Роль цитокинопосредованных реакций в патогенезе экспериментального пародонтита

Введение. По данным Всемирной организации здравоохранения, более половины населения планеты подвержены заболеваниям пародонта [1]. Несмотря на появление новых и модернизирование имеющихся методов лечения, течение пародонтита имеет неуклонно прогрессирующий характер, что приводит к появлению дефектов зубного ряда, ухудшению качества жизни населения и обусловливает высокую социальную значимость данной проблемы [2]. В Российской Федерации пародонтитом страдает около 87 % населения, причем к 44 годам распространенность достигает 85,3 %, а к 60–65 годам – 100 % [3].

Формирование воспалительного процесса является результатом выработки пародонтопатогенной микрофлорой полости рта большого количества токсинов и ферментов, запускающих активацию ряда иммунопатологических реакций [4, 5]. Периодонтальная связ- ка является первой структурой, подвергающейся бактериальному воздействию [6]. Возникающая вследствие гидролизации коллагена деструкция коллагенового матрикса облегчает прохождение микроорганизмов через периодонт в соединительную ткань десны, где осуществляется стимуляция эпителиальных клеток десен и фибробластов [8, 9]. В результате выработки ими хемотаксических факторов происходит инфильтрация тканей пародонта нейтрофилами и макрофагами, что ведет к увеличению синтеза цитокинов и хе-мокинов, обладающих провоспалительными и противовоспалительными свойствами [10, 11]. Макрофаги являются основными источниками множества цитокинов, среди которых особого внимания заслуживают фактор некроза опухоли (TNF), интерлейкин-1β (IL-1β), интерлейкин-6 (IL-6), обладающие провоспалительной активностью [7, 12]. TNF посредством экспрессии активатора мембраносвязанного рецептора ядерного фактора каппа-β (RANKL) способен индуцировать остеокластогенез с одновременным торможением дифференцировки клеток-предшественников остеобластов, а IL-1β посредством прямой связи с остеобластами угнетает их активность [13, 14]. Кроме того, TNF также усиливает экспрессию склеростина, ингибирующего путь Wnt/β-ка-тенин, который является основным медиатором остеобластогенеза, тем самым способствуя образованию остеокластов [8, 15]. Для подавления избыточной провоспалительной активности, а также для координации процессов адаптивного иммунитета необходимо повышение активности противовоспалительных (IL-4, IL-10) и регуляторных (IL-2) цитокинов [7, 16, 17]. Вследствие длительной стимуляции макрофагов провоспалительными цитокинами (IL-1β, TNF) секретируется большое количество матриксных металлопротеиназ (MMP), которые в совокупности с лизосомальными ферментами, выделяющимися в результате разрушения и гибели иммунокомпетентных клеток, оказывают деструктивное действие на коллагеновый матрикс пародон-тальных тканей [18, 19].

Таким образом, оценка динамики показателей цитокинового профиля, а также определение их влияния на состояние тканей паро- донта с определением причинных взаимосвязей играют важную роль в понимании патогенеза. Это открывает новые возможности в лекарственной терапии хронического пародонтита со включением в схему лечения препаратов патогенетической направленности, обладающих ингибирующей активностью в отношении цитокиновых медиаторов воспаления.

Цель исследования. Оценка динамики показателей цитокинового профиля и выявление их взаимосвязей с местным статусом па-родонтальных тканей при пародонтите в эксперименте.

Материалы и методы. Эксперимент был выполнен на 65 белых беспородных крысах обоего пола, имеющих массу тела 180±20 г. Животные находились на обычном содержании в лабораторных условиях вивария ФГБОУ ВО «НИ МГУ им. Н.П. Огарева». Особи были поделены на 2 группы: 1-я группа (n=32) – интактные животные, показатели которых считались нормой; 2-я группа (n=33) – животные с моделью экспериментального пародонтита, воспроизведенной по методике К.Д. Школьной, В.Г. Атрушкевич (патент RU № 2625295 от 12.07.2017) [20]. Оценка цито-кинового статуса проводилась по показателям провоспалительных и противовоспалительных цитокинов при помощи твердофазного иммуноферментного анализа с применением комплекта реактивов Bender MedSystems. Оценка местного статуса пародонтальных тканей проводилась по показателям кровоточивости десен, степени подвижности зубов, глубины пародонтальных карманов с применением пуговчатого и модифицированного пародонтологических зондов. Оценка динамики результатов осуществлялась на 3, 15 и 28-е сут эксперимента. Обработка полученных данных с целью определения статистической достоверности проводилась с использованием прикладной программы IBM SPSS Statistics 20 и применением одномерного дисперсионного анализа (ANOVA) и апостериорного критерия Тьюки. Определение наличия корреляционной зависимости осуществлялось с использованием критерия Пирсона.

Результаты и обсуждение. На 3-и сут после снятия лигатуры определялось резкое нарастание продукции цитокинов, приводя- щее к нарушению существующего в норме физиологического равновесия между провоспа-лительными и противовоспалительными цитокинами. Это подтверждалось резким возрастанием уровня TNF на 235,6 % (p<0,001), а также увеличением пула интерлейкинов: IL-1β на 184 % (p<0,001), IL-6 на 149,6 % (p<0,001), IL-17 154,1 % (p<0,001) относительно показателей контрольной серии (табл. 1).

Одновременно с данными изменениями отмечалось повышение уровней противовоспалительных цитокинов: IL-2 на 238,4 % (p<0,001), IL-4 на 265,3 % (p<0,001), IL-10 на 251,2 % (p<0,001) в сравнении с нормальными показателями. Полученные данные свидетельствуют о возникшей гиперактивации иммунокомпетентных клеток, повлекшей за собой нарушения в системе цитокиновых медиаторов воспаления (табл. 2).

На 3-и сут после удаления лигатуры при визуальной оценке полости рта экспериментальных животных определялась гиперемия, а также формирование отека десневого края. При зондировании десны наблюдалось появление ее кровоточивости, а также углубление десневой бороздки на 0,09 мм (p<0,001) по сравнению с показателем интактных животных. Патологическая подвижность на данном этапе эксперимента отсутствовала. Данные результаты свидетельствуют о формировании начальных воспалительных изменений и развитии деструктивных процессов пародонта (табл. 3).

На 15-е сут эксперимента при сравнении с аналогичными показателями 3-х сут отмечалось достоверное снижение пула провоспали-тельных медиаторов: уровни IL-1β, IL-6 IL-17 и TNF уменьшились на 6,7 (p 1 <0,001), 6,3 (p 1 <0,001), 10,3 (p 1 <0,001), 6,6 % (p 1 <0,001) соответственно. Однако, несмотря на некоторое ограничение роста деструктивных медиаторов воспаления, их уровень значительно превосходил референтные значения. Так, значения TNF, IL-1β, IL-6 и IL-17 превышали в 3,1 (p<0,001), 2,7 (p<0,001), 2,3 (p<0,001) и 2,3 (p<0,001) раза аналогичные показатели серии контроля. Сохраняющаяся гиперпродукция цитокиновых маркеров воспаления указывает на сохраняющийся активный воспалительный ответ (табл. 1).

Параллельно с указанными изменениями отмечалось нарастание продукции противовоспалительных цитокинов с сохранением их повышенных значений: IL-2 в 3,4 раза (p<0,001), IL-4 в 3,7 раза (p<0,001), IL-10 в 3,5 раза (p<0,001) в сравнении с показателями контрольной серии. Это свидетельствует об активации компенсаторных механизмов, направленных на нивелирование эффектов действия провоспалительных цитокинов и ограничение процесса воспаления (табл. 2).

На 15-е сут наблюдения при визуальной оценке состояния тканей ротовой полости животных определялось сохранение гиперемии, наличие налета на верхних коренных зубах, увеличение отека маргинального края десны, а также кровоточивость, возникающая сразу же после проведения зондирования. Глубина десневой борозды при ее зондировании составила 0,95±0,13 мм, что на 0,57 мм (p 1 <0,001) больше аналогичного показателя 3-х сут. Данные изменения в совокупности с определяемой патологической подвижностью зубов подтверждают формирование деструктивных процессов соединительнотканных структур пародонта (табл. 3).

К концу эксперимента на 28-е сут исследования, несмотря на возникшую тенденцию к снижению концентрации провоспалительных медиаторов, наблюдалось сохранение их повышенного уровня: IL-1β в 2,4 раза (p<0,001), IL-6 в 2,2 раза (p<0,001), IL-17 в 2,1 раза (p<0,001), TNF в 2,9 раза (p<0,001) относительно значений интактных животных (табл. 1).

Также, несмотря на снижение уровня противовоспалительных цитокинов к концу эксперимента в сравнении с аналогичными показателями 3-х сут, их значения по-прежнему превышали показатели контрольной серии: IL-2 в 3,1 раза (p<0,001), IL-4 и IL-10 в 2,9 и 3,0 раза (p<0,001) соответственно (табл. 2).

К концу исследования наблюдалось сохранение местных воспалительных изменений, характеризующихся выраженной гиперемией, отечностью десневого края. Отмечалась обильная кровоточивость десны сразу после ее зондирования. Глубина десневой бороздки превышала аналогичный показатель 15-х сут на 0,36 мм (p2<0,001), достигнув значения 1,31±0,17 мм, при этом наряду с углублением в области образовавшегося пародонтального кармана визуализировалось гнойное отделяемое. Определялось усиление патологической подвижности до 2,05±0,12 балла в сравнении с аналогичным показателем 15-х сут (p2<0,001). Данные изменения свидетельствуют о про- грессировании воспалительных изменений пародонтальных тканей, влекущих за собой формирование деструктивных процессов, разволокнение периодонтальной связки и последующую потерю прикрепления зуба (табл. 3).

Таблица 1

Table 1

Динамика показателей провоспалительных цитокинов у животных при экспериментальном пародонтите

Dynamics of proinflammatory cytokines in animals with experimental periodontitis

Показатель Parameter	Группа контроля (n=32) Control group (n=32)	Опытная группа (n=33) Experimental group (n=33)
		3-и сут (n=11) Day 3 (n=11)	15-е сут (n=11) Day 15 (n=11)	28-е сут (n=11) Day 28 (n=11)
IL-1β, пг/мл IL-1β, pg/ml	33,87±1,67	96,19±3,91*	89,79±2,95*^	81,82±2,14*
IL-6, пг/мл IL-6, pg/ml	55,73±0,99	139,12±4,44*	130,34±5,12*^	124,49±3,43*
IL-17, пг/мл IL-17, pg/ml	20,56±1,07	52,25±1,41*	46,85±2,05*^	44,48±1,01 *
TNF, пг/мл TNF, pg/ml	47,50±1,36	159,39±6,26*	148,94±4,96*^	136,55±4,88 *

Примечание. * – достоверность различий по отношению к показателям серии контроля (p<0,001); ^ – достоверность различий по отношению к аналогичному показателю 3-х сут (p 1 <0,001); жирный шрифт – достоверность различий по отношению к аналогичным показателям 15-х сут (p 2 <0,001). Далее обозначения те же.

Note. * – the differences are significant compared to the control (p<0,001); ^ – the differences are significant compared to the same parameter, Day 3 (p 1 <0,001); bold font – the differences are significant compared to the same parameter, Day 15 (p 2 <0,001). Bellow the designations are the same.

Таблица 2

Table 2

Динамика показателей противовоспалительных цитокинов у животных при экспериментальном пародонтите

Indicators of anti-inflammatory cytokines in animals with experimental periodontitis

Показатель Parameter	Группа контроля (n=32) Control group (n=32)	Опытная группа (n=33) Experimental group (n=33)
		3-и сут (n=11) Day 3 (n=11)	15-е сут (n=11) Day 15 (n=11)	28-е сут (n=11) Day 28 (n=11)
IL-2, пг/мл IL-2, pg/ml	60,74±1,86	205,54±3,66*	193,08±3,58*^	185,15±3,65 *
IL-4, пг/мл IL-4, pg/ml	5,65±0,42	20,64±0,96*	17,96±0,98*^	16,57±0,89*
IL-10, пг/мл IL-10, pg/ml	16,68±0,79	58,58±1,69*	52,80±1,49*^	49,53±1,59*

Таблица 3

Table 3

Динамика показателей метаболизма коллагена у животных при экспериментальном пародонтите

Проведенный корреляционный анализ показал сильную прямую зависимость между показателями цитокинового профиля и местным состоянием тканей пародонта, подчеркивая тем самым сопряженность патофизиоло-

гических механизмов и подтверждая влияние высокой цитокинемии на деструктивные процессы соединительных тканей пародонталь-ного комплекса (табл. 4).

Таблица 4

Table 4

Indicators of collagen metabolism in animals with experimental periodontitis

Показатель Parameter	Группа контроля (n=32) Control group (n=32)	Опытная группа (n=33) Experimental group (n=33)
		3-и сут (n=11) Day 3 (n=11)	15-е сут (n=11) Day 15 (n=11)	28-е сут (n=11) Day 28 (n=11)
Кровоточивость десны, баллы Gingival hemorrhage, point	0	1,9±0,38*	2,8±0,75*л	3,20±0,34 *л
Глубина пародонтальных карманов, мм Depth of gingival pockets, mm	0,29±0,07	0,38±0,15*	0,95±0,13*л	1,31±0,17 *л
Подвижность зубов, степень Dental mobility, degree	-	-	1,7±0,51*л	2,05±0,12 *л

Анализ корреляционной связи показателей цитокинового профиля с показателями обмена коллагена при экспериментальном пародонтите у животных

Correlation between cytokine profile and collagen metabolism in animals with experimental periodontitis

Заключение. Таким образом, при экспериментальном пародонтите наблюдалось нарушение цитокинового звена иммунитета,

характеризующееся избыточной гиперпродукцией провоспалительных медиаторов с одновременным повышением уровней противо-

Показатель Parameter Коэффициент корреляции Пирсона Pearson Correlation Coefficient IL-1β IL-6 IL-17 TNF IL-2 IL-4 IL-10 Кровоточивость десны Gingival hemorrhage 0,98 0,99 0,98 0,96 0,95 0,98 0,92 Глубина пародонтальных карманов Depth of gingival pockets 0,99 0,97 0,97 0,98 0,94 0,94 0,97 Степень подвижности зубов Degree of dental mobility 0,97 0,98 0,98 0,99 0,96 0,95 0,98 воспалительных цитокинов. Данное нарушение физиологического равновесия определялось на протяжении всего исследования. В условиях повышенного уровня провоспали-тельных цитокинов в сочетании с высокими показателями противовоспалительных медиаторов IL-4 и IL-10 активная вовлеченность системы иммунологической регуляции может способствовать формированию хронического воспаления, а также усугублению деструктивных изменений соединительнотканного каркаса пародонтальных тканей, о чем свидетельствовало появление выраженной кровоточивости, увеличение глубины зондирования формирующихся пародонтальных карманов и патологическая подвижность зубов. Образующееся пространство между эпителием десне-

вой борозды и эмалью зуба, разволокнение периодонтальной связки при отсутствии своевременно начатого лечения приведут к появлению дефектов зубного ряда.

Проведенный корреляционный анализ показал наличие сильной зависимости между данными процессами, что подтверждает актуальность исследования цитокиного профиля как с целью диагностики, так и с целью своевременного назначения патогенетической терапии. Динамическое изменение показателей цитокинового профиля может выступать чутким методом детекции, а уменьшение уровня цитокинемии – признаком купирования активности воспалительной реакции и критерием эффективности лечения.