Электронный научный журнал
Современные проблемы науки и образования
ISSN 2070-7428
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,737

ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ПАРОДОНТИТЕ

Трофимов В.А. 1 Власов А.П. 1 Адамчик Р.В. 1 Кондюрова Е.В. 1 Прытков В.А. 1
1 ФГБОУ ВПО «МГУ им. Н.П. Огарева»
Изучены показатели развития деструктивного процесса ткани пародонта 70 больных хроническим генерализованным пародонтитом средней степени тяжести с давностью заболевания от 4 до 12 лет в возрасте от 32 до 54 лет, проходивших лечение в Республиканской стоматологической поликлинике и стоматологической поликлинике № 3 г. Саранска. Исследована интенсивность процесса перекисного окисления липидов и частота встречаемости полиморфизмов генов антиоксидантных ферментов супероксиддисмутазы, каталазы и глутатион S-трансферазы P1 у больных хроническим пародонтитом. В геномах больных пародонтитом выявлена повышенная частота встречаемости патологических аллелей генов супероксиддисмутазы, глутатион S-трансферазы. Показана ассоциация с риском развития хронического пародонтита мутаций Ala16Val гена супероксиддисмутазы и Ala114Val гена глутатион S-трансферазы. Полученные данные свидетельствуют о важной роли в реализации патогенеза заболевания свободнорадикального механизма, обуславливающего высокий риск повреждения клеточных мембран, развития деструктивных процессов и гибели клеток, что является основанием для исследования генетической составляющей, связанной с наличием полиморфизмов в генах ферментов, влияющих на эффективность антиоксидантной защиты в организме больных.
пародонтит
перекисное окисление липидов
антиоксидантная система
генетический полиморфизм
1. Гланц С. Медико-биологическая статистика // Под ред. И.Е. Бузикашвили и Д.В. Самойлова. - М.: Практика, 1999. - 460 с.
2. Грудянов А.И., Безрукова И.В., Ерохин А.И. Клинико-лабораторная оценка эффективности лечения пациентов с быстро прогрессирующим пародонтитом // Пародонтология. - 2002.- № 4.- С. 13-17.
3. Зорина О.А., Борискина О.А. Взаимосвязь полиморфизма генов некоторых коллагенов с развитием заболеваний пародонта // The Scientific&Educational Bulletin "Health&Educational Millennium" №5. - 2012. - Т. 14 - С. 1-3.
4. Максимовский Ю.М. Новое понимание патогенеза болезней пародонта в свете работ о роли распознающих рецепторов // Стоматология для всех. - 2006. - № 2. - С. 24-29.
5. Сафонова А.В., Петрин А.Н., Арутюнов С.Д. Ассоциация аллелей генов цитокинов со степенью тяжести воспалительных заболеваний пародонта у человека // Acta Naturae. - 2011. - Т. 3, № 1 (8). - С. 123-129.
6. Царев В.Н. Перспективы применения молекулярно-генетических методов исследований в диагностике пародонтита // Российский стоматологический журнал. - № 5. -2002. - С. 6-9.
7. Царев В.Н., Николаева Е.Н. Полиморфизм генов ИЛ1α и ИЛ1β и бактериальная инвазия у больных хроническим генерализованным пародонтитом // Стоматология. - 2010. - № 6. - С. 19 - 23.
8. Boodram L.L. Extraction of genomic DNA from whole blood / Protocol Online - Your Lab's Reference Book - online database of research protocols in a variety of life science fields [Electronic resource]. - 1999-2006. - Mode of access: http://www.protocol-online.org/prot/Protocols/Extraction-of-genomic-DNA-from-whole-blood-3171.html
9. Goth L., Nagy T., Kosa Z. Effects of rs769217 and rs1001179 polymorphisms of catalase gene on blood catalase, carbohydrate and lipid biomarkers in diabetes mellitus // Free Radic Res. - 2012. - Vol. 46 (10). - P. 1249-1257.
10. Laine M.L., Loos B.G., Crielaard W. Gene polymorphisms in chronic periodontitis // International Journal of Dentistry. - 2010 - P. 1 - 22.
11. Rosenblum J., Gilula N. On signal sequence polymorphisms and diseases of distribution // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. - 1996. - № 9. - P. 4471-4473.
12.Sharma A., Pandey A., Sharma S., Chatterjee I., Mehrotra R., Sehgal A., Sharma J. K. Genetic polymorphism of glutathione S-transferase P1 (GSTP1) in Delhi population and comparison with other global populations // Meta Gene. -2014. - № 2. - P. 134-142.

Пародонтит является многофакторным хроническим воспалительным заболеванием, обусловленным развитием пародонтопатогенной микрофлоры, накоплением экзо- и эндотоксинов на фоне снижения иммунологической реактивности организма [4,6].

До настоящего времени острота проблемы возникновения, развития и хронизации пародонтита не снижается. Болезни пародонта наряду с кариесом зубов и его осложнениями остаются самыми распространенными стоматологическими заболеваниями. Воспалительными заболеваниями пародонта в разных возрастных группах страдают от 80 до 100 % взрослого населения. Несвоевременное и неэффективное лечение хронического генерализованного пародонтита выступает основной причиной потери зубов среди взрослого населения [2].

Очевидно, что для повышения эффективности лечения пародонтита требуется дальнейшее изучение патогенетических механизмов формирования, развития и прогрессирования заболевания на молекулярном уровне. Исследованы полиморфизмы генов цитокинов, коллагенов, выявляются ассоциации между степенью тяжести заболеваний пародонта и носительством патологических аллелей [3,5,7,10].

Исходя из того, что в патогенезе пародонтита ведущую роль в гибели клеток и повреждении ткани пародонта играют свободные радикалы и другие экзо- и эндотоксины нами изучена распространенность значимых полиморфизмов генов супероксиддисмутазы, каталазы, глутатион S-трансферазы у больных с пародонтитом и определён их вклад в развитие заболевания.

Материалы и методы исследования. В основу работы положены результаты клинико-лабораторного исследования. Были обследованы 70 больных хроническим генерализованным пародонтитом средней степени тяжести с давностью заболевания от 4 до 12 лет (28 мужчин и 42 женщины) в возрасте от 32 до 54 лет, проходивших лечение в Республиканской стоматологической поликлинике и стоматологической поликлинике № 3 г. Саранска. Диагноз был выставлен с учетом Международной классификации болезней ВОЗ на основании клинической картины и данных клинико-лабораторных исследований. Пациенты проходили комплексное обследование: стоматологическое, клинико-лабораторное, рентгенологическое, биохимическое и функциональное.

Выделена группа в количестве 60 здоровых лиц в возрасте 34-52 лет (22 мужчины и 38 женщин). Величины изученных показателей, полученные в этой группе, были использованы в качестве отправной точки сравнения как физиологически нормальные значения.

ДНК выделяли из ядросодержащих клеток крови человека по методу Boodram [8]. Генотипы исследуемых аллельных вариантов генов определяли при помощи ПЦР с использованием TagMan зондов комплементарных полиморфной последовательности ДНК (Синтол).

Диеновые и триеновые конъюгаты определяли спектрофотометрическим методом при длине волны 232-233 и 275 нм, малоновый диальдегид спектрофотометрическим методом в реакции с тиобарбитуровой кислотой. Активность супероксиддисмутазы оценивали в реакции с нитросинимтетразолием, активность каталазы исследовали спектрофотометрическим методом, активность фосфолипазы А2 исследовали с использованием фосфатидилхолинов яичного желтка в присутствии 10 мМоль CaCl2 [1].

Полученные данные обрабатывали статистически с помощью пакета прикладных программ MicrosoftOfficeExcel 2003, Statistica 6.0 (StatSoft), BIOSTAT.

При попарном сравнивании частот аллеей и генотипов в группе больных и контроля использовали критерий χ2(р) для таблиц сопряженности 2х2 с поправкой Иэйтса на непрерывность [1]. Силу ассоциации оценивали в значениях показателя соотношения шансов OddsRatio (OR).

Результаты исследования и их обсуждение

Пародонтит как локальный хронический воспалительный процесс поддерживается высокой интенсивностью процесса перекисного окисления липидов, повышенной активностью фосфолипазы А2 на фоне недостаточной активности антиоксидантной системы организма (табл. 1). При этом в крови больных пародонтитом отмечается относительно высокий уровень как начальных продуктов перекисного окисления липидов (диеновых и триеновых коньюгатов), так и вторичных ТБК-реактивных продуктов, соответственно на 70 и 32 % относительно контроля. К другим значимым изменениям следует отнести активность фосфолипазы А2, превышающей в 1,85 раз контрольные показатели и понижение супероксиддисмутазной активности на 21 % относительно контроля. В тоже время необходимо отметить значимость явления, связанного с отсутствием изменений в активности каталазы, поскольку этот фермент катализирует распад перекиси водорода, важнейшего реакционноспособного представителя активных форм кислорода, поддерживающего высокий уровень процессов перекисного окисления липидов.

Представленные данные свидетельствуют о важной роли в патогенезе хронического пародонтита свободнорадикальных процессов и поддерживаемого ими эндотоксикационного звена, как компонентов тканевого воспалительного процесса.

Важнейшими ферментами организма, во многом определяющими эффективность работы антиоксидантной и детоксикационной систем являются супероксиддисмутаза, каталаза и глутатион S-трансфераза, гены которых и стали объектами дальнейшего исследования (табл. 2).

Распределение частот аллелей и генотипов по полиморфным маркерам генов в исследуемых группах соответствовало распределению Харди-Вайнберга.

Таблица 1

Содержание продуктов перекисного окисления липидов и активность антиоксидантных ферментов и фосфолипазы А2 в плазме крови больных хроническим пародонтитом (M±m)

Показатель

Норма

До лечения

Диеновые конъюгаты,

усл. ед. / мг липидов

0,23±0,01

0,37±0,03*

Триеновые конъюгаты,

усл. ед. / мг липидов

0,20±0,01

0,35±0,02*

Малоновый диальдегид,

нмоль/г белка

2,36±0,11

3,12±0,15*

Fe2+ - индуцированный малоновый диальдегид, нмоль/г белка

5,42±0,25

6,67±0,32*

Фосфолипаза А2, мкмоль/с/г белка

0,073±0,004

0,135±0,012*

Каталаза, мгН2О2/мин/г белка

0,061±0,003

0,063±0,005

Супероксиддисмутаза, усл.ед./мг белка

3,14±0,11

2,49±0,13*

Примечание: * - достоверность отличия по отношению к норме при (p<0,05)

Таблица 2

Частота встречаемости аллелей и генотипов по изучаемым полиморфизмам

Выборка

Ген/ полиморфизм

Частота генотипов, %

Частота аллелей

χ2

OR аллель(95%)

 

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Доноры (n=56)

SOD2

С47Т

СС

СТ

ТТ

С

Т

0,954

1,53

(0,86-2,70)

55,36

(n=31)

21,43

(n=12)

23,21

(n=13)

0,66

0,34

Больные пародонтитом (n=48)

 

37,5

(n=18)

37,5

(n=18)

25,0

(n=12)

0,56

0,44

0,17

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Доноры (n=70)

ген

каталазы

-262 C/T

АА

GA

GG

A

G

 

0,303

0,58

(0,31-1,08)

50,0 (n=35)

32,86 (n=23)

17,14 (n=12)

0,66

0,34

Больные пародонтитом (n=51)

58,2

(n=28)

41,8

(n=23)

0

0,77

0,23

0,27

Доноры (n=56)

ген

глутатион S-трансферазы P1/Ile105Val(313A>G)

GG

АА

G

А

0,035

0,97

(0,55-1,73)

46,7

(n=28)

40

(n=24)

13,3

(n=8)

0,71

0,36

Больные пародонтитом (n=47)

42,6

(n=20)

48,9

(n=23)

8,5

(n=4)

0,67

0,33

0,034

Доноры (n=60)

ген

глутатион S-трансферазы P1/Ala114Val

(341C>T)

СС

С Т

ТТ

С

Т

0,046

1,59

(0,68-3,73)

 

80

(n=48)

20

(n=12)

0

(n=0)

0,90

0,10

Больные пародонтитом (n=60)

76,6

(n=46)

16,6

(n=10)

6,7

(n=4)

0,85

0,15

0,45

Ген SOD2 кодирует марганцевую супероксиддисмутазу (Mn SOD), играющую важную роль в ингибировании свободнорадикальных процессов. Наиболее значимой мутацией в гене SOD2 является замена (С47Т), приводящая к снижению активности фермента и повышенной повреждаемостью тканей при окислительном стрессе [11]. Показано, что частота встречаемости патологического аллеля полиморфизма С47Т (Ala16Val) гена SOD2в группе больных пародонтитом на 40 % выше показателей контрольной выборки (табл. 2). Для больных хроническим пародонтитом также характерно увеличение степени гетерозиготности.

Результаты нашего исследования наглядно подтверждают вклад мутантного аллеля С гена SOD2 в формирование патологического фенотипа при пародонтите (табл. 2).

Каталаза - главный антиоксидантный фермент, участвующий в разложении пероксида водорода. Нарушения каталазной активности связывают с развитием ишемической болезни сердца, астмы, диабета, ревматоидного артрита и других. Наиболее значимая мутация (-262 C/T) в гене каталазы (САТ) влияет на экспрессивную активность гена [9].

Изучение частоты аллелей и генотипов полиморфизма -262 C/T гена каталазы в выборках здоровых людей и больных пародонтитом показало, что у пациентов пародонтитом по изучаемому полиморфизму гена каталазы доминирует гетерозиготный генотип (GA). Участие мутантного аллеля С гена каталазы в формировании патологического фенотипа при пародонтите не подтверждено.

Ген GSTP1 кодирует Р1-глутатион S-трансферазу, участвующую в детоксикации канцерогенов, липидов, продуктов свободнорадикальных реакций. Полиморфизмы Ile105Val (313A>G) и 341C>T гена GSTP1 обуславливают продукцию фермента с пониженной активностью [12].

Полученные нами данные о частотах распространенности полиморфизмов Ile105Val (313A>G) и 341C>T гена GSTP1свидетельствуют о низкой распространённости патологических полиморфизмов в выборках обследуемых и указывают на наличие внутрипопуляционных особенностей (табл. 2).

Заключение. Таким образом, при пародонтите в крови больных накапливаются продукты перекисного окисления липидов, возрастает фосфолипазная активность и понижается активность супероксиддисмутазы в плазме крови. Полученные данные, свидетельствующие о важной роли в реализации патогенеза заболевания свободнорадикального механизма, обуславливающего высокий риск повреждения клеточных мембран и развития деструктивных процессов и гибели клеток, являются основанием для исследования генетической составляющей, связанной с наличием полиморфизмов в генах ферментов, влияющих на эффективность антиоксидантной защиты в организме больных.

Показано, что риск развития пародонтита повышается при наличии в геномах людей мутаций в гене марганцевой супероксиддисмутазы.

Изменение активности ферментов, участвующих в обезвреживании и утилизации генотоксических соединений, определяет риск повреждения ключевых биомолекул (нуклеиновых кислот, белков, липидов) и степень деструктивных процессов, приводящих к повреждению клеток и нарушению их функциональной активности при пародонтите. Однако в случае патогенеза пародонтита речь идет скорее о механизмах изменения активности анализируемых ферментов, чем о генетической составляющей, обусловленной наличием патологических полиморфизмов.

В тоже время изучение вклада полиморфизмов генов антиоксидантных ферментов в развитие пародонтита требует проведения дальнейших исследований с расширением выборки больных с различной тяжестью заболевания.

Рецензенты:

Генинг Т.П., д.б.н., профессор, заведующая кафедрой физиологии и патофизиологии Института медицины, экологии и физической культуры ФГБОУ ВПО «Ульяновский государственный университет», Ульяновск;

Саушев И.В., д.м.н., профессор кафедры анестезиологии и реаниматологии ФГБОУ ВПО «Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва», г. Саранск.


Библиографическая ссылка

Трофимов В.А., Власов А.П., Адамчик Р.В., Кондюрова Е.В., Прытков В.А. ПОЛИМОРФИЗМ ГЕНОВ АНТИОКСИДАНТНЫХ ФЕРМЕНТОВ ПРИ ХРОНИЧЕСКОМ ПАРОДОНТИТЕ // Современные проблемы науки и образования. – 2014. – № 6.;
URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=15941 (дата обращения: 19.08.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252