Geenipolymorfismi ja systeeminen tulehdusvaste kroonisessa parodontiitissa

Tutkimuksen tausta ja tavoitteet

Parodontiitti on krooninen, bakteerien aiheuttama tulehdussairaus, jonka etenemistä modifioivat useat paikalliset ja systeemiset tekijät. Yhtenä syynä pitkälle edenneeseen parodontiittiin on esitetty geneettisesti määräytyvää alttiutta, joka näkyy tulehdusvasteen herkkyytenä ja johtaa vastetta säätelevien sytokiinien (esim. interleukiini(IL) -1?, IL-1?, IL-6 ja TNF-?) korkeisiin tasoihin tulehdusalueella. Parodontiitin vaikeusastetta modifioivia geenejä on arveltu olevan ainakin 10, mahdollisesti jopa 20.

Yksilöllisen sytokiinierityksen voimakkuutta säätelevää geenivaihtelua (polymorfismia) on raportoitu useilla sytokiineilla sekä niiden biologisia vaikutuksia välittävillä reseptoreilla (esim. TLR, CD14). Yksi väitöskirjatutkimuksen tavoite oli löytää krooniselle parodontiitille altistavia sytokiinigeenipolymorfismeja.

Parodontiittia on pidetty paikallisesti rajautuneena infektiona. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on kuitenkin voitu osoittaa, että vaikea-asteinen parodontiitti nostaa joidenkin tulehdusmediaattoreiden mm. sytokiinien pitoisuuksia seerumitasolla, ja pitoisuudet korreloivat parodontiitin vaikeusasteeseen. Toisena väitöskirjatutkimuksen tavoitteena olikin selvittää, aiheuttaako krooninen parodontiitti elimistössä systeemisen tulehdusvasteen, joka olisi mitattavissa seerumin akuutin faasin proteiinien kohoamisena. Lisäksi tavoitteena oli selvittää parodontiitin aiheuttaman systeemisen vasteen riippuvuus parodontiitin vaikeusasteesta ja geenipolymorfismista. Koska IL-6- ja CD14- geenipolymorfismit osoittautuivat tutkimuksessa merkittäväksi parodontiitin vaikeusasteen kannalta, keskityttiin seerumin sCD14- ja IL-6- tasojen tutkimiseen.

IL-6 on proinflammatorinen sytokiini, jolla on useita tehtäviä immunoinflammatorisessa vasteessa, liittyen mm. B-solujen differentiaatioon ja T-solujen proliferaatioon. IL-6 tehostaa osteoblastien toimintaa ja on mukana luun resorptiossa säädellen osteoklastien muodostusta ja rekrytointia. IL-6 aktivoi maksasoluja tuottamaan akuutin faasin proteiineja, ja IL-6-pitoisuuden nousu johtaa mm. seerumin CRP:n nousuun. IL-6 onkin sytokiini, jota voidaan pitää yhtenä aktiivisen parodontaalisairauden indikaattorina. Sen tuottoa säätelevän geenin C-alleelin mutaatio G-alleeliksi liittyy runsaaseen sytokiinin tuottoon.

Gram-negatiivisten bakteerien tärkein virulenssitekijä on bakteerin soluseinän pintarakenne, lipopolysakkaridi (LPS). Tärkein bakteerien LPS:n tunnistamiseen liittyvistä reseptoreista on CD14.

CD14:n muodostumista koodaavan geenin lokuksessa -260 havaittu yksittäisen emäksen muutos (C–>T) vaikuttaa reseptorin ilmentymiseen immuunijärjestelmän solujen pinnalla. CD14:n T-alleelin (CT/TT) esiintymisen on havaittu assosioituvan moniin tulehduksellisiin yleissairauksiin ja on viitteitä siitä, että T-alleeli olisi taustalla myös parodontiitin synnyssä ja etenemisessä.

Suomalaisväestössä tyypin 1 diabetes on yleisintä maailmassa, ja taudin ilmaantuvuus lisääntyy jatkuvasti. Parodontaalisairauksia diabeetikoilla esiintyy enemmän ja vaikeampiasteisina kuin ei-diabeetikoilla. Samoin kuin muutkin elinkomplikaatiot, assosioituvat parodontaali-infektiot diabeetikoilla huonoon hoitotasapainoon. Taustalla ovat mm. proteiinien glykosyloituminen ja muutokset inflammatorisessa vasteessa. Geenipolymorfismin merkitystä pitkälle edenneen parodontiitin taustatekijänä ja sen vaikutusta systeemiseen tulehdusvasteeseen ei ole diabeetikoilla aiemmin tutkittu. Tässä tutkimuksessa selvitettiin, onko geenipolymorfismeilla tyypin 1 diabeteksen taudinkuvaan liittyvien tekijöiden ohella yhteyttä potilaan parodontiumin tulehdukseen.

Tutkimusaineisto ja menetelmät

Tutkimuksen aineisto koostui diabeetikkopotilaista (n= 80), kohtalaisesti tai pitkälle edennyttä parodontiittia sairastavista potilaista (n= 58) ja parodontiumiltaan terveistä koehenkilöistä (n= 28).

Potilailta kartoitettiin tutkimuksen alussa parodontologinen status ja otettiin röntgenkuva (panoraamatomografia). Parodontiitti- ja diabeetikkopotilaiden genotyyppifrekvenssejä verrattiin normaalipopulaatiota edustavien henkilöiden (n=178) vastaaviin frekvensseihin. Lisäksi tutkittiin genotyyppien vaikutusta parodontiitin vaikeusasteeseen. Sytokiini-ja reseptorigeenipolymorfismit (IL-6^-174, IL-1?^-889, IL-1?⁺³⁹⁵⁴, TNF-?^-308, IL-10-¹⁰⁸², CD14^-260 ja TLR4⁺⁸⁹⁶) tutkittiin potilaiden valkosolujen DNA:sta käyttämällä PCR-menetelmää. Lisäksi varsinaiset CD14- ja IL-6 -tasot (µg) määritettiin ELISA-menetelmällä seeruminäytteistä käyttäen valmiita kaupallisia kittejä.

Tulokset ja johtopäätökset

Parodontiitti- ja diabeetikkopotilaiden genotyyppifrekvenssit eivät eronneet normaalipopulaation vastaavista, mutta tutkimuksessa havaittiin yhteys CD14^-260 - ja IL-6^-174 -geenipolymorfismien ja parodontiitin vaikeusasteen välillä. Parodontiitti nosti systeemistä tulehdusvastetta suhteessa infektion vaikeusasteeseen, mikä näkyi kohoavina seerumin sCD14- ja IL-6- tasoina parodontiitin vaikeutuessa. Systeeminen IL-6- tason nousu oli riippuvainen IL-6^-174- geenipolymorfismista siten, että tasot olivat merkittävästi korkeammat GG-genotyypin omaavilla henkilöillä. Seerumin sCD14- pitoisuus oli kontrolliryhmässä merkittävästi korkeampi CD14^-260 T-alleelin omaavilla henkilöillä verrattuna CC-genotyypin omaaviin. Ero ei näkynyt parodontiittiryhmässä, koska parodontiumin infektio todennäköisesti peitti alleen genotyypin vaikutuksen. Tutkimuksen perusteella parodontiitti on yhteydessä elimistön yleiseen matala-asteiseen tulehdustilaan.

Tyypin 1 diabeetikot, joilla oli IL-6^-174 GG-genotyyppi olivat parodontiumiltaan sairaampia kuin CG/CC genotyypin omaavat. IL-6^-174- genotyyppi oli merkittävämpi parodontiitin vaikeusastetta määrittävä tekijä kuin diabeteksen hoitotasapaino.

Gene polymorphism and systemic inflammatory response in chronic periodontitis

The periodontal status of 56 subjects with chronic periodontitis, 28 controls and 80 type I diabetics was examined. A reference group (n=178) with genetic data was included. The single nucleotide polymorphisms of CD14 ^-260, IL-6 ^-174, TNF-? ^-308, IL-10 ^-1082, IL-1A ^-889, IL-1B ⁺³⁹⁵⁴, TLR4 ⁺⁸⁹⁶, and serum concentrations of IL-6 and sCD14 were determined .

The distributions of all the genotypes were similar in the periodontitis and the reference subjects. In the periodontitis group, the carriage of the T-containing genotype of the CD14 ^-260 and the GG genotype of the IL-6 ^-174 associated significantly with the extent of periodontitis. Both the extent of periodontal infection and the IL-6 ^-174 genotype were significant determinants for the serum IL-6 level, subjects carrying the GG genotype having significantly higher serum IL-6 levels than those carrying the CC/CG genotype. The serum level of sCD14 was significantly higher in subjects carrying the T-containing than the CC genotype of the CD14 ^-260 in the control group.

Type 1 diabetics carrying the GG genotype of the IL-6 ^-174 had a higher extent of periodontal disease when compared with those carrying the CG/CC genotype. The IL-6 ^-174 genotype was a more significant determinant of the extent of periodontal disease in type 1 diabetes than glycemic control.

Osajulkaisut:

I. Tervonen T, Raunio T, Knuuttila M, Karttunen R. Polymorphisms in the CD14 and IL-6 genes associated with periodontal disease. J Clin Periodontol 2007: 34; 377–83.

II. Raunio T, Nixdorf M, Knuuttila M, Karttunen R, Vainio O, Tervonen T. The extent of periodontal disease and IL-6-174 as determinants of serum IL-6 level. J ClinPeriodontol 2007: 34; 1025–30.

III. Raunio T, Karttunen R, Knuutila M, Vainio O, Tervonen, T. Serum sCD14, polymorphism of CD14-260 and periodontal infection. Oral Dis 2009: 15; 484–9.

IV. Raunio T, Knuuttila M, Hiltunen L, Karttunen R, Vainio O, Tervonen T. The IL6-174 genotype associated with the extent of periodontal disease in type 1 diabetic subjects. J Clin Periodontol 2009: 36; 11–7.

Julkaisun pysyvä osoite: http://herkules.oulu.fi/isbn9789514292361