Scientific journal
Fundamental research
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ROLE OF LOCAL CYTOKINES DISBALANCE IN PATHOGENESIS OF CARIES AT CHILDREN

Маркелова Е.В., Милехина С.А., Шушанян Л.С.
В обследование включены пациенты в возрасте 6‒14 лет с установленным диагнозом кариеса (104 чел.) и здоровые дети с интактными зубами (10 чел.). По результату стоматологического осмотра дети были распределены на две основные группы: санированные и не санированные. Интенсивность кариеса оценивалась в соответствии с классификацией Т.Ф. Виноградовой. Материалом исследования служила слюна. Определение провоспалительного цитокина интерлейкина ИЛ-1β и противовоспалительных цитокинов ИЛ-10, ИЛ-13 проводили с помощью реактивов фирмы «R&D Diagnostics Inc.» USA методом сендвич-варианта ИФА. Выявлена активация локальной продукции и секреции цитокинов клетками ротовой полости детей с кариесом с увеличением коэффициента соотношения про- и противовоспалительных цитокинов (ИЛ-1β/ИЛ-10). Гиперпродукция ИЛ-10 и ИЛ-13 выполняет защитно-приспособительную роль, усиливая гуморальный иммунитет и ингибируя клеточно-опосредованные реакции. Увеличение провоспалительного коэффициента ИЛ-1β/ИЛ-10 более 1,5 может служить дополнительным диагностическим критерием субкомпенсированного течения каиреса.
The 104 patients of 6-14 years with caries were included in research. The 10 healthy children were as a control . By the stomatologic examination the children were distributed on two basic groups: sanified and not sanified. Intensity of caries was estimated according to T.F. Vinogradovoj’s classification. The saliva was as a material of research. The proinflammatory cytokine IL-1 and anti-inflammatory cytokines: IL-10, IL-13 were estimated by the method of immune-enzyme assay using reactants of firm «R&D Diagnostics Inc.» USA. The patients with caries had activated local production and cells secretion of cytokines in mouth. The proinflammatory/anti-inflammatory coefficient (IL-1β/IL-10) had increased. Hyperproduction of IL-10 and IL-13 were as a protectively-adaptive role, strengthening of humoral immunity and inhibiting of cellular reactions. The proinflammatory coefficient IL-1β/IL-10 was more than 1,5. It was as additional diagnostic criterion of the subcompensated caries. Keywords: caries, cytokines in a saliva, children

Кариес является самой распространенной патологией зубов, особенно в детском возрасте. Наряду с изменением формы и размеров зуба происходит изменение его тканей, отмечается тенденция к замедлению созревания эмали, нарушению своевременного полноценного созревания других твердых тканей [3]. Кариес у детей в различные возрастные периоды протекает неодинаково. На течение кариеса молочных зубов влияют анатомо-физиологические особенности, общая сопротивляемость организма ребенка и высокие реактивные свойства детского возраста. Кариесрезистентность определяется не только состоянием тканей зуба, но и в значительной степени факторами полости рта, ротовой жидкости, состав которой зависит от состояния организма и отражает его многочисленные изменения.

В решении проблемы кариеса существенное место отводится важнейшему физиологическому свойству эмали - проницаемости. Это свойство эмали зависит от особенностей ее структуры и химического состава самой твердой, высокоминерализованной ткани, не способной к регенерации. Уровень проницаемости эмали определяется рН среды. Проницаемость возрастает при кариесе уже в стадии мелового пятна, т.е. на самой ранней стадии патологического процесса (очаговой деминерализации). Проницаемость эмали для неорганических и органических веществ различна. Кальций и фосфор медленно проникают в эмаль и никогда не преодолевают эмалево-дентинное соединение. Органические вещества проникают в твердые ткани зуба значительно быстрее. Проницаемость эмали временных и постоянных несформированных зубов значительно выше, чем проницаемость постоянных сформированных зубов. На самых ранних стадиях кариеса проницаемость эмали резко возрастает (особенно временных зубов). Повышение проницаемости эмали - признак прогрессирующей деминерализации твердых тканей зуба, но благодаря этому свойству развивается и обратный процесс - реминерализация, которая способствует приостановлению кариеса [3].

Слюна играет важную роль в поддержании гомеостаза полости рта. Кариесустойчивость и кариес-восприимчивость в значительной степени зависят от качественных и количественных изменений слюны, характера слюноотделения, рН. Содержащиеся в зубном налете микроорганизмы стимулируют выработку цитокинов, в свою очередь, провоспалительные цитокины усиливают проницаемость тканей ротовой полости, что имеет важное значения в патогенезе кариеса. Однако отсутствует единое мнение о роли про- и противовоспалительных цитокинов в развитии кариеса.

Целью исследования явилось изучить уровень провоспалительного (ИЛ-1β) и противоспалительных цитокинов (ИЛ-10, ИЛ-13) в смешанной слюне детей в зависимости от их стоматологического статуса.

Материалы и методы

В период углубленного осмотра проведено стоматологическое обследование практически здоровых детей, направленных педиатром. В обследование включены пациенты в возрасте 6-14 лет с установленным диагнозом кариеса (основная группа - 104 чел.) и здоровые дети с интактными зубами (контрольная группа - 10 чел.). По результату стоматологического осмотра дети были распределены на две основные группы: санированные (33 человека) и не санированные (71 человек). Интенсивность кариеса оценивалась в соответствии с классификацией Т.Ф. Виноградовой. Состояние зубов детей 1-й группы соответствовало I степени или компенсированной форме кариеса с единичными кариозными поражениями. КПУ, КПУ + кп, кп равны от 1 до 3. У детей 2-й группы (71 человек) имелся множественный кариес (II степень кариеса). КПУ, КПУ + кп*, равны от 10 до 20, что соответствовало субкомпенсированной форме кариеса.

Материалом исследования служила слюна. Смешанную слюну получали натощак, утром после полоскания рта изотоническим (0,9 %) раствором хлорида натрия. После транспортировки слюна была заморожена при t = - 76 °С до момента исследований.

Определение провоспалительного цитокина интерлейкина ИЛ-1β, противовоспалительных цитокинов ИЛ-10, ИЛ-13 проводили с помощью специфических реактивов фирмы «R&D Diagnostics Inc.» USA методом сендвич-варианта иммуноферментного анализа. Учёт результатов проводили при помощи иммуноферментного анализатора «Multiscan» (Финляндия). Количество выражали в пг/мл. Статистическая обработка материала проведена с использованием методов описательной статистики. Результаты представлены в виде средней арифметической (М) и доверительного интервала (σ). Достоверность различий между группами рассчитана с использованием критерия Стьюдента.

Результаты и их обсуждение

При оценке цитокинового профиля смешанной слюны у детей с кариесом установлено, что уровень всех исследованных цитокинов статистически значимо выше, чем в контрольной группе (табл. 1).

При этом коэффициент соотношения про- и противовоспалительных цитокинов (ИЛ-1β/ИЛ-10) также возрастал более чем в 2 раза (1,97 ± 0,60 против 0,46 ± 0,13; р < 0,005).

При распределении детей на две основные группы (санированные и нуждающиеся в лечении) зарегистрировано увеличение ИЛ-13 в слюне детей 2-й группы (см. табл. 1). Содержание ИЛ-1 и ИЛ-10 в среднем мало отличалось, однако, при расчете индивидуальных коэффициентов соотношения этих цитокинов выявлено существенное увеличение ИЛ-1β/ИЛ10 у детей, нуждающихся в лечении кариеса. Это подтверждает мнение большинства исследователей (Симбирцев А.С., 2004; Хаитов Р.М. с соавт., 2010) о необходимости исследования не только уровня цитокинов с разными функциональными свойствами, но и их соотношений, что позволяет оценить относительный дефицит или гиперпродукцию изучаемых медиаторов.

Таблица 1

Цитокиновый профиль смешанной слюны детей с кариесом [1]

№ п/п

Группы

Исследуемые показатели (М ± σ) пг/ил

ИЛ-1β

ИЛ-10

ИЛ-13

ИЛ-1β/ИЛ10

1

Контрольная группа (здоровые дети с интактными зубами) n = 10

25,27 ± 5,51

167,22 ± 50,07

61,31 ± 28,09

0,46 ± 0,13

2

Общая группа детей с кариесом n = 104

61,08 ± 5,21***

457,63 ± 84,89***

144,35 ± 64,68**

1,97 ± 0,60***

3

Дети с кариесом (санированы) n = 33

57,11 ± 8,06***

429,77 ± 149,24**

105,08 ± 77,26*

0,54 ± 0,16

р2-р3 < 0,01

4

Дети с кариесом (не санированы) n = 71

63,53 ± 6,60***

469,65 ± 103,00***

162,34 ± 18**

р3-р4 < 0,01

2,62 ± 0,85**

р2-р4 < 0,01

р3-р4 < 0,001

Примечание: статистическая достоверность различий с контрольной группой: р < 0,05 - *, р < 0,01 - **, р < 0,001 - ***, р1, р2, р3, р4 - сравниваемые группы.

[1] Индекс интенсивности отражает степень поражаемости зубов кариесом одного ребенка. В постоянном прикусе подсчитывают индекс КПУ, в сменном - КПУ + кп, где, К - кариозные постоянные зубы; П - пломбированные постоянные зубы; У - удаленные постоянные зубы; к- кариозные временные зубы; п - пломбированные временные зубы.

Соответственно, у несанированных детей с кариесом в слюне определена относительная гиперпродукция провоспалительного цитокина ИЛ-1β. Одним из главных свойств ИЛ-1 является способность стимулировать активность многих типов лейкоцитов и лимфоцитов при воспалении и иммунном ответе. Он усиливает экспрессию контактных молекул на клетках эндотелия (IСАМ-1, VСАМ-1, Е-селектина), активирует остеокласты, что способствует усилению проницаемости и резорбции кости (Назаров П.Г., 2001).

Последующий анализ, при котором каждая группа детей была распределена по степени поражения зубов на 2 подгруппы: с компенсированным и субкомпенсированным кариесом, позволил установить ряд закономерностей. Результаты исследований представлены в табл. 2.

Нами не было выявлено статистически значимых различий уровня ИЛ-1β в слюне детей сравниваемых групп. Тогда как содержание ИЛ-10 существенно различалось. Его уровень в слюне был выше при компенсированном течении кариеса как в группе санированных детей, так и в группе, нуждающихся в лечении (табл. 2). У санированных детей с субкомпенсированным кариесом содержание ИЛ-10 в слюне не отличалось от его уровня в контрольной группе (р > 0,05). Гиперпродукция ИЛ-10, с уровнем около 1000 пг/мл зафиксирована у детей с нелеченным компенсированным кариесом. ИЛ-10 вырабатывается макрофагами и регуляторными Т-клетками (Хаитов Р.М. с соавт., 2010), угнетает функции моноцитов/макрофагов, секрецию провоспалительных цитокинов ИЛ-1,6,8,12, ФНОα, ИФНγ различными клетками. В эксперименте было показано, что ИЛ-10 подавляет костную резорбцию в культуре костномозговых клеток (Owens J.M. et al., 1996). Это подтверждено оценкой коэффицента соотношения ИЛ-1β/ИЛ-10. При компенсированном кариесе соотношение их было близко к контрольным величинам (см. табл. 2). При субкомпенсированном кариесе как у санированных, так и особенно, у несанированных детей его показатель возрастал, что статистически значимо подтверждает роль нарушений цитокиновой регуляции в патогенез кариеса. Для оценки сопряженности прогрессирующего течения кариеса и коэффициента соотношения ИЛ-1β/ИЛ-10 был использован χ2. Проведенный анализ позволил установить, что увеличение коэффициента более 1,58 может служить дополнительным иммунологическим критерием субкомпенсированного течения кариеса.

Таблица 2

Показатели цитокинового профиля смешанной слюны
в зависимости от интенсивности кариеса

№ п/п

Исследованные цитокины (М ± σ)

Группы детей с кариесом

санированные (n = 33)

несанированные (n = 71)

компенсированный n = 26 (р1)

субкомпенсированный n = 7(р2)

компенсированный n = 29 (р3)

субкомпенсированный n = 42 (р4)

1

ИЛ-1β пг/мл

53,50 ± 9,58***

65,72 ± 11,50*

68,95 ± 12,54**

63,51 ± 7,93**

2

ИЛ-10 пг/мл

439,31 ± 186,53**

р1-р2 < 0,05

166,82 ± 63,33

р2-р3 < 0,001

1011,91 ± 258,85***

р1-р3 < 0,05

р3-р4 < 0,001

288,90 ± 86,35*

р1-р4 < 0,05

р2-р4 < 0,05

3

ИЛ-13 пг/мл

115,34 ± 93,64*

р1-р2 < 0,05

58,11 ± 40,65

р2-р3 < 0,05

276,12 ± 232,74**

р1-р3 < 0,05

р3-р4 < 0,05

105,45 ± 54,32*

р1-р4 < 0,05

р2-р4 < 0,01

4

ИЛ-1β/ИЛ-13

0,40 ± 0,13

р1-р2 < 0,05

0,95±0,44*

р2-р3 < 0,05

0,51 ± 0,30

р1-р3 < 0,1

р3-р4 < 0,001

3,36 ± 1,12***

р1-р4 < 0,001

р2-р4 < 0,01

Примечание: статистическая достоверность различий с контрольной группой: р < 0,05 - *, р < 0,01 - **, р < 0,001 - ***,

р1 - дети санированные с компенсированным кариесом;

р2 - дети санированные с субкомпенсированным кариесом;

р3 - дети не санированные с компенсированным кариесом;

р4 - дети не санированные с субкомпенсированным кариесом.

Полученные данные свидетельствуют о важной защитной роли противовоспалительного цитокина в предупреждении усиления активности кариеса. ИЛ-13 является противовоспалительным цитокином, который вырабатывается активированными Т-лимфоцитами. Он оказывает индуцирующее действие на экспрессию МНС II класса, СД23, CД71, CД72 на В - лимфоцитах, активирует экспрессию на моноцитах МНС II, CDllb, CД18, CД29, CД49, стимулирует антиген - презентирующую функцию макрофагов. ИЛ-13 способствует переключению синтеза иммуноглобулинов с IgM на IgG4 или IgE, ингибирует экспрессию на моноцитах FcγR I, II, III и продукцию макрофагами провоспалительных ИЛ-1, ИЛ-6, ФНОα, Г-КСФ, ГМ-КСФ, индуцирует синтез ИФНγ естественными киллерными клетками, но ингибирует их ответ на ИЛ-2 [Clore G.M. et al., 2004; Luis A. et al.,2006; Srefan Fichtner-Feigl et al., 2005]. При оценке его уровня в слюне детей с кариесом установлено его снижение при субкомпенсированном течении как у санированных, так и нуждающихся в лечении детей (см. табл. 2). Это, вероятно, отражает активацию клеточно-опосредованного компонента иммунитета в ротовой полости детей с субкомпенсированным кариесом.

Таким образом, выявлена активация локальной продукции и секреции цитокинов клетками ротовой полости детей с кариесом с увеличением коэффициента соотношения про- и противовоспалительных цитокинов (ИЛ-1β/ИЛ-10). Гиперпродукция ИЛ-10 и ИЛ-13 выполняет защитно-приспособительную роль, усиливая гуморальный иммунитет и ингибируя клеточно-опосредованные реакции.

Увеличение провоспалительного коэффициента ИЛ-1β/ИЛ-10 более 1,5 может служить дополнительным диагностическим критерием субкомпенсированного течения кариеса.

Список литературы

  1. Кузьмина Э.М. Профилактика стоматологических заболеваний: учебное пособие. - М.: МГМСУ, 2003.
  2. Назаров П.Г. Реактанты острой фазы воспаления. - СПб.: Наука, 2010. - 423 с.
  3. Сайфуллина Х.М. Кариес зубов у детей и подростков: учебное пособие. - М.: МЕДпресс, 2001. - 96 с.
  4. Симбирцев А.С. Цитокины: классификация и биологические функции // Цитокины и воспаление. - 2004. - Т. 3, №2. - С. 16-22.
  5. Сунцов В.Г. Стоматологическая профилактика у детей. - М.: Мед. Книга; H. Новгород: Изд-во НГМД, 2001. - 344 с.
  6. Хаитов Р.П., Игнатьева Г.А., Сидорович И.Г. Иммунопатология. Норма и патология: учебник. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: ОАО Изд-во «Медицина», 2010. - 752 с.
  7. Owen C.A. Biochemical aspects of Copper: Copper Proteins, Ceruloplasmin and Copper Protein Binding. - Park ridge, 1982
  8. Clore, G.M., Appella, E., Yamada, M., Matsushima. K., and Gronenborn, The general characteristic of the cytokines // Biochemistry. - 2004 - Vol. 29. - P. 1689-1696.
  9. Luis A. Socha, John Gowardman, Diego Silva, Manuel Correcha, Nikolay Petrosky. Elevation in interleukin 13 levels in patients diagnosed with systemic inflammatory response syndrome // Intensive Care Medicine. - 2006. -Vol. 32, №2. - P. 244.
  10. Stefan Fichtner-Feigl, Warren Strober, Koji Kawakami, Ray K Puri, Atsushi Kitani. IL-13 signaling through the IL-13α² receptor is involved in induction of TGF-β¹ production and fibrosis // Nature Medicine. - 2005.- №12. - P. 99-106.

Рецензенты:

Просекова Е.В., д.м.н., профессор, руководитель Дальневосточного филиала НИИ клинической иммунологии СО РАМН Дальневосточного научного центра, Владивосток;

Беседнова Н.Н., д.м.н., профессор, академик РАМН, ГУ «Научно-исследовательский институт эпидемиологии и микробиологии» Сибирского отделения РАМН, Владивосток