Введение к работе
Актуальность проблемы
Современный уровень представлений о патогенезе хронического генерализованного пародонтита и кариеса зубов определяет его как результирующую взаимодействия «инфект-хозяин» (Г Н Пахо-мов, 1982,ЕВ Боровский,В К Леонтьев, 1991,В.С Иванов, 1998, А И Грудянов, 2003) При этом баланс между бактериальной инвазией и локальной резистентностью полости рта рассматривается в качестве основного фактора, определяющего клинические проявления поражений тканей пародонта и зубов (М Nevins et al, 1989, FA Carranza, 1990,MJ Novak, 1991,PВ Robertson, 1992,АП Кан-канян, В К Леонтьев, 1998) Хроническое генерализованное воспаление тканей пародонта приводит, в свою очередь, к изменению локальной резистентности снижается местный иммунитет, нарушается кислотно-основное равновесие, изменяются структурные свойства ротовой жидкости (Н К Логинова, А И Воложин, 1993, А И Грудянов, 2003, Y Shibata et al, 2003, М A Nadkarni et al, 2004) Изменение резистентности эмали зубов приводит к увеличению активности кариозного процесса (В Б Недосеко, 1987, В В Гемонов с соавт, 1998, А В Цимбалистов с соавт, 2002, 2004, В Г Сунцов, 2003, В Р Окушко, 2004)
Уровни тканевой реактивности закреплены генетически, следовательно, определяющее значение имеет полиморфизм генов, кодирующих экспрессию факторов неспецифической резистентности (рецепторов, сорбирующих бактерии, системы макрофагальных клеток, цитокинов и рецепторов к цитокинам) Тканевые реакции в полости рта, запущенные бактериальной колонизацией и сопровождающиеся изменениями метаболических процессов на уровне клеток-«мише-ней» и тканей, лежат в основе клинических проявлений кариеса и пародонтита (G Greenstein, Th С Yart, 2002, G Paul Satchell, 2002, H Paiosaari, 2003, T Yamamoto et al, 2003, S Nares, P Kolenbrander, 2003)
В связи с этим, именно с клинических позиций должны быть интерпретированы результаты молекулярных механизмов тканевой резистентности полости рта
Цель работы - Выполнить клиническую интерпретацию установленных ассоциаций между показателями тканевой резистентности полости рта и зубов, определяемыми генетическими маркерами воспаления, и метаболическими характеристиками, в открытом од-ноцентровом, стратифицированном, контролируемом проспективном, поперечном кросс-секционном сравнительном исследовании
Задачи исследования:
Провести сопоставление клинико-лабораторных показателей состояния органов и тканей полости рта, а также клинического течения и локализации кариеса зубов у европеоидов, населяющих юг Западной Сибири при наличии/отсутствии воспаления в тканях пародонта
Вьыснить перспективность клинической оценки полиморфизма генов-кандидатов регуляции воспалительной реакции- экспрессии молекулы CD-14 (С/С, С/Т, Т/Т) при С(-260)->Т, продукции TNF-cc (А/А, G/A, G/G) при G(-308)->A и выработки c-fms (3' UTR ТС-»СА) и (del425) в качестве генетических маркеров тканевой резистентности полости рта
Определить особенности гормональной регуляции метаболизма костной ткани и компонентов межклеточного матрикса соединительной ткани у европеоидов, населяющих юг Западной Сибири, больных хроническим генерализованным пародонтитом
Обосновать принципы клинической интерпретации молекуляр-но-генетических и метаболических показателей тканевой резистентности полости рта и зубов
Научная новизна
В результате проведенного исследования удалось определить наиболее оптимальный набор генов-кандидатов, уровень экспрессии которых определяет степень выраженности воспалительной реакции, а корреляционный анализ позволил доказать биологически значимые связи между уровнем экспрессии рецептора молекулы CD 14 и клинической степенью выраженности воспалительного процесса, степень повреждения костной ткани и уровень экспрессии гена, отвечающего за продукцию фактора некроза а, уровень гормона, характеризующегося резорбцией костной ткани и интенсивностью продукции мо-ноцитарного ростка костного мозга c-fms В представленной работе
объяснен биологический смысл этих корреляций и найден их клинический эквивалент.
На основании комплексной оценки полиморфизма генов, регулирующих воспалительную реакцию в тканях пародонта, - CD-14 -экспрессии рецептора к полисахаридам грамотрицателъных бактерий, продукции повреждающего фактора TNF-a, стимулирующего синтез белков острой фазы, и выработки фактора роста макрофагальных клеток c-fms, - обоснована регуляция локальных тканевых реакций
Выяснив особенности распределения генотипов по аллельным полиморфизмам С/С; С/Т и Т/Т гена CD14 и А/А, G/A; G/G гена TNF-a, а также варианты аллелей и генотипов по динуклеотидному полиморфному сайту 3' UTR и делеционному полиморфизму deI425 гена c-fms больных пародонтитом различной степени тяжести, мы продемонстрировали их потенциальную генетическую информативность в качестве ранних маркеров пародонтита
Изучение указанного полиморфизма генов - регуляторов воспалительной реакции у пациентов с различной тяжестью воспалительного процесса в тканях пародонта, классифицированных по полу и возрасту, позволило установить ассоциации между распределением вариантов генотипов и аллелей с одной стороны и степенью выраженности воспалительной реакции в тканях пародонта, атрибутированной посредством общепринятой клинической индексной оценки, с другой
Установлена зависимость между концентрацией остеопротегери-на в сыворотке крови и тяжестью воспаления в пародонте Под влиянием хронического воспаления в тканях пародонтального комплекса обнаружено увеличение концентрации гликопротеинов Установлена взаимосвязь между тяжестью заболевания и концентрацией показателей метаболизма компонентов межклеточного матрикса в крови Выявлена генетическая обусловленность значений гликопротеинов в сыворотке крови у больных пародонтитом различной степени тяжести
Проведен клинико-генетический анализ факторов тканевой резистентности полости рта с эмпирическим определением риска реализации кариеса у больных с воспалительными изменениями в тканях пародонта
Практическая ценность исследования
Проведенные исследования позволили определить величину индивидуальной потенциальной вероятности развития пародонтита Определение в комплексе клинико-лабораторных параметров, информативности полиморфизмов генов CD-14, TNF-a nfms, а также их генотипов, выбранных в качестве генетических маркеров воспаления в пародонте, может быть использовано в качестве теста критического состояния возможной реализации болезни у конкретного пациента
Для практики здравоохранения предложен прогностический маркер экспресс-диагностики пародонтита-уровень остеопротегерина в сыворотке крови Клинико-экономическая эффективность теста позволяет рекомендовать его к широкому использованию в клинической практике
Основные положения, выносимые на защиту
Тканевая резистентность пародонта определяется уровнем выработки полиморфизма генов CD-14, TNF-a и c-fms, участвующих в воспалительных реакциях, следствием которых являются метаболические нарушения в системе соединительной ткани и деструктивные процессы в кости Полиморфизмы С(-260)-»Т гена CD14, G(-308)->.A гена TNF-a и У UTR ТС->СА, del425 гена c-fms формируют фенотип высокого риска развития хронического воспаления в тканях пародонта Количество остеопротеген-рина в крови является метаболическим маркером воспаления в тканях пародонта Хронический генерализованный пародонтит сопровождается изменениями в обмене компонентов межклеточного матрикса соединительной ткани - гликопротеинов (мукоп-ротеины, сиаловые кислоты) и протеогликанов (глюкуроновая кислота, гликозаминогликаны), которые коррелируют со степенью тяжести заболевания
Состояние органов и тканей полости рта больных хроническим генерализованным пародонтитом различного возраста и пола с наличием/отсутствием сопутствующего кариозного поражения зубов неодинаково Тканевая резистентность зубов при хроническом генерализованном пародонтите не зависит от экспрессии генов-кандидатов CD-14 и c-fms и связана исключительно с типом
кристаллической ячейки апатита, а именно увеличением степени замещения Р043" в структуре апатита зубной эмали на С032" Замещение ионов в кристаллической решетке апатита приводит к формированию определенных физико-химических параметров зубной эмали, особенностей ее морфологии и текстуры Апробация работы. Основные положения работы представлены и обсуждены на научной конференции, посвященной 20-летию стоматологического факультета Новосибирского медицинского института "Современные проблемы стоматологии" (Новосибирск, 1998г); на 3-ей научно-практической конференции стоматологов "Современные стоматологические технологии" (Барнаул, 1999г), на Международных семинарах-выставках "Новые материалы и оборудование, технологии их применения в стоматологической практике" (Омск, 2000-2006 гг), на научно-практической конференции, посвященной 100-летнему юбилею профессора Е Е Платонова -М., 2001, на межвузовской конференции молодых ученых "Актуальные медико-биологические проблемы" - Ижевск, 2001, на 7-ой итоговой открытой научно-практической конференции молодых ученых и студентов КГМА "Молодежь и медицинская наука в XXI веке" - Киров, 2001, на юбилейных конференциях, посвященных 80-летию и 85-летию Омской государственной медицинской академии (2001 г и 2006г), на VIII съезде Стоматологической Ассоциации России - Москва, 2003г, на 7-ой Конференции «Аналитика Сибири и Дальнего Востока» - Новосибирск, 2004г, доложены на совместном заседании кафедр стоматологического факультета ГОУ ВПО «Омская государственная медицинская академия Росздрава» (Омск, 2006г)
Результаты исследования отражены в 14 научных статьях, опубликованных в центральной печати, из них 12 - в изданиях, поименованных в Перечне ВАК Минобрнауки РФ, подана заявка на получение гранта РФФИ на 2007 год «Исследование генетических механизмов формирования наследственной предрасположенности к стоматологическим заболеваниям пародонтиту и кариесу»
Объём и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, пяти глав собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций и указателя литературы
Текстовая часть изложена на 314 страницах компьютерного текста, иллюстрирована 49 рисунками и 90 таблицами Библиографический указатель содержит 589 источников, из них 191 отечественных и 398 иностранных
Работа выполнена в соответствии с основным планом НИР Омской государственной медицинской академии Росздрава, № госрегистрации 0120 0601309
