2 < 0,001	93,90** (76,88-105,25) p2-p3 < 0,001	139,275*** (116,12-151,89) p1-p3 < 0,001	206,75*** (196,14-209,28) p1-p4 < 0,001 р2-p4 < 0,001 р3-p4 < 0,01	254,75*** (224,06-268,11) p1-p5 < 0,001 p2-p5 < 0,001 p3-p5 < 0,001 p4-p5 < 0,01	270,12*** (260,565-280,160) p1-p6 < 0,001 p2-p6 < 0,001 p3-p6 < 0,001 p4-p6 < 0,01 p5-p6 < 0,05	110,62 (67,30-124,86) р1-p7 < 0,001 р3-p7 < 0,05 р4-p7 < 0,001 р5-p7 < 0,001 р6-p7 < 0,001
IL-12	р 40	47,32 (40,30-50,51)	44,35 (31,90-57,41)	34,53 (18,51-50,32)	27,95 (10,52-54,51)	72,51* (67,62-89,60) p1-p4 < 0,05 р2-p4 < 0,05 р3-p4 < 0,05	80,81*** (68,71-90,82) p1-p5 < 0,05 p2-p5 < 0,01 p3-p5 < 0,01	87,91*** (77,82-97,25) p1-p6 < 0,01 p2-p6 < 0,01 p3-p6 < 0,01	65,65** (50,13-88,71) р1-p7 < 0,01 p2-p7 < 0,001 р3-p7 < 0,01 р6-p7 < 0,05
	р 70	12,59 (10,70-20,11)	12,32 (10,21-15,40)	10,22 (2,62-17,52)	17,45 (11,61-10,32)	8,72* (7,21-11,70)	12,63 (8,44-18,52)	12,22 (7,71-27,42)	9,3 (1,12-29,75)
IL-12 р70р40		0,26 (0,20-0,40)	0,24 (0,20-0,46)	0,29 (0,18-0,50)	0,26 (0,12-0,19)	0,125* (0,06-0,20)	0,15* (0,07-0,19)	0,12* (0,08-0,20)	0,14* (0,09-0,19)
IL-17А		10,85 (10,04-11,71)	89,88*** (85,37-95,79) p1-p2 < 0,05	99,82*** (91,97-109,96) p2-p3 < 0,01	125,24*** (118,91-138,71) p1-p3 < 0,01	64,69*** (59,96-67,09) p1-p4 < 0,05 р2-p4 < 0,01 р3-p4 < 0,01	70,35*** (66,04-79,69) p1-p5 < 0,05 p2-p5 < 0,05 p3-p5 < 0,01	89,03*** (79,64-95,16) p1-p6 < 0,05 p3-p6 < 0,01 p4-p6 < 0,05 p5-p6 < 0,05	68,96*** (63,88-73,87) р1-p7 < 0,05 p2-p7 < 0,001 р3-p7 < 0,001 р6-p7 < 0,001

Примечание. Статистическая достоверность различий с контрольной группой: * – р < 0,05; ** – р < 0,01; *** – р < 0,001; р₁-p₇ – статистическая достоверность различий между группами пациентов.

Note. Statistical significance of differences with the control group: *, р < 0.05; **, р < 0.01; ***, р < 0.001; р₁-p₇, statistical significance of differences between groups of patients.

 

Нами задокументировано снижение содержания TNFâ в слюне у пациентов с сахарным диабетом как в группе с пародонтитом, так и без него (табл. 1).

При анализе показателей исследованных цитокинов в слюне пациентов, в зависимости от степени тяжести пародонтита, выявлен ряд закономерностей: концентрация IFNã, IL-1â, IL- 17А повышалась с увеличением степени тяжести пародонтита у пациентов обеих групп. Определена корреляция IL-1â (r = 0,86; p < 0,001) и TNFá (r = 0,72; p < 0,01) в группе пациентов с пародонтитом и сопутствующим сахарным диабетом II типа (табл. 2). При этом уровень этих цитокинов в слюне пациентов с сахарным диабетом без пародонтита хотя и был выше, чем в контрольной группе, но их содержание в 1,5-4 раза было меньше, чем у пациентов II группы.

Установлено снижение TNFâ в слюне пациентов практически всех групп, вне зависимости от степени тяжести пародонтита. Только при легкой степени тяжести у пациентов без нарушений углеводного обмена его уровень не отличался от референсных значений (табл. 2).

Обсуждение

Согласно современной концепции, цитокины играют большую роль в регуляции иммунного ответа, в том числе при развитии хронического генерализованного пародонтита. Повреждение тканей пародонта и альвеолярной кости возникает вследствие дисбаланса между про- и противовоспалительным пулом [6]. Провоспалительные цитокины вызывают подавление нормального процесса регенерации фибробластами соединительной ткани, нарушают тканевую репарацию [4].

Важную роль в этом процессе играет фактор некроза опухолей (TNF), который проявляет свои функции даже при незначительном повышении концентрации [7]. В аналогичных исследованиях было установлено, что наибольшее разрушающее действие на ткани пародонта оказывают IL-1â и TNFá [12]. В литературе имеются и другие данные о локальном повышении провоспалительных цитокинов TNFá, IL-1â при генерализованном пародонтите [9]. Нами подтверждены результаты этих исследований и определена особая роль при TNFá усугублении тяжести пародонтита у пациентов с сахарным диабетом II типа.

Не достаточно изучена роль провоспалительного цитокина IFNã в воспалительных заболеваниях пародонта. Имеется ряд разноречивых данных. Так, T.G. Wilson и соавт. (2006) в своих исследованиях установили, что экспрессия IFNã значительно выше у лиц с пародонтитом, чем у клинически здоровых людей [22]. Однако, согласно данным Г.М. Барер и соавт. (2005), в сыворотке крови десен наблюдается резкое снижение показателей IFNã [1]. Д.В. Шмидт и соавт. (2008) также отметили снижение уровня IFNã в 2,5 раза по сравнению с группой сравнения, объясняя это действием гингипина (продукт P. gingivalis), который разрушает IL-12, являющегося индуктором синтеза IFNã. Обосновывая это тем, что патогенные микроорганизмы вызывают ослабление функции фагоцитов [9], тогда как IFNã усиливает эффективность фагоцитоза, вызывает стимуляцию макрофагов и прайминг полиморфноядерных лейкоцитов [20, 21]. Необходимо отметить, что H. Kobayaashi и соавт. (2011) не установили связи между продукцией IFNã и состоянием тканей пародонта, которое они оценивали по глубине пародонтальных карманов и степени резорбции костной ткани [14]. В нашем исследовании задокументирована локальная гиперпродукция IFNã. Его уровень в слюне пациентов с пародонтитом обеих групп был выше в 10 раз по сравнению с референсными значениями и в 3 раза по сравнению с пациентами III группы (с сахарным диабетом II типа без пародонтита). Установлена прямая корреляция содержания IFNã со степенью тяжести пародонтита. Это свидетельствует о повреждающем действии IFNã при его гипепродукции.

Несмотря на то, что IL-12 усиливает противоифекционную защиту и является ключевым фактором в потенцировании клеточно-опосредованного иммунного ответа, о его роли в патогенезе генерализованного пародонтита имеются лишь одиночные публикации [17]. Так, Sanchez-Hernandez P.E. (2011) говорил об увеличении уровня IL-12 в десневой жидкости, не детализируя, о каком субтипе идет речь [19]. Нами установлено относительное увеличение IL-12р40, продукция которого усиливается, по нашему мнению, компенсаторно для поляризации иммунного ответа по Т2 типу, однако этот механизм не срабатывает, о чем свидетельствует гиперпродукция IFNã. Возможно, этот факт связан с дисбалансом в системе интерферонов на уровне слизистых ротовой полости, что требует дополнительных исследований.

Важная роль в регуляции иммунной, эндокринной, кроветворной и нервной систем отводится IL-17, который продуцируется нейтрофилами, эозинофилами, макрофагами, CD4⁺T-клетками [10]. Основной функцией IL-17 является стимуляция макрофагов и нейтрофилов в месте воспаления, увеличение активности TNFá, IL-1â и IFNã [11, 18], а также экспрессии выработки простагландина E2 [13]. Доказано, что IL-17 обладает синергизмом с TNFá [15]. Также установлено, что он усиливает дифференцировку остеобластов в зрелые остеокласты [16]. Однако роль IL-17 в патогенезе пародонтита на фоне сахарного диабета остается мало изученной. Нами установлена локальная гиперпродукция IL-17А у пациентов с пародонтитом как по сравнению с референсными значениями, так и с пациентами с сахарным диабетом. Выявлена прямая корреляция уровня IL-17А в слюне с увеличением степени тяжести пародонтита у пациентов обеих основных групп. Определена прямая сильная корреляция IL-17А с TNFá и с IFNã. Эти факты свидетельствуют в пользу синергитического действия этих провоспалительных цитокинов.

Заключение

Таким образом, дисбаланс в системе цитокинов с усилением локальной продукции IL- 1â, TNFá, IL-17А и IFNã вносит существенный вклад в патогенез генерализованного пародонтита, особенно у пациентов с нарушением углеводного обмена. Следует отметить, что особую роль при усилении степени тяжести пародонтита у пациентов с сахарным диабетом II типа играет IL-1â.

About the authors

Elena V. Markelova

Pacific State Medical University

Email: camerelle@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Head, Department of Normal and Pathological Physiology, Pacific State Medical University

Russian Federation, Vladivostok

Anna A. Golitsyna

Pacific State Medical University

Author for correspondence.
Email: camerelle@yandex.ru

Assistant Professor, Institute of Dentistry, Pacific State Medical University

Russian Federation, Vladivostok

Yuri V. Yugai

MC Ultradent LLC

Email: camerelle@yandex.ru

Dental Surgeon, MC Ultradent LLC

Russian Federation, Vladivostok

Yuri Y. Pervov

Pacific State Medical University

Email: camerelle@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Associate Professor, Director, Institute of Dentistry, Pacific State Medical University

Russian Federation, Vladivostok

Victor K. Kovalchuk

Pacific State Medical University

Email: camerelle@yandex.ru

PhD, MD (Medicine), Professor, Department of Hygiene, Pacific State Medical University

Russian Federation, Vladivostok

References

Supplementary files