Особенности мукозального иммунитета в развитии заболеваний пародонта у пациентов с сахарным диабетом II типа

Полный текст

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.

Об авторах

Елена Владимировна Маркелова

ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Email: camerelle@yandex.ru

д.м.н., профессор, заведующая кафедрой нормальной и патологической физиологии ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Россия, г. Владивосток

Анна Александровна Голицына

ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Автор, ответственный за переписку.
Email: camerelle@yandex.ru

ассистент Института стоматологии ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Россия, г. Владивосток

Юрий Вячелавович Югай

ООО «МЦ Ультрадент»

Email: camerelle@yandex.ru

врач – стоматолог-хирург ООО «МЦ Ультрадент»

Россия, г. Владивосток

Юрий Юрьевич Первов

ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Email: camerelle@yandex.ru

д.м.н., доцент, директор Института стоматологии ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Россия, г. Владивосток

Виктор Калинович Ковальчук

ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Email: camerelle@yandex.ru

д.м.н., профессор кафедры гигиены ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения РФ

Россия, г. Владивосток

Список литературы

Дополнительные файлы