HIV-infektion vaikutus parodontiumiin

Tutkimuksen taustaa

HIV-infektio eli ihmiselle immuunipuutosta aiheuttavan viruksen infektio on jatkuvasti kasvava ongelma maailmalla. Vuodesta 1996 on HIV-infektoituneiden määrä noussut maailmalla noin kaksinkertaiseksi. Tänä päivänä on infektoituneita ihmisiä n. 40 miljoonaa, joista 43 % on naisia (http://www.unaids.org/epi/2005/doc/EPIupdate2005_pdf_en/epi-update2005_en.pdf).

Suomessa vuodesta 1996 lähtien on kumulatiivisesti laskettuna infektoituneiden määrä noussut 794 infektoituneesta ihmisestä 1 948 ihmiseen (http://www.ktl.fi/attachments/suomi/osastot/infe/ hivsuo.pdf), joista 25 % on naisia. Maamme HIV-epidemia on kuitenkin edelleen länsimaiden pienimpiä, keskimäärin 70 uutta tautitapausta vuosittain. HIV tarttuu ihmisestä toiseen pääasiassa seksuaalisessa kanssakäymisessä, viruksella likaantuneiden verituotteiden tai neulojen välityksellä sekä äidistä sikiöön.

HI-viruksen kohde elimistössä on CD4+-lymfosyyttien (auttaja T-lymfosyyttien) CD4-reseptorit, mutta se voi infektoida myös muita soluja, joiden pinnalta löytyy CD-reseptori mm. monosyyttejä/makrofaageja sekä hermoston mikrogliasoluja. Tunkeutuessaan solun sisälle se liittää oman RNA-molekyyliketjunsa vastaamaan ihmissolun DNA-molekyyliketjua käänteiskopioija-entsyymin avulla, jolloin se liittää oman perimäaineksensa isäntäsolun perimään. Infektoitunut solu alkaa tuottaa uusia HI-viruksia. Tämän seurauksena terveiden CD4+-solujen määrä vähenee johtaen vähitellen elimistön immuunipuutokseen. Nykyisin HIV-infektion hoidossa käytetään 3-4 lääkkeen yhdistelmähoitoa (HAART-hoito, highly active antiretroviral therapy). Kuitenkaan lääkehoito ei pysty hävittämään virusta elimistöstä vaan sitä löytyy mm. imusolmukkeista ja verestä. Aiemmalla HIV-lääkityksellä ei nykykäsityksen mukaan ole juurikaan ollut vaikutusta tai on vain marginaalinen vaikutus elimistön HIV-määriin, joten voidaankin katsoa, että tämän tutkimuksen näytteet edustavat HIV-infektion koskematonta tilannetta.

Alun perin 1980- ja -90-luvuilla HIV-infektio jaettiin tartunnan jälkeen viiteen vaiheeseen: primääri- eli ensitautiin, oireettomaan vaiheeseen, lymphadenopathy syndrome (LAS)-vaiheeseen, esi-AIDS eli AIDS-related complex (ARC)-vaiheeseen sekä acquired immune deficiency syndrome (AIDS)-vaiheeseen. Näistä neljää jälkimmäistä luokittelua on käytetty myös tässä tutkimuksessa.

HIV-infektion liittyy useita opportunisti-infektioita, joista mm. suun limakalvojen kandidoosi ja kielen hairy leukoplakia, joita voidaan myös käyttää merkkeinä HIV-infektion etenemisestä. Infektoituneet potilaat saattavat myös kärsiä alentuneesta syljenerityksestä, joka johtuu HIV-infektioon liittyvistä sylkirauhasten sairauksista. Myös epätavallisia hampaiden kiinnityskudostulehduksia on raportoitu. Syljestä ja ientaskunesteestä voidaan tutkia mm. immunoglobuliineja (Ig) ja matriksin metalliproteinaaseja (MMP), jotka heijastavat suun (esim. hampaiden kiinnityskudossairaudet) ja immuunisysteemin sairauksia. Immunoglobuliineja on laajasti tutkittu HIV-infektoituneiden potilaiden syljistä, mutta tulosten vertailu on vaikeaa johtuen mm. vaihtelevista syljenkeräysmenetelmistä.

Hampaiden kiinnityskudossairaudet eli parodontaalisairaudet voidaan jakaa kahteen ryhmään: gingiviitit ja parodontiitit. Gingiviitti on kiinnityskudosten tulehdus, jossa tulehduksen aikaansaamat muutokset ovat palautuvia. Parodontiitti on taustaltaan monitekijäinen tulehdusprosessi, jonka etiologiana ovat bakteerit mm. Actinobacillus actinomycetemcomitans (A.a.) ja Porphyromonas gingivalis (P.g.), mutta oleellisesti sen etenemiseen/kudostuhoon vaikuttaa isännän tulehdusvaste. Lisäksi myös ympäristö, esim. tupakointi, sekä muutokset elimistön immuunijärjestelmässä vaikuttavat tulehduksen etenemiseen sekä hoitovasteeseen. Parodontiitin aikaansaama kiinnityskudostuho on palautumaton.

MMP:t ovat entsyymejä joita tarvitaan sekä elimistön normaaleissa toiminnoissa mm. apoptoosissa, mutta myös patologisissa tiloissa mm. parodontiitissa ja reumataudeissa. MMP:t ovat laajasti tutkittuja entsyymejä parodontiitissa ja mm. aktivoituneiden MMP-1,-2, -8, -9 ja -13 (kollagenaasit ja gelatinaasit) kohonneet pitoisuudet liittyvät parodontiittiin ja siihen liittyvässä sidekudoksen soluväliaineen ja tyvikalvon rakenneosien tuhoutumisessa.

Työn tarkoitus

Tämän seurantatutkimuksen tavoite oli selvittää HI-viruksen vaikutusta hampaiden kiinnityskudoksiin suomalaisessa aineistossa. Olettamuksena oli, että HIV-infektio muuttaa paikallista kudosvastetta siten, että potilaat tulevat alttiimmiksi hampaiden kiinnityskudostuholle.

Materiaalit ja menetelmät

Tutkimuksessa oli mukana alun alkaen 46 HIV-positiivista (HIV+) miestä ja 10 naista (ASX n = 2, LAS n = 32, ARC n = 14 ja AIDS n = 8). Tutkittaville potilaille tehtiin sekä kliininen että röntgenologinen tutkimus parodontiumin tilan määrittämiseksi. Tutkittaviksi näytteiksi kerättiin parafiinillä stimuloitua kokosylkeä sekä kliinisesti tervettä ienkudosta (11 HIV+ ja 10 kontrollia). Parodontopatogeenit tutkittiin ientaskusta viljelemällä sekä syljestä PCR-menetelmällä.

Entsymologisina tutkimuksina käytettiin mm. western- ja dot blot-, zymografia- ja ELISA-menetelmiä. Niillä määriteltiin hampaiden kiinnityskudostuhossa tunnettujen MMP (MMP-1, -2, -3, -7, -8, -9, -25, -26) -pitoisuuksia, niiden inhibiittorien (tissue inhibitors of MMPs (TIMP)-1 ja -2), myoeloperoksidaasin (MPO), gelatinaasin sekä kollagenaasien aktiivisuutta. Lisäksi määriteltiin kokonaisproteiinien, Ig:n sekä albumiinin pitoisuudet syljestä. Kerätyille ienkudosnäytteille tehtiin immunohistologiset värjäykset sekä MMP-7, -8, -9, -25, -26:lla että solumarkkereilla CD43, -45, -68.

Kliinisessä ientulehduksen arvioinnissa käytettiin seuraavia indeksejä: periodontal probing depth (PPD), bleeding on probing (BOP), plaque index (PI) ja retentive calculus (RC). Lisäksi menetetyn alveoliluun määrä arvioitiin panoraamaröntgenkuvista.

Tulokset

Kliinisiin tuloksiin perustuen huomattiin, että HIV-infektoituneiden potilaiden hampaiden kiinnityskudosten tilanne oli oletettua parempi. Parodontopatogeenien määrässä ei havaittu oleellista eroa HIV-infektoituneiden ja kontrollien välillä. Edellisestä huolimatta HIV-potilaiden syljen tutkittujen MMP-pitoisuudet, MPO:n ja syljen kollagenaasi- ja gelatinaasiaktiviteetit olivat koholla. Lisäksi MMP-7, -25 ja -26 -molekyylimuodot poikkesivat kontrolleista. Löydösten voidaan olettaa johtuvat HIV-infektion vaikutuksesta lymfosyytteihin ja monosyytteihin/makrofageihin, eikä niinkään parodontiitista, kuten aiemmissa tutkimuksissa on huomattu. Toisaalta elimistön vaste HIV -infektiolle voi myös heijastua ainakin jossain määrin kohonneissa MMP-pitoisuuksissa. Tutkittujen syljen immunoglobuliinien (IgA, IgG, IgM) pitoisuudet pysyivät koholla 2 vuoden seurantatutkimuksen ajan. Tämän voidaan olettaa heijastavan muuttunutta vastetta HIV-infektion aiheuttamasta yleisestä immuunipuutoksesta. Stimuloidun syljenerityksen määrä oli kuitenkin suurempi verrattuna kontrolleihin.

Johtopäätökset

Biokemialliset tutkimustulokset tukivat oletusta siitä, että HIV-infektio muuttaa paikallista kudosvastetta alttiimmaksi parodontiumin sairauksille, vaikka kliinisesti parodontiumin tilanne olikin oletettua parempi.

The influence of HIV infection to the periodontium; a clinical, microbiological, and enzymological study

The main targets of human immunodeficiency virus (HIV) are CD4 receptors of CD4+ lymphocytes and many other cells such as monocytes/macrophages, megakaryocytes, peripheral blood dendritic cells, follicular dendritic cells (DC), epidermal Langerhans cells, and astrocytes. Infection and killing of CD4+ lymphocytes or false reaction of the body to HIV infection and the spontaneous apoptosis of CD4+ lymphocytes decrease CD4+ lymphocyte counts, leading to immunosuppression, further progression of the disease, and the appearance of opportunistic infections and malignancies. Oral manifestations are considered to be among the first signs of HIV infection. Enhanced degradation of extracellular-matrix and basement-membrane components in oral diseases, including periodontitis, is caused by Zn-dependent enzymes called matrix metalloproteinases (MMPs).

The levels and degrees of activation of MMP-1, -2, -3, -7, -8, -9, -25, -26, tissue inhibitors of MMPs (TIMP)-1 and -2, and myeloperoxidase (MPO) and collagenolytic/gelatinolytic activities, and also Ig A, -G, and -M, total protein, and albumin levels in a two-year follow-up were studied from salivary samples. The expression of MMP-7, -8, -9, -25, and -26 immunoreactivities in specimens of gingival tissue was also studied. Healthy HIV-negative subjects served as controls.

All the clinical periodontal parameters studied as well as microbiological evaluation of the periodontopathogens showed that, compared to healthy controls, the periodontal health of HIV-positive patients was moderately decreased. The levels of Candida in the periodontal pockets and the salivary MPO increased with the severity of HIV infection. Compared to healthy controls, the immunoreactivities and levels of MMPs and TIMPs, and MMP activities (collagenase, gelatinase) were enhanced in the salivary samples from HIV-positive patients regardless of the phase of HIV infection. However, these parameters did not reflect periodontal status in the same way as in generally healthy periodontitis patients. Compared to the controls, total protein, albumin, IgA, -G, and -M levels in saliva were significantly higher in all phases of HIV infection; and salivary total protein, IgG and IgM levels remained higher after two years follow-up, partly correlating with the progression of the disease, which may reflect the leakage of serum components into the mouth and thus a decrease in the mucosal barrier.

Salivary analyses of MMPs and TIMPs with immunohistochemical analyses showed that, compared with healthy controls, HIV infection could predispose patients to periodontal destruction or that the body's defense reactions associated with HIV infection may have been reflected or mediated by MMPs.

Osajulkaisut

I Mellanen L, Ingman T, Lähdevirta J, Lauhio A, Ainamo A, Konttinen YT, Sukura A, Salo T, Sorsa T. Matrix metalloproteinases-1, -3 and -8 and myeloperoxidase in saliva of patients with human immunodeficiency virus infection. Oral Dis 1996; 2: 263-71.

II Mellanen L, Salo T, Ingman T, Konttinen YT, Lähdevirta J, Sorsa T. 72-kDa and 92-kDa gelatinases in saliva of patients with human immunodeficiency virus infection. Acta Odont Scand 1998; 56: 135-42.

III Mellanen L, Sorsa T, Lähdevirta J, Helenius M, Kari K, Meurman JH. Salivary albumin, total protein, IgA, IgG and IgM concentrations and occurrence of some periodontopathogens in HIV infected patients: a 2-year follow-up study. J Oral Pathol Med 2001; 30: 553-9.

IV Mellanen L, Tervahartiala T, Lähdevirta J, Meurman JH, Sorsa T. Matrix metalloproteinases-7, -8, -9, -25, and -26 and CD43, -45, and -68 cell-markers in HIV-infected patients' saliva and gingival tissue. J Oral Pathol Med 2006; in press.