Доктор ахборотномаси № 4—2018
18
УДК 616.314.17-008.1-036.8-06: 612.017.1] -092.9
ЦИТОКИНОВЫЕ МЕХАНИЗМЫ В ПОЗДНИЙ ПЕРИОД РАЗВИТИЯ
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО БАКТЕРИАЛЬНО-ИММУННОГО ПАРОДОНТИТА
А.Е. Демкович, Ю.И. Бондаренко, Ю.В. Сорока
ГВУЗ «Тернопольский государственный медицинский университет имени И.Я. Горбачев-
ского МЗ Украины», г.Тернополь, Украина
Ключевые слова:
бактериально-иммунный пародонтит, иммунная система, воспаление, провоспалительные
цитокины, противовоспалительные цитокины.
Key words:
bacterial-immune periodontitis, immune system, inflammation, inflammatory cytokines, anti-
inflammatory cytokines.
В статье приведены результаты исследований показателей цитокинового звена иммунной защиты орга-
низма у подопытных животных – белых крыс, которые определяли по уровню провоспалительных и противо-
воспалительных цитокинов в сыворотке крови животных на 30-е сутки развития экспериментального пародон-
тита. При этом обнаружены характерные изменения показателей цитокинового механизма иммунной системы
на позднем этапе развития экспериментального бактериально-иммунного пародонтита. В частности, в период
хронизации воспалительной реакции, на 30-е сутки исследования, устанавливалось стабильное повышение в
сыворотке крови концентрации ИЛ-1
β
и ФНО-
α,
а содержание ИЛ-10, ИЛ-4 при данных условиях стойко сни-
жалось. При этом соотношение про- и противовоспалительных цитокинов (ИЛ-1
β /
ИЛ-10), как важного пока-
зателя иммунной реакции, повышалось. На основании данных результатов было доказано, что формирование
патологического процесса в поздний период развития воспалительной реакции в пародонтальном комплексе
сопровождается дисбалансом в системе цитокиногенеза, что свидетельствует о ведущей роли их в регуляции
иммунно-воспалительного ответа при данном моделируемом патологическом процессе.
CYTOKINES MECHANISMS IN A LATE PERIOD OF EXPERIMENTAL BACTERIAL-IMMUNE
PERIODONTITIS DEVELOPMENT
A.Ye. Demkovych, Yu.I. Bondarenko, Yu.V. Soroka
І. Horbachevsky Ternopil State Medical University, Ternopil, Ukraine
The article presents the results of research of the cytokine link of immune system in the experimental animals –
white rats, which were determined by the level of proinflammatory and anti-inflammatory cytokines in blood serum of
the intact animals and on the 30
th
day for experimental periodontitis development. For that characterised changes of
the cytokine mechanism more expressed in a late stage of the experimental bacterial-immune periodontitis. In particu-
lar, in the period of chronic inflammatory response, on the 30
th
day of the study, were increased concentrations of IL-
1
β
and TNF-
α,
while the IL-10, IL-4 content decreased in these conditions. At that, the ratio of pro- and anti-
inflammatory cytokines (IL-1
β /
IL-10) as an important indicator of the immune response was increased. Based on
these results, it was proved that the formation of the pathological process in the periodontal complex is accompanied
in a result of imbalance in the cytokinogenesis system for the late period of the inflammatory response development,
that evidence their leading role in the regulation of the immune-inflammatory response in this modeled pathological
process.
Введение.
Высокая распространенность заболеваний пародонта со склонностью к
прогрессированию и многогранным влияниям на зубо-челюстную систему и организм в це-
лом, а также неоднозначность лечения позволяют отнести их к числу актуальных проблем
современной медицины [1,2]. Генерализованный пародонтит развивается под влиянием
местных и общих факторов, ведущим из которых считается бактериальный [3]. Пародонто-
патогенные факторы запускают ряд защитных реакций организма, приводя, в частности, к
развитию воспаления тканей пародонтального комплекса [4,5]. Воспаление начинается в
области десневой борозды и эпителиального прикрепления с последующим разрушением
зубодесневого соединения и образованием пародонтального кармана, что и означает пере-
ход воспаления десен (гингивит) в пародонтит [6].
В настоящее время установлена ведущая роль про- и противовоспалительных цитоки-
нов в регуляции иммунно-воспалительного ответа [7]. В качестве факторов резорбции кости
альвеолярных отростков челюстей исследователи называют нарушение баланса между ак-
тивностью остеобластов и остеокластов при воздействии продуктов жизнедеятельности
бактерий (например, липополисахаридов), а также стимуляцию остеокластов с участием ИЛ
А.Е. Демкович, Ю.И. Бондаренко,...
Доктор ахборотномаси № 4—2018
19
-1
β,
ИЛ-6, ФНО-
α [8].
Данные цитокины способны активизировать остеокластогенез и ре-
зорбцию кости остеокластами. Усиленная миграция макрофагов под влиянием цитокинов и
их постоянное присутствие в тканях усиливает деструктивные процессы в пародонте [9].
При этом степень резорбции альвеолярной кости зависит от выраженности аутоиммунных
реакций организма на бактериальную инвазию. Противовоспалительные цитокины (ИЛ-4,
ИЛ-10, ИЛ-12) ингибируют этот процесс и в отличие от провоспалительных цитокинов при-
останавливают остеопороз и подавляют макрофагальную активность, способствуя облегче-
нию течения воспалительной реакции в пародонтальном комплексе [10].
Однако, взаимосвязь между клинико-морфологическим показателями и медиаторами
воспалительно-деструктивного процесса в пародонте изучены недостаточно, поэтому про-
гресс в понимании механизмов развития воспалительного процесса в пародонтальном ком-
плексе позволит не только глубже представлять взаимосвязь между воспалением и иммун-
ной системой, но и позволит внедрить в пародонтологию новые методы лечения, основан-
ные на модулирующей роли цитокинов в регуляции иммунного ответа организма [11].
Цель исследования.
Выяснить патогенетическую роль цитокиногеза на поздних эта-
пах развития экспериментального бактериально-иммунного пародонтита.
Материалы и методы.
Исследование проведено на белых беспородных клинически
здоровых крысах- самцах массой 150-200 г в условиях вивария. Животные находились на
стандартном рационе, сбалансированном по элементам питания. Эксперименты проводи-
лись с соблюдением общих правил и положений Европейской Конвенции по защите позво-
ночных животных, используемых для исследовательских и других научных целей
(Страсбург, 1986), общих этических принципов экспериментов на животных (Киев, 2001).
Подопытные животные были разделены на две экспериментальные группы: первая
группа – интактные животные, контроль (n = 10); вторая группа – животные с эксперимен-
тальным пародонтитом на 30-е сутки (n = 8). Экспериментальный бактериально-иммунный
пародонтит у подопытных животных вызывали путем введения в ткани пародонтального
комплекса смеси микроорганизмов, разбавленной яичным протеином [12]. С целью усиле-
ния иммунного ответа одновременно выполнялась инъекция полного адъюванта Фрейнда в
заднюю лапку крысы. На 14-е сутки эксперимента проводилось повторное введение патоге-
на и инъекция адъюванта. Для выполнения дальнейших исследований отбирали сыворотку
крови, в которой определяли содержание фактора некроза опухолей альфа (ФНО-
α),
интер-
лейкина-1 бета (ИЛ-1
β),
интерлейкина-4 (ИЛ-4), интерлейкина-10 (ИЛ-10) методом твердо-
фазного иммуноферментного анализа, используя набор реагентов «RayBio Rat Cytokine An-
tidiv Array» (RayBiotech, Norcross, США) [13]. Концентрацию ФНО-
α,
ИЛ-1
β,
ИЛ-4 и ИЛ-
10 выражали в нг/л. Полученные результаты статистически обрабатывали с помощью про-
граммного обеспечения «STATISTICA» 10.0 («Statsoft», США) [14]. Достоверность разли-
чий значений между независимыми количественными величинами определяли при нор-
мальном распределении по U-критерию Манна-Уитни [15].
Результаты и их обсуждение.
В проведенных нами исследованиях установлено, что у
животных с экспериментальным генерализованным пародонтитом (на позднем этапе разви-
тия воспалительного процесса) в сыворотке крови достоверно повышенное содержание про-
воспалительных цитокинов ИЛ-1
β
и ФНО-
α,
по сравнению с интактными (табл.1).
ИЛ-1
β
относится к группе провоспалительных цитокинов и является активатором Т-
клеток, NK-клеток, NKT-клеток, стимулирует образование Т-клетками цитокинов [16].
При детальном анализе полученных результатов исследования, что касается прововос-
палительных цитокинов, то при этом оказалось, что содержание ИЛ-1
β
в сыворотке крови
животных с экспериментальным бактериально-иммунным пародонтитом на 30-е сутки ис-
следования увеличилось на 247,26% (р<0,01) относительно показателей контрольной груп-
пы.
При исследовании ФНО-
α,
который стимулирует активность лейкоцитов, продукцию
клетками ИЛ-1
β,
ИЛ-6 и оказывает деструктивное воздействие на ткани, было обнаружено,
Оригинальная статья
Доктор ахборотномаси № 4—2018
20
p – достоверность различий относительно интактных животных.
Примечание:
Таблица 1.
Содержание цитокинов в сыворотке крови подопытных животных в поздний период
развития экспериментального пародонтита (М ± m)
что на 30-е сутки развития воспаления в тканях пародонтального комплекса содержание
данного цитокина в сыворотке крови увеличилось на 45,61%; p<0,05) по сравнению с кон-
тролем (рис. 1).
Относительно изменений содержания противовоспалительных цитокинов, к которым
относится ИЛ-10 и ИЛ-4, то концентрация их в крови животных при данном моделируемом
воспалительном процессе изменилась в противоположном направлении (табл. 1).
ИЛ-10 относится к группе противовоспалительных цитокинов, является важным эндо-
генным регулятором иммунных и воспалительных процессов, способен подавлять актива-
цию и функции Т-клеток, NК-клеток, макрофагов, продукцию ими провоспалительных ци-
токинов [17]. Так, на 30-е сутки эксперимента, содержание данного интерлейкина в крови
крыс уменьшилось на 58,91% (p<0,01) относительно показателей интактных животных (рис.
2).
Что касается изменения содержания другого противовоспалительного цитокина – ИЛ-
4 в сыворотке крови экспериментальных животных с пародонтитом, то следует отметить,
что на 30-е сутки исследования характер изменений оказался подобным предыдущему, то
есть произошло достоверное уменьшение содержания ИЛ-4 (рис. 2) относительно данных
контрольной группы (на 46,03%; p<0,01).
Вследствие снижения содержания противовоспалительных и повышение содержания
провоспалительных цитокинов в сыворотке крови подопытных животных возник их дисба-
ланс (ИЛ-1
β /
ИЛ-10). При сравнении соотношения ИЛ-1
β /
ИЛ-10 в сыворотке крови экспе-
риментальных животных оказалось, что оно было значительно больше по сравнению с дан-
ным показателем группы интактных животных на 808,33% (p<0,01). Динамическое повыше-
ние соотношения ИЛ-1
β /
ИЛ-10 указывает на прогрессивное развитие воспалительной реак-
ции в пародонтальных тканях (рис. 3).
Таким образом, полученные экспериментальные данные указывают на участие провос-
палительных и противовоспалительных цитокинов в патогенезе воспалительной реакции в
пародонтальном комплексе.
Выводы:
1. Формирование экспериментального пародонтита на поздней стадии развития воспа-
лительной реакции в тканях пародонтального комплекса (30 день) сопровождается комплек-
сом иммунно-цитокиновых изменений, которые характеризуются достоверным прогресси-
Форма опыта
Контроль.
Интактные животные
Животные с экспериментальным
пародонтитом
Продолжительность
эксперимента (сутки)
-
30
Количество животных
10
8
ИЛ-1
β,
нг/л
8,40±0,51
29,17±0,83
p<0,01
ФНО-
α,
нг/л
25,80±0,51
33,20±2,11
p<0,05
ИЛ-10, нг/л
71,06±2,96
29,20±3,47
p<0,01
ИЛ-4, нг/л
20,05±1,04
10,82±0,79
p<0,01
ИЛ-1
β /
ІЛ-10
0,12±0,01
1,09±0,11
p<0,01
А.Е. Демкович, Ю.И. Бондаренко,...
Доктор ахборотномаси № 4—2018
21
Рис. 1. Динамика содержания провоспалительных цитокинов в сыворотке крови белых
крыс в условиях развития экспериментального пародонтита (разы, относительно кон-
троля).
Примечания: * – достоверность различий относительно интактных животных (p<0,01);
# – достоверность различий относительно интактных животных (p<0,05).
*
#
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
ИЛ-1β
ФНО-α
Контроль
Пародонтит 30-е сутки
*
*
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
ИЛ-10
ИЛ-4
Контроль
Пародонтит 30-е сутки
Рис. 2. Динамика содержания противовоспалительных цитокинов в сыворотке крови
белых крыс в условиях развития экспериментального пародонтита (разы, относительно
контроля).
Примечание: * – достоверность различий относительно интактных животных (p<0,01).
*
0
2
4
6
8
10
ИЛ-1β / ИЛ-10
Контроль
Пародонтит 30-е сутки
Рис. 3. Динамика соотноше-
ния провоспалительных ци-
токинов к противовоспали-
тельным у крови белых крыс
в условиях развития экспери-
ментального пародонтита
(разы, относительно кон-
троля).
Примечание: * – достовер-
ность различий относитель-
но интактных
животных (p<0,01).
Оригинальная статья
Доктор ахборотномаси № 4—2018
22
рующим увеличением концентрации провоспалительных цитокинов в сыворотке крови жи-
вотных, в частности ФНО-
α
и ИЛ-1
β,
и свидетельствует об участии их в патогенезе заболе-
ваний пародонта.
2. При экспериментальном бактериально-иммунном пародонтите (на 30-е сутки иссле-
дования) уменьшается уровень в сыворотке крови животных противовоспалительных цито-
кинов, в частности ИЛ-10 и ИЛ-4, что свидетельствует о недостаточности их в регуляции
иммунно-воспалительного ответа при данной моделируемой патологии и хронизации вос-
палительного процесса.
Использованная литература:
1. Cekici A. Inflammatory and immune pathways in the pathogenesis of periodontal disease / A. Cekic, A. Kant-
arci, H. Hasturk [et al.] // Periodontol 2000. – 2014. – V.64, №1. – P. 57-80.
2. Silva N. Host response mechanisms in periodontal diseases / N. Silva, L. Abusleme, D. Bravo [et al.] // J Appl
Oral Sci. – 2015. – V.23, №3. – P. 329-355.
3. Role of complement in host-microbe homeostasis of the periodontium / G. Hajishengallis, T. Abe, T. Maekawa
[et al.] // Semin. Immunol. – 2013. – Vol. 25, № 1. – P. 65-72.
4. Demkovych A. Ye. Necrotic and apoptotic changes of neutrophils and mononocytes of blood in experimental
periodontitis and their corrections by quercetin / A. Ye. Demkovych // Фізіологічний журнал. – 2018. – Т. 64,
№ 4. – С. 33-40.
5. Demkovych A. Oxidative modification of proteins in the process of experimental periodontitis development /
A. Demkovych, Yu. Bondarenko, P. A. Hasiuk // Interventional Medicine and Applied Science. – 2017. – Vol.
9, № 4. – P. 218-221.
6. Борисенко А. В. Заболевания пародонта / А. В. Борисенко // Киев: ВСИ «Медицина». – 2013. – 455 с.
7. Волкова М.Н. Исследование интрелейкина 1
β,
интерферона
γ,
интерлейкина 2 в ротовой жидкости па-
циентов с хроническим генерализованным периодонтитом, хроническим гингивитом и периодонтально
здорових / М.Н. Волкова, В.В. Янченко // Цитокины и воспаление. – 2011. – Т.10. – № 4. – С.56-60.
8. Liu Y. C. Cytokine responses against periodontal infection: protective and destructive roles / Y. C. Liu, U. H.
Lerner, Y. T. Teng // Periodontol. 2000. – 2010. – № 52. – P. 163-206.
9. Biochemical markers as predictors of bone remodelling in dental disorders: a narrative description of litera-
ture / M. Duvina, L. Barbato, L. Brancato [et al.] // Clin. Cases Miner Bone Metab. – 2012. – № 9 (2). – P. 100-
106.
10. Deo V. Pathogenesis of periodontitis: role of cytokines in host response / V. Deo, M. L. Bhongade // Dent. To-
day. – 2010. – № 29 (9). – P. 60-62, 64-66.
11. Periodontitis and bone metabolism / L. Barbato, E. Francioni, M. Bianchi [et al.] // Clin. Cases Miner. Bone
Metab. – 2015. – № 12 (2). – P. 174-177.
12. Демкович А. Є. Патогенетичні основи моделювання пародонтиту у тварин / А. Є. Демкович, Ю. І. Бон-
даренко // Здобутки клінічної і експериментальної медицини. – 2015. – № 1 (22). – С. 54-57.
13. Сенников С. В. Методы опредиления цитокинов / С. В. Сенников, А. Н. Силков // Цитокины и воспале-
ние. – 2005. – Т. 4, № 1. – С. 22-27.
14. Орлов А. И. Математика случая: Вероятность и статистика – основные факты: учебное пособие / А. И.
Орлов. – М.: МЗ-Пресс, 2004. – 100 с.
15. Berger. R. L., Casella. G. Statistical Inference 2
nd
ed. – Florida: Duxbury Press. – 2001. – 374 p.
16. Endothelin-1 stimulates proinflammatory cytokine expression in human periodontal ligament cells via mitogen-
activated protein kinase pathway / L. Liang, J. Yu, W. Zhou [et al.] // J. Periodontol. – 2014. – Vol. 85, № 4. –
P. 618-626.
17. Wilson E. B. The role of IL-10 in regulating immunity to persistent viral infections / E. B. Wilson, D. G. Bro-
oks // Curr. Top Microbiol. Immunol. – 2011. – № 350. – P. 39-65.
А.Е. Демкович, Ю.И. Бондаренко,...
