MMP-8 on potentiaalinen parodontiittibiomarkkeri

Väitöskirja tarkastettiin 13.1.2012 Helsingin yliopistossa

Identification of collagenolytic MMP networks as potential biomarkers in progressive chronic periodontitis subjects and MMP-8 null allele model

Vastaväittäjä: Marja L. Laine, apulaisprofessori, Academic Centre for Dentistry Amsterdam (ACTA) / VU University Amsterdam, Alankomaat

Kustos: Timo Sorsa, professori, Helsingin yliopisto/ HYKS

Esitarkastajat: Denis F. Kinane, professori, School of Dental Medicine, University of Pennsylvania, Yhdysvallat, Francesco D'Aiuto, apulaisprofessori, UCL Eastman Dental Institute, Englanti

Ohjaajat: Timo Sorsa, professori, Helsingin yliopisto/ HYKS, Jorge Gamonal, professori, Universidad de Chile, Chile

Kollageenin hajoaminen on keskeinen tapahtuma parodontaalisessa kudostuhossa. Matriksin metalloproteinaasit MMP-8 ja MMP-13 ovat tehokkaimpia isäntäperäisiä kollagenaaseja, jotka vaikuttavat parodontiitin vaikeusasteeseen. Ne myös aktivoivat ja inaktivoivat bioaktiivisia tulehduksen välittäjäaineita. Tässä tutkimuksessa keskityimme MMP-8:n ja MMP-13:n vuorovaikutukseen ientaskunesteessä sekä MMP-8-poistogeenisessä hiirimallissa.

Tutkimustuloksemme osoittivat MMP-13-pitoisuuden ja -aktivaation lisääntyneen kroonisesti etenevässä parodontiitissa. Aktiiviseen parodontiittiin liittyviin korkeisiin MMP-13-pitoisuuksiin yhdistyi alhainen TIMP-1-pitoisuus verrattuna inaktiivisessa vaiheessa olevaan parodontiittiin.

Havaitsimme etenevää parodontiittia sairastavien ientaskunesteessä kohonneita tyypin I kollageenin hajoamispeptidin (ICTP) pitoisuuksia; kohonnut ICTP-pitoisuus heijastaa alveolaariluun hajoamista. Samanaikaisesti huomasimme myös MMP-13-aktiivisuuden lisääntyneen, kun taas TIMP-1-tasot olivat alhaiset. Viljelykokeella osoitimme MMP-13:n aktivoivan proMMP-9:ää.

Tutkimme myös MMP-8:n, MMP-14:n, myeloperoksidaasin (MPO) ja TIMP-1:n vuorovaikutuksia etenevää parodontiittia sairastavien potilaiden ientaskunesteessä ennen parodontaalista hoitoa ja sen jälkeen. Havaitsimme positiivisen korrelaation MPO/MMP-8-suhteessa, ja näiden proteinaasien pitoisuudet heijastivat parodontiitin pahentumista ja hoitovastetta. Hypokloriitin (HOCl) tiedetään koeolosuhteissa vaikuttavan hapettamalla (oxidative pathway) MMP-8:n aktivoitumiseen, ja huomasimme, että MPO aktivoi MMP-8:aa ientaskunesteessä.

MMP-8-poistogeenisillä hiirillä on havaittu heikentynyttä neutrofiilivastetta ja huomattavaa alveolaariluun menetystä. Kartoitimme neutrofiilien kemokiinina toimivan LIX/CXCL5:n sekä luusolujen, erityisesti osteoklastien, toimintaan vaikuttavien kemokiinien (SDF-1/CXCL12 ja RANKL) esiintymistä parodontiitissa. Aiheutimme MMP-8-poistogeenisille hiirille parodontiitin tartuttamalla eläimet Porphyromonas gingivaliksella. Totesimme, että neutrofiilejä kemokiinisesti houkuttelevaa LIX/CXCL5:tä esiintyi vähemmän MMP-8-poistogeenisillä hiirillä verrattuna villityypin hiiriin. SDF-1/CXCL12:n ja RANKL:n esiintyminen taas lisääntyi P. gingivalis -tartunnan saaneilla hiirillä genotyypistä riippumatta. Näin ollen MMP-8 saattaa säädellä eritoten LIX/CXCL5-tasoja vielä tuntemattomilla mekanismeilla.

Tutkimuksemme vahvistavat entisestään MMP-8:n ja MMP-13:n keskeistä merkitystä parodontiitissa, ja siten näitä proteinaaseja voi hyvin pitää potentiaalisina biomarkkereina etenevän parodontiitiin seurannassa. Tutkimusryhmämme on kehittänyt MMP-8:lle tuolinvierustestin (aMMP-8 Periomarker^®) parodontiitin diagnostiikan avuksi.

Tähän väitöskirjaan johtanut tutkimustyö on tehty Helsingin yliopiston hammaslääketieteen laitoksella.

Verkkojulkaisun osoite: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-10-7596-4