Choroby przyzębia a wzrost odpowiedzi zapalnej*

Transkrypt

1 Czas. Stomatol., 2009, 62, 7, Polish Dental Society Choroby przyzębia a wzrost odpowiedzi zapalnej* Periodontal diseases and the development of inflammatory response Maria Lucyna Zaremba Z Zakładu Mikrobiologii Uniwersytetu Medycznego w Białymstoku Kierownik: prof. dr hab. n. med. M. L. Zaremba Summary Introduction: Inflammatory and immune responses to bacterial biofilms are primarily responsible for the subsequent destruction of periodontal tissues and for chronic periodontitis. Aim of the study: To describe characteristics of oral bacteria present in biofilms, and their virulence factors in periodontal disease and/or development of inflammatory response. Conclusions: Although bacteria are the primary factor in the aetiology of periodontitis, tissue destruction is another consequence of the host response. Bacteria and their products may provoke resident and immigrant host cells to release tissuedegrading enzymes, and trigger an immune response that results in the cytokine release by lymphocytes and macrophages. These cytokines can subsequently activate one or more degradative pathways: matrix metalloproteinase, plasminogen-dependent, phagocytic and polymorphonuclear-serine proteinase pathways and ultimately osteoclastic bone resorption. Several epidemiological studies have linked poor oral health with cardiovascular diseases (CVD), poor glycemic control in diabetes, rheumatoid arthritis, osteoporosis and other diseases. In this respect, there is a need for effective control of oral biofilms because oral health is not only important from an aesthetic standpoint, but is also conducive to the general well-being of individuals the quality and length of their life. Streszczenie Wprowadzenie: zapalenie i odpowiedź immunologiczna na biofilmy bakteryjne są głównymi czynnikami odpowiedzialnymi za destrukcję tkanek przyzębia i periodontitis chronica. Cel pracy: scharakteryzowanie bakterii występujących w biofilmach i ich czynników wirulencji uczestniczących w chorobie przyzębia i/lub rozwoju odpowiedzi zapalnej. Podsumowanie: jakkolwiek bakterie są pierwotnym czynnikiem w etiologii choroby przyzębia to jednak uszkodzenie tkanek jest także następstwem reakcji immunologicznych organizmu. Bakterie i ich produkty mogą pobudzać znajdujące się w miejscu zakażenia lub wędrujące komórki gospodarza do wydzielania enzymów rozkładających tkanki oraz wyzwalać reakcję immunologiczną w przebiegu której dochodzi do uwolnienia cytokin przez limfocyty i makrofagi. Cytokiny aktywują następnie jeden lub więcej szlaków degradacji enzymatycznej i metaloproteinazę macierzy, zależną od plazminogenu serynową proteazę fagocytów i leukocytów wielojądrzastych i na końcu proces resorpcji kości przez osteoklasty. Liczne badania epidemiologiczne wskazują na powiązanie złego stanu zdrowia jamy ustnej z chorobami sercowo-naczyniowymi, złą kontrolą glikemiczną w cukrzycy, reumatycznym zapaleniem stawów, osteoporozą i innymi chorobami. Stąd istnieje potrzeba kontroli biofilmów jamy ustnej, gdyż zdrowa jama ustna jest ważna nie tylko ze względów estetycznych, lecz również jest kluczem dla zdrowia ogólnego oraz dla jakości i długości życia. KEYWORDS: periodontal diseases, oral biofilms, periopathogens and virulence factors, inflammation and mediators HASŁA INDEKSOWE: choroby przyzębia, biofilmy jamy ustnej, periopatogeny i czynniki wirulencji, zapalenie i mediatory *Praca wygłoszona na spotkaniu ekspertów, którego tematem był: związek chorób przyzębia z chorobami ogólnoustrojowymi ( r.). 531

2 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., Wprowadzenie Globalne badania populacyjne potwierdzają ścisły związek pomiędzy płytką nazębną i zapaleniem dziąseł (gingivitis), które było opisane po raz pierwszy przez Löe i wsp. [43] w badaniach niepopulacyjnych. W całym świecie występowanie płytki nazębnej (biofilmu) i zapalenia tkanki dziąsłowej są wszechobecne i silnie związane z wiekiem, płcią lub czynnikami rasowo-etnicznymi, które dotąd były zidentyfikowane [3, 4, 11, 33, 54, 56, 60]. Więcej niż 82% młodzieży w USA ma jawne gingivitis i objawy krwawienia dziąsła [3, 4]. Podobna lub większa częstość dotyczy też dzieci i młodzieży w innych częściach świata [4]. Wysoka częstość gingivitis wykazywana jest również w populacjach dorosłych [4, 33, 73]. W Europie zachodniej 36% osób w wieku lata ma średnio zaawansowaną i w około 10% ciężką postać zapalenia przyzębia (periodontitis) [60]. Proporcje te są wyższe w krajach Europy wschodniej i wynoszą odpowiednio 45% i 30-40%. W trzech badaniach w latach 1986/90 polskiej populacji w wieku lata średnio zaawansowana postać periodontitis była obserwowana u około 32%, zaś postać ciężka u 16% osób [60]. Częstość występowania i ciężkość periodontitis wzrasta wraz z wiekiem [3, 4, 33, 54, 60]. Bakterie jamy ustnej i choroby przyzębia W skład mikrobiota jamy ustnej (znane jako mikroflora lub flora fizjologiczna) wchodzi ponad 500 [21, 49] lub ponad 700 [1, 50] różnych gatunków bakteryjnych. Bakterie te jako komensale w prawidłowych warunkach pozostają w stanie równowagi i nie wywołują choroby. Zachwianie równowagi ekologicznej może jednak prowadzić do rozwoju choroby. Bakterie odpowiedzialne za najczęściej występujące zakażenia jamy ustnej są obecnie lepiej poznane. I tak, rozwój próchnicy zębów jest związany z wieloma czynnikami, wśród których istotne znaczenie mogą mieć niektóre bakterie znane jako kariopatogeny. Dotyczy to głównie gatunków Streptococcus zwłaszcza z grupy mutans (głównie S.mutans i S.sobrinus), Lactobacillus spp. i Actinomyces spp. [11, 20, 21, 30, 33, 44, 52, 54]. Ogniska próchnicy zębów są wynikiem demineralizacji szkliwa a później zębiny przez kwasy produkowane z cukrów wchodzących w skład pokarmów przez bakterie tworzące płytkę nazębną naddziąsłową. Choroby przyzębia są przewlekłym stanem zapalnym, które podzielono na dotyczące tylko dziąseł (gingivitis) oraz zapalenie przyzębia (periodontitis) obejmujące leżące głębiej tkanki podporowe zęba, takie jak więzadło zębowe i kość wyrostka zębodołowego [5, 20, 21, 33, 46, 54, 56, 60]. Zapalenie dziąseł (gingivitis) jest nieswoistą reakcją na wzrost liczby bakterii (zarówno Gram-dodatnich jak i Gram-ujemnych) w/lub pod bruzdą dziąsłową [3, 20, 33, 54, 56]. Natomiast periodontitis jest związane z namnażaniem się pewnych gatunków bakterii Gram-ujemnych w bruzdach dziąsłowych. Efektem jest tworzenie się kieszonki przyzębnej, co sprzyja jeszcze większemu gromadzeniu się bakterii oraz powoduje zmianę składu mikrobiota [4, 21, 33, 49, 50, 54, 64]. Płytka naddziąsłowa (biofilm) u ludzi ze zdrowymi dziąsłami składa się z kilku kilkunastu (1-20) warstw komórek ziarniaków Gram-dodatnich (Streptococcus mutans, S. mitis, S. sanguis, S. oralis, Rothia dentocariosa) oraz Gram-dodatnich pałeczek (Actinomyces viscosus, A. israelii, A. gerencseriae, Corynebacterium spp.) i nielicznych ziarniaków Gram-ujemnych (Veillonella parvula, Neisseria spp.) [33, 44, 52, 54, 56]. Klinicznie jawne zapalenie dziąseł (gingivitis) wykazuje związek z rozwojem płytki 532

3 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna nazębnej o bardziej złożonej budowie. Liczba warstw komórek jest większa ( ), z lokalizacją bakterii zależną od ich metabolizmu oraz tolerancji tlenu; oprócz bakterii wymienionych powyżej, występują w większej liczbie ziarniaki Gram-ujemne oraz pałeczki, w tym także beztlenowe (Fusobacterium nucleatum, Campylobacter gracilis, Tannerella forsythia, Capnocytophaga spp.). Gatunki bakterii mogą się różnić zależnie od lokalnych warunków środowiskowych [4, 20, 33, 54, 67]. W połowie lat 60 ubiegłego wieku Löe i wsp. [43] wykazali istnienie związku pomiędzy płytką nazębną i zapaleniem dziąseł. Jednak koncepcja infekcyjnej etiologii zapalenia tkanek przyzębia była niezgodna z postulatami Kocha, które nie wyjaśniały złożonych zjawisk związanych z powstawaniem i progresją choroby przyzębia. W rzeczywistości to właśnie biofilmy, które są wspólnotą bakterii i reagują na zmiany środowiska jako zespół, są czynnikiem etiologicznym takich stanów chorobowych jamy ustnej jak próchnica zębów, choroba przyzębia czy zapalenie związane z obecnością implantu [11, 12, 20, 33, 54]. Początkowo dominowała teoria nieswoistej płytki nazębnej, jednak później wykazano, że biofilmy różnią się od siebie, i że tylko selekcja określonych gatunków bakteryjnych może prowadzić w określonych okolicznościach do rozwoju choroby [33, 54, 61-63, 65]. Socransky [62] dokonał modyfikacji postulatów Kocha, które jako teoria zarazka mają dotąd zastosowanie do wielu chorób infekcyjnych (czynnik zakaźny musi być wyizolowany od każdego chorego i namnożony w czystej hodowli oraz po izolacji musi być zdolny do wywołania zakażenia u zwierzęcia doświadczalnego i ten sam patogen musi być wyizolowany od zakażonego zwierzęcia) [54, 76], gdyż zidentyfikował grupę beztlenowych bakterii Gram-ujemnych zdolnych do wywoływania choroby przyzębia [61, 63]. Teoria zarazka Kocha uwzględniająca tylko jeden czynnik infekcyjny została przeciwstawiona teorii wspólnoty (ang. community theory ) uwzględniającej warunki panujące w biofilmie i obecne w nim bakterie, które wykazują odmienne cechy od swoich odpowiedników planktonicznych bytujących w środowisku, na co wskazywali również inni [11, 12, 20, 33, 54]. Badania na zwierzętach oraz badania reakcji odpornościowych gospodarza potwierdziły hipotezę istnienia grupy współdziałających bakterii [62]. Wiele spośród tych bakterii to pospolite komensale jamy ustnej, które mogą wykazywać chorobotwórczość (zjadliwość, patogenność) w przypadku kolonizacji wrażliwego gospodarza lub też na skutek pewnych zmian w środowisku jamy ustnej. Zmiany środowiskowe mogą dotyczyć składu substancji odżywczych, zmiany składu bakterii we wspólnocie (biofilmie) związane ze zjawiskiem koadhezji, koagregacji czy komunikacji pomiędzy różnymi gatunkami [11, 13, 33, 35, 52]. Aktualnie wiadomo, że tworzenie i struktura biofilmu podlega ścisłej genetycznej regulacji uzależnionej od aktywności systemów ang. quorum sensing (wyczuwania liczebności) [11, 18, 20, 33]. Płytka nazębna (biofilm) chroni bakterie przed działaniem układu odpornościowego gospodarza oraz utrudnia dostęp antybiotyków i innych czynników antybakteryjnych do komórek wchodzących w skład tej struktury. W obrębie biofilmu mogą być dokonywane zmiany w genomach bakteryjnych poprzez przekazanie genów w procesie transformacji pomiędzy komórkami [11, 20, 33, 35]. Biofilmy bakteryjne i rozwój choroby przyzębia Przekształcanie zapalenia dziąseł w perio- 533

4 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., dontitis nie zachodzi automatycznie u każdego pacjenta i w każdym miejscu, lecz jest uzależnione od trzech głównych czynników: wrażliwości organizmu gospodarza, obecności bakterii patogennych i obecności bakterii ochronnych [33]. Teoretycznie choroba może rozwinąć się wtedy, gdy bakterie potencjalnie patogenne namnożą się i spadnie liczba bakterii wykazujących korzystne działanie na organizm gospodarza. Bakterie mogą chronić gospodarza poprzez bierne zasiedlanie niszy ekologicznej, która może być skolonizowana przez bakterie chorobotwórcze lub też poprzez hamowanie adhezji, namnażania się i wytwarzania czynników zjadliwości (antagonizm metaboliczny lub bezpośrednia inaktywacja tych substancji) [11, 33, 54]. Dla przykładu produkcja nadtlenku wodoru przez niektóre gatunki Streptococcus (S.sanguinis, S.uberis) lub Actinomyces (A.viscosus, A.naeslundii) hamuje wzrost Aggregatibacter actinomycetemcomitans (znany jako Actinobacillus actinomycetemcomitans), chroniąc tym samym organizm gospodarza przed patogennym działaniem bakterii z tego gatunku [33]. Socransky i wsp. [61] stosując metody hybrydyzacji DNA i sondy genetycznej zbadali przebieg kolonizacji płytki poddziąsłowej i wykryli współdziałanie różnych gatunków bakterii, które zaliczyli do kompleksów (skupisk) zależnie od wymogów odżywczych i zapotrzebowania na tlen; do żadnej grupy nie zaliczono szczepów z gatunków Actinomyces viscosus, Selenomonas noxia i A. actinomycetemcomitans serotypu b. Opisano także wpływ każdej grupy na inne oraz ich związek z chorobami przyzębia. Grupa żółta i zielona występuje u pacjentów z płytkimi kieszonkami (PD<3mm), podczas gdy pomarańczowa i czerwona u pacjentów ze zmianami bardziej zaawansowanymi. Bakterie z grupy czerwonej występują rzadko pod nieobecność grupy pomarańczowej. Częściej obserwowane jest współwystępowanie grupy żółtej i zielonej, zaś grupa purpurowa występuje najczęściej pojedynczo. Gatunki należące do poszczególnych kompleksów są blisko ze sobą związane, w większości przypadków okolice jamy ustnej są zasiedlone przez wszystkie gatunki z grupy lub przez żaden; rzadko izoluje się jeden gatunek lub dwa, co potwierdza teorię o współdziałaniu bakterii ( teoria wspólnoty ) [12, 20, 33, 61, 64]. Zrozumienie związków pomiędzy bakteriami wchodzącymi w skład płytki poddziąsłowej może być przydatne w profilaktyce lub leczeniu chorób przyzębia, gdyż wpływając na jeden gatunek bakterii możemy zadziałać na całą grupę i w konsekwencji wpłynąć na proces kolonizacji bakterii z innych grup [33, 54, 64]. Biofilmy występujące u pacjentów z chorobą przyzębia charakteryzują się złożoną wielowarstwową budową. Skład populacji bakteryjnej w czynnej, agresywnej fazie choroby różni się od składu w okresie remisji, co potwierdza teorię swoistości płytki patogennej; dominacja bakterii z gatunków Tannerella forsythia, Treponema denticola, Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia i Campylobacter rectus wiąże się z większą głębokością kieszonek przyzębnych (PD>4mm) oraz krwawieniem przy badaniu sondą (BOP; bleeding on probing). Oprócz wymienionych gatunków obecność innych beztlenowych bakterii Gram-ujemnych jak Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Fusobacterium nucleatum, Eikenella corrodens oraz Gram-dodatnich ziarniaków beztlenowych Micromonas micros (znany jako Peptostreptococcus micros) i Streptococcus intermedius koreluje z głębokością kieszonek przyzębnych oraz większym prawdopodobieństwem utraty przyczepu (ang. attachment loss) [9, 28, 31, 33, 42, 46, 54, 62, 534

5 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna 64, 73]. Złożone mechanizmy biologiczne zachodzące w biofilmach mogą mieć związek ze skomplikowanym, często cyklicznym przebiegiem choroby przyzębia, odznaczającym się krótkimi okresami zaostrzeń, po których występują dłuższe okresy remisji [3, 33, 54, 62, 63, 65]. Nieciągły przebieg choroby potwierdza koncepcję, że rozwój choroby przyzębia zależy od selekcji określonych gatunków bakteryjnych wchodzących w skład wspólnoty, a nie od samej tylko obecności biofilmu [33, 54, 61, 64, 73]. Cykliczny przebieg choroby wiąże się również z różnymi stanami zapalenia, które mogą być przewlekłe lub podostre a nawet ostre [20, 33, 56, 64, 73]. Gromadzenie się płytki nazębnej prowadzi do rozwoju zapalenia dziąseł, jednak rozwój choroby przyzębia jest uzależniony zarówno od właściwości organizmu gospodarza jak i obecności bakterii patogennych określanych jako periopatogeny lub periodontopatogeny [4, 5, 9, 33, 35, 42, 47, 54, 64, 73]. Wydaje się, że periodontitis nie jest jedną chorobą, a raczej zespołem zmian patologicznych o podobnym przebiegu i objawach [21, 33, 46, 73]. Od 1999 roku zmieniona została klasyfikacja chorób przyzębia na aggresive periodontitis (zamiast early onset periodontitis ) i chronic periodontitis (zamiast adult periodontitis ) [5]. Tak więc zarówno wiek jak i czynniki mikrobiologiczne nie są obecnie kryteriami klasyfikacyjnymi periodontitis, a raczej obraz kliniczny i badania laboratoryjne umożliwiają odróżnienie obu wymienionych postaci, tj. agresywnego i przewlekłego zapalenia przyzębia. W przebiegu choroby przyzębia można wyróżnić fazę aktywnej i nieaktywnej destrukcji tkanek, co stanowi odzwierciedlenie działania bakterii oraz układu immunologicznego gospodarza [21, 64, 73]. Biorąc pod uwagę częstość izolacji z ognisk chorobowych uważa się obecnie, że dominującym czynnikiem etiologicznym wcześnie rozpoczynającej się choroby przyzębia jest A.actinomycetemcomitans [2, 5, 31, 33, 40, 54, 71, 72]. Grupa około 10 gatunków bakteryjnych, wśród których znajdują się Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia, Fusobacterium nucleatum, Prevotella intermedia i Treponema denticola odpowiada za najczęściej występującą chorobę przyzębia u dorosłych [5, 33, 64, 73]. Gatunki te w beztlenowym zakażeniu mieszanym współdziałają ze sobą wywołując chorobę [27, 73]. Do namnożenia się periopatogenów, które zastępują bakterie komensalne, może dochodzić na drodze zmiany warunków środowiskowych (ph, potencjał oksyredukcyjny, dostępność substancji odżywczych) w jamie ustnej na skutek interakcji bakteryjnych lub gromadzenia się płytki nazębnej (biofilmu), spadku liczby korzystnie działających bakterii, produkujących substancje inhibitorowe (interakcje bakteryjne lub leczenie antybiotykami) oraz zmniejszenia odporności organizmu człowieka [11, 21, 33, 54, 64]. Przewlekłe zapalenie przyzębia jest chorobą infekcyjną prowadzącą do powolnej lub średnio szybkiej utraty przyczepu oraz kości. Występuje głównie u ludzi dorosłych w postaci zlokalizowanej lub uogólnionej, może zdarzać się także u dzieci i młodzieży [5]. Czynnikami predysponującymi są palenie tytoniu, stres oraz miejscowe (związane z zębami lub jatrogenne) lub ogólnoustrojowe (cukrzyca, zakażenie wirusem HIV) stany nasilające uszkadzające działanie drobnoustrojów [5, 25, 33, 38, 42, 46, 47, 73]. Agresywne zapalenie przyzębia to choroba infekcyjna charakteryzująca się szybką utratą przyczepu i szybkim niszczeniem kości u ludzi bez innych chorób, często występuje rodzinnie. Podobnie jak w przypadku przewlekłego 535

6 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., zapalenia przyzębia wyróżnia się postać miejscową i uogólnioną agresywnej paradontozy [2, 5, 33, 40, 72]. Zlokalizowane agresywne periodontitis (ang. LAP; localised aggressive periodontitis), wcześniej znane jako LJP lub JP (ang. localised juvenile periodontitis) wywoływane jest głównie przez Aggregatibacter actinomycetemcomitans [2, 5, 18, 31, 33, 40, 54, 64, 72]. W większości krajów świata jest to patogen oportunistyczny, tylko u młodocianych pochodzenia afrykańskiego jest patogenem egzogennego pochodzenia. Klon JP2 izolowany w około połowie rodzin z LAP jest z delecją 530bp w regionie promotora operonu leukotoksyny (LtxA). Wirulentny klon JP2 A. actinomycetemcomitans nie występował w populacjach kaukaskich krajów Europy Północnej. W tych populacjach kolonizacja była spowodowana przez różne inne klony bakterii tego gatunku [2, 31, 72]. Czynniki i mechanizmy wirulencji Aggregatibacter actinomycetemcomitans były przedmiotem intensywnych badań i niektóre wiadomości dotyczące etiopatogenezy w zapaleniu przyzębia uzyskano na poziomie oddziaływania molekularnego [2, 18, 31, 41, 53, 67]. Dotyczy to adhezyn i mechanizmu adhezji oraz inwazyjności, a także efektów działania endotoksyny (LPS) i egzotoksyn (leukotoksyna Ltx RTX i toksyna CDT). Gatunek ten został scharakteryzowany odrębnie jako modelowy dla przebiegu patogenezy zapalenia przyzębia inicjowanego przez te bakterie Leukotoksyna wytwarzana przez A. actinomycetemcomitans uszkadza błony komórkowe neutrofilów (PMN) i monocytów. Uszkodzenie tkanek gospodarza (i opóźnienie procesu gojenia się) wywoływane jest także przez epiteliotoksyny, fosfatazę kwaśną i zasadową, kolagenazę i czynnik hamujący fibroblasty. Bakterie tego gatunku wytwarzają czynniki mitogenne i szereg innych związków, które hamują proliferację fibroblastów dziąsłowych. Na komórkach znajduje się ponadto białko GroEL, które jest podobne do ludzkiego białka szoku cieplnego HSP [2, 66]. W surowicy pacjentów z periodontitis wykrywane są przeciwciała wobec białka GroEL, które krzyżowo reaguje z GroEL E.coli [66]. Proces inwazji do komórek tkanek przyzębia oraz komórek błony śluzowej policzka może przebiegać różnie w zależności od szczepów i zróżnicowanych receptorów eukariotycznych uczestniczących w stymulacji procesu internalizacji. W procesie tym mogą być zaangażowane receptory transferyny i receptory integrynowe. W procesie inwazji do komórek śródbłonka naczyń krwionośnych, mogą brać udział receptory PAF (ang. platelet-activating factor) rozpoznające antygeny z fosforylcholiną (PC), eksponowane na powierzchni komórek niektórych szczepów. W surowicy krwi pacjentów chorujących na LAP wykrywa się wyższe w stosunku do zdrowych osób stężenia przeciwciał przeciw fosforylcholinie [2]. Aggregatibacter actinomycetemcomitans Gatunek powszechnie znany jako Actinobacillus actinomycetemcomitans [31, 66, 76] wraz z gatunkami Haemophilus aphrophilus, H.paraphrophilus i H.segnis ostatnio (2006 r.) reklasyfikowano do nowego rodzaju Aggregatibacter z trzema gatunkami takimi jak: A. actinomycetem-comitans, A. aphrophilus i A. segnis [48]. Bakterie należące do gatunku Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans) są pałeczkami Gram-ujemnymi, względnie beztlenowymi, z optymalnym wzrostem w warunkach zwiększonej zawartości (5-10%) CO 2 (bakterie kapnocytofilne). Charakteryzują się in vitro zdolnością przylegania do powierzchni szkła, plastiku i hydroksyapatytu [2, 31, 48, 71, 76]. Bakterie A. actinomycetemcomitans 536

7 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna nie wytwarzają przetrwalników i nie wykazują ruchu (brak rzęsek), ale są dzielone na sześć serotypów: a, b, c, d, e i f [2, 31, 48]. Szczególne znaczenie bakterii wiąże się z ich zdolnością przylegania (adhezji) do komórek nabłonkowych, do szkliwa zębów oraz do komórek innych gatunków zasiedlających jamę ustną, gdzie tworzą niezwykle stabilny biofilm. Zdolność do autoagregacji i tworzenia szorstkich kolonii jest uwarunkowana obecnością pęczka włókien (ang. bundled fibrilis). Włókno (fibryla) składa się z ułożonych równolegle fimbrii (pili), zbudowanych z 6,5 kda białka FLP-1 (ang. fimbrial low-molecular protein) [2, 31]. Wykryto geny tad (ang. tight adherence) wchodzące w skład 15kb operonu złożonego z 14 genów (flp-1-flp-2-tad V-rcp CAB-tad ZABCDEFG) warunkujących proces biogenezy fibryli, pełniących istotną rolę w procesie adhezji. Wśród tych genów znajdują się geny rcpa i rcpb występujące tylko w szorstkich koloniach, które kodują białka błony zewnętrznej OMP (ang. outer membrane proteins), podobne do białek aparatu sekrecji typu III innych bakterii Gram-ujemnych. Większość białek Tad zawiera domeny transbłonowe; białka te prawdopodobnie są integralnymi białkami błonowymi. Tad A (47 kda) jest zakotwiczone w błonie cytoplazmatycznej. Wytwarzanie biofilmu związane z przyleganiem do powierzchni abiotycznych odbywa się poprzez fibryle. Macierz (matrix) biofilmu w 90% utworzona jest przez główny składnik, który jest liniowym polimerem N-acetylo-Dglukozaminy (PGA), w którym poszczególne cząsteczki glukozaminy są połączone wiązaniem β [2, 31, 71]. W genomie zidentyfikowano zespół czterech genów homologicznych do genów Escherichia coli pgaabcd, których aktywność jest niezbędna do wytwarzania zewnątrzkomórkowego polisacharydu. Egzopolisacharyd jest istotny dla przyłączania się komórek do podłoża. Odgrywa też dużą rolę w agregacji komórek wewnątrz biofilmu i ich odłączaniu się od tej struktury; PGA stanowi fizyczną i/lub chemiczną barierę do kontaktu z czynnikami zewnętrznymi. PGA (liniowy polimer N-acetylo-D-glukozoaminy) jest substratem dla dispersyny B (DspB) o aktywności hydrolazy glikozylowej (białko DspB jest kodowane przez gen dspb). Białko DspB hydrolizuje wiązanie β, co powoduje odłączenie fragmentów biofilmu i jego rozprzestrzenienie. Populacje przyłączonych w postaci biofilmu komórek bakterii podlegają nieustannym zmianom takim jak metabolizm, tempo wzrostu, morfologia, wytwarzanie czynników wirulencji, oporność na różne związki chemiczne i inne. W biofilmie występuje kooperacja (m.in. w zwalczaniu mechanizmów obronnych gospodarza) oraz współzawodnictwo (m.in. o przyłączenie do tego samego receptora), a także komunikacja poprzez zjawisko quorum sensing (system wyczuwania liczebności) [2, 11, 20, 31]. Komunikacja poprzez system quorum sensing polega na kontroli ekspresji genów zależnej od wyczuwania w otoczeniu gęstości komórek własnego lub innych gatunków bakterii. Mechanizm przekazywania sygnału między bakteriami opiera się na produkcji, wydzielaniu i detekcji zewnątrzkomórkowych cząsteczek sygnalnych o różnorodnej budowie chemicznej, określonych mianem autoinduktorów (AI) [11]. Gen luxs, kodujący kluczowy dla wytwarzania AI-2 enzym, zidentyfikowano w komórkach A. actinomycetemcomitans, gdzie uczestniczy w gospodarce jonów żelaza. AI-2 jest wyczuwany przez szczepy Porphyromonas gingivalis gatunek odpowiedzialny również za indukcję periodontitis; w tym przekazaniu uczestniczy sensorowa ki- 537

8 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., naza ArcB [2, 31]. Oprócz białka fimbrii Flp-1 (6,5 kda) w fibrylach bakterie A. actinomycetemcomitans zawierają zewnątrzkomórkowe białko AaE (90 kda) należące do klasy autotransporterów (V typ sekrecji) z sekwencją sygnałową kotwiczoną w błonie komórki przez C-końcową domenę. Unieczynnienie genu aae powoduje obniżenie adhezji do komórek nabłonkowych policzków i dziąseł. Białko Aae jest celem działania laktoferyny, która usuwa to białko z powierzchni komórki, przez co jest zmniejszone przyleganie bakterii [2, 31]. Komórki A. actinomycetemcomitans charakteryzują się zdolnością adhezji do glikoprotein macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) tkanki łącznej, dzięki obecności 11 różnych adhezyn warunkujących wiązanie do kolagenu i fibronektyny (szczep SUNY 465). Proteina EmaA (ang. extracellular matrix protein, adhesin, 201 kda) zlokalizowana w błonie zewnętrznej pośredniczy w adhezji do kolagenu. Należy także do białek autotransporterów (typ V) i jest podobna do białka YadA Yersinia enterocolitica (rodzina białek Oca) wiążącego kolagen [2, 31]. Adhezja/inwazyjność Aggregatibacter actinomycetemcomitans może być związana z proteinami powierzchniowymi Api, które biorą udział w procesie internalizacji patogenu [2, 31]. W szczepie Y4 (serotyp b) zidentyfikowano 6 białek błony zewnętrznej, z których białko Omp100 jest immunogenną proteiną o strukturze podobnej do YadA Yersinia. Białko Omp100, o sekwencji aminokwasowej podobnej do występujących u innych bakterii, bierze udział w procesie adhezji oraz inwazyjności zależnej od przemian aktyny. Dodatkowo, poprzez wiązanie czynnika H surowicy warunkuje oporność patogenu na działanie czynników dopełniacza; indukuje wytwarzanie cytokin prozapalnych [2, 31, 67]. Unieczynnienie genu omp100 lub poddanie komórek działaniu swoistych przeciwciał anty-omp100 powoduje obniżenie poziomu inwazyjności do około 50% [2]. Inwazyjność i proces inwazji jest wieloetapowy, wymaga syntezy de novo białek w obu typach komórek i obejmuje: pobranie patogenu na drodze endocytozy, ucieczkę z wakuoli, namnażanie się w cytoplazmie komórki gospodarza, wydostanie się z komórki gospodarza i rozprzestrzenianie się do sąsiednich komórek. Przebieg procesu internalizacji jest bardzo zbliżony do poznanego u enteropatogenów z rodzaju Shigella i gatunku Listeria monocytogenes. Nie zidentyfikowano dotąd enzymów odpowiedzialnych za lizę błony wakuoli, które są znane u innych bakterii (m.in. hemolizyny lub fosfolipaza C) [2]. W cytoplazmie komórki gospodarza namnażanie się jest 7,5 razy szybsze niż in vitro. Komórki zakażone Aggregatibacter actinomycetemcomitans ulegają ostatecznie apoptozie, co może być przyczyną rozwoju choroby przyzębia. Apoptoza komórek indukowana przez leukotoksynę (LtxA), warunkowana jest stymulacją receptora LFA-1 i wzmacniana stymulacją TNFα i IL-1 [2, 31]. Niskie stężenie LtxA powoduje degranulację neutrofilów i zahamowanie fagocytozy, z uwolnieniem metaloproteinazy białka degradującego kolagen. Aktywność leukotoksyny może być hamowana poprzez degradację przez inne periopatogeny m.in. Porphyromonas gingivalis, Prevotella intermedia i Prevotella nigrescens. Leukotoksyna (LtxA) wytwarzana przez Aggregatibacter actinomycetem-comitans jest związana z osłoną komórkową i może być uwolniona pod wpływem RNazy i DNazy oraz składników surowicy ludzkiej. LtxA należy do rodziny RTX toksyn, podobnych do występujących u innych bakterii Gram-ujemnych 538

9 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna [2, 31]. Toksyna LtxA powoduje lizę wielojądrzastych leukocytów (PMN; neutrofile), monocytów i limfocytów T człowieka i niektórych naczelnych poprzez swoiste działanie, tj. rozpoznawanie β-2-integrynowego receptora LFA-1 (ang. lymphocyte function-associated antigen). Wiązanie LtxA do komórek docelowych ulega zahamowaniu po działaniu przeciwciał anty-cd18 i anty-cd11a (dwie podjednostki LFA-1) [2]. Toksyna ma znaczenie w rozwoju objawów chorobowych, gdyż może dyfundować z biofilmu tworzonego przez ten periopatogen. Toksyna CDT (ang. cytolethal distending toxin) jest inną niż LtxA toksyną A. actinomycetemcomitans, która powoduje zatrzymanie cyklu komórkowego wrażliwych komórek eukariotycznych w fazie G2, co prowadzi do ich śmierci (apoptoza). Toksyny z tej grupy wytwarzane są m.in. przez E.coli, Shigella, Campylobacter, Helicobacter pylori [2, 31]. Toksyna CDT może być zaangażowana w proces osteoklastogenezy wpływając na szlak zależny od RANKL/RANK [2, 31, 53]. Osteoklasty (komórki kościogubne) kontrolują proces niszczenia/resorpcji kości. Dwie główne cząsteczki regulują tworzenie osteoklastów i proces resorpcji kości: RANKL (ang. receptor activator of NF K B ligand) i OPG (ang. osteoprotegerin) z rodziny TNF. Pierwszy indukuje różnicowanie i aktywację osteoklastów, a drugi blokuje ten proces. CDT stymuluje wytwarzanie RANKL przez fibroblasty oraz komórki więzadeł, a więc jest istotnym czynnikiem wirulencji, zdolnym do indukcji zaniku tkanki kostnej [2, 31, 34, 53]. Rossa i wsp. [53] wykazali, że LPS znacząco podnosił poziom RANKL w komórkach więzadła przyzębia na modelu mysim poprzez p38 MAPK (ang. mitogen-activated protein kinase) jako receptorowy aktywator jądrowego czynnika K B. Lipopolisacharyd (LPS) A. actinomycetemcomitans stymuluje układ immunologiczny poprzez kompleks receptorowy komórki gospodarza TLR 4/ CD14/ MD2 [2, 23, 31, 34, 67], podobnie jak LPS innych bakterii Gramujemnych. Ostatnio wykazano, że po stymulacji przez A.actinomycetemcomitans na komórkach nabłonka dziąsła mogą być obecne różne inne receptory TLR takie, jak: 1, 2, 3, 6, 8, 9 i 10 [41]. Komórki nabłonkowe, fibroblasty i makrofagi wydzielają mediatory prozapalne, które uczestniczą w modulacji destrukcji tkanek przyzębia. Tanabe i wsp. [67] wykazali, że LPS może indukować odpowiedź tolerancyjną w makrofagach, które wydzielają TNF-α i IL- 1β oraz enzym metyloproteinazę 9 degradujący tkankę. Ten fenomen może odgrywać rolę w modulacji odpowiedzi zapalnej gospodarza i progresji periodontitis. Czynniki wirulencji u wybranych periopatogenów Czynniki zjadliwości (wirulencji) występują również u innych periodontopatogenów, które ułatwiają bakteriom kolonizację, adhezję i namnażanie się, chroniąc przed lub zmniejszając skuteczność mechanizmów obronnych gospodarza na drodze uszkodzenia i mechanizmami obronnymi opóźnienia gojenia się tkanek. W czasie infekcji czynniki zjadliwości mogą działać samodzielnie lub w skojarzeniu. Do najważniejszych czynników zjadliwości periopatogenów zaliczane są: adhezyny, lipopolisacharydy (LPS), hemolizyny, proteinazy oraz pęcherzyki błony zewnętrznej [11, 21, 32, 33, 54, 55, 73, 77]. Adhezja i kolonizacja u wielu bakterii związana jest z występowaniem fimbrii (pili), a upośledzenie działania mechanizmów obronnych ma miejsce dzięki różnym czynnikom takim jak: proteazy bakteryjne, które hamują chemotaksję leukocytów wielojądrzastych 539

10 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., (PMN) i proteazy rozkładające immunoglobuliny IgA1 i IgG; otoczki, które maskują LPS i zwiększają oporność na fagocytozę; nadtlenki wytwarzane przez bakterie hamujące czynność PMN i lotne kwasy tłuszczowe hamujące proliferację limfocytów B i T [11, 33, 54]. Bakterie wytwarzające także toksyny niszczące tkankę kostną, czynniki mitogenne, cytokinę monocytarną, fosfolipazę A, lotne związki siarki, amoniak i kwas masłowy, które hamują proliferację fibroblastów dziąsłowych [7, 18, 20, 33, 35, 55, 73]. Porphyromonas gingivalis, podobnie jak Treponema denticola i Tannerella forsythia występują w kompleksie czerwonym bakterii, który odpowiada za objawowe zakażenie przyzębia u dorosłych [14, 61, 64]. Gatunek ten był najczęściej badany na występowanie czynników zjadliwości (głównie proteazy) i jako pierwszy miał zseksencjonowany genom o wielkości 2,4 Mb [18]. Wśród 200 projektów genomowych bakterii, co najmniej 10 z nich dotyczyło bakterii jamy ustnej. Wiedza ta jest wykorzystywana do badania konsorcjów bakteryjnych i ich znaczenia w patogenezie chorób jamy ustnej i/lub zakażeń ogniskowych [9, 16, 18, 34, 55, 59]. Ostatnio wykazano, że aktywacja nabytej odporności przez Porphyromonas gingivalis redukuje zmiany w kości i resorpcję [9]. Prevotella intermedia zawiera szereg czynników wirulencji jak aktywność hemolityczna dzięki wiązaniu hemoglobiny. Interesujące jest, że kliniczne izolaty zarówno z jamy ustnej jak i z innych ognisk są oporne na antybiotyki; są sugestie, że mogą być potencjalnym źródłem rozsiewu oporności na antybiotyki β-laktamowe wśród innych gatunków bakterii jamy ustnej [18-20, 55, 64]. Liczne badania dotyczące wirulencji periopatogenów były prowadzone jednak na szczepach planktonicznych, tj. pojedynczych gatunkach i na zwierzęcych modelach doświadczalnych. Natomiast pozyskiwane hodowle izolatów klinicznych z próbek płytki nazębnej czy z innych lokalizacji infekcji w jamie ustnej niekoniecznie określa rzeczywisty czynnik choroby przyzębia, która nie jest wywoływana przez jeden gatunek bakterii, ale najczęściej przez kompleksy gatunków bakteryjnych. Choroba przyzębia bez cech patognomonicznych charakteryzuje się objawami choroby zakaźnej raczej jako wynik działania obronnego organizmu niż bezpośredniego uszkadzającego działania bakterii. Objawy wywołane przez jeden z wielu różnych gatunków bakteryjnych jako zakażenie mieszane czy rzeczywiście jest to indukcja choroby przez wspólnotę, tj. płytkę nazębną (bakteryjną) określoną jako biofilm. Dane uzyskane w ostatnich latach wskazują na uniwersalną hipotezę istotną dla wielu chorób kwalifikowanych do grupy chorób przewlekłych. Hipoteza ta zakłada, że u podstaw przewlekłych chorób zapalnych leżą mutacje pojedynczych lub wielu genów prowadzących do zmienionej odpowiedzi immunologicznej w obrębie wybranego narządu, dotyczącej drobnoustrojów stanowiących mikrobiota organizmu. Mechanizmy chorób przewlekłych zapalnych takich jak przewlekłe zapalenie jelit, łuszczyca i choroby przyzębia są podobne i polegają na zaburzeniach apoptozy, funkcji barier błony śluzówej i skóry, odporności wrodzonej i sygnalizacji w zakresie wytwarzania cytokin. W zapaleniu przyzębia nieznane czynniki genetyczne determinują zmienioną reaktywność komórek prezentujących antygen, który w większości jest lipopolisacharydem (LPS) będącym składnikiem ścian bakterii Gramujemnych z grupy periopatogenów, takich jak Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Porphyromonas gingivalis, Tannerellla forsy- 540

11 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna thia, Prevotella intermedia i innych. Rola odpowiedzi genów na stres, quorum sensing i innych może w przyszłości być uwzględniana w modulacji odpowiedzi gospodarza i zaprojektowana jako nowa strategia usuwania biofilmów, nazywana lekami antypatogennymi (ang. antipathogenic drugs ) [11]. Nowa terapeutyczna strategia może dotyczyć manipulacji odpowiedzi immunologicznej m.in. poprzez hamowanie RANKL (leczenie resorpcji kości) [68]. Osobnicza wrażliwość gospodarza jest uważana za najważniejszy czynnik w rozwoju choroby przyzębia [9, 15, 23, 47, 51, 59, 68, 73]. Zaburzenia odporności gospodarza są czynnikami odpowiedzialnymi za powstanie i obraz kliniczny choroby przyzębia. Oprócz podstawowych czynników, którymi są periopatogeny, również inne czynniki wymieniane są jako ważne w rozwoju zapalenia przyzębia m.in. wspomniane wyżej czynniki genetyczne oraz wiek, palenie tytoniu, stany stresowe, cukrzyca, czynniki miejscowe i ogólnoustrojowe [47, 51, 59, 73]. Niektóre z tych czynników kwalifikowane są do grupy czynników predysponujących (palenie tytoniu, stres, cukrzyca, zakażenie HIV, inne) lub czynników ryzyka [38, 45, 51, 59]. Zapalenie (inflammatio) Zapalenie lub reakcja zapalna jest uporządkowanym, nieswoistym procesem, rozwijającym się miejscowo w tkance unaczynionej pod wpływem czynnika uszkadzającego. Reakcja zapalna określana jest też obronną odpowiedzią organizmu na czynniki uszkadzające chemiczne lub fizyczne oraz biologiczne, do których należą zakażenia drobnoustrojowe [23, 73, 76]. Czynniki mogą być egzogennego lub endogennego pochodzenia; wywoływane przez własną komensalną lub oportunistyczną florę bakteryjną, w tym występującą w jamie ustnej. Klasyczne objawy kliniczne zapalenia to historyczny kwintet doskonale znany lekarzom każdej specjalności i lekarzom dentystom: calor (ciepło), dolor (ból), tumor (obrzęk), rubor (zaczerwienienie) i functio laesa (upośledzenie czynności) [23, 73]. Zespół objawów towarzyszących reakcji zapalnej ma na celu szybkie i selektywne zgromadzenie komórek zdolnych do usunięcia czynnika szkodliwego i rozpoczęcia naprawy powstałego uszkodzenia. Reakcja zapalna łączy się ze zmianami w naczyniach krwionośnych, takimi jak rozszerzenie naczyń, zwiększenie ukrwienia tkanki i zwiększenie przepuszczalności naczyń. Do uszkodzonej tkanki unaczynionej mogą przedostawać się różne białka osocza pełniące funkcje obronne, m.in. dopełniacz, immunoglobuliny odpornościowe (przeciwciała). Szczegółowe informacje na temat zapalenia i jego znaczenia pozytywnego i negatywnego dla organizmu człowieka zawarte są w podręcznikach specjalistycznych [23] lub opracowaniach monograficznych [46, 73]. Wzrost zainteresowania zagadnieniami związanymi z zapaleniem w ostatnich dekadach wynika z faktu, że etiologia wielu chorób ogólnoustrojowych wiąże się z niektórymi komponentami tego procesu [15, 21, 51, 56, 59, 73, 74]. Zakażenia tkanek przyzębia rozpatrywane są jako czynnik ryzyka rozwoju choroby wieńcowej, gdyż powstające mediatory zapalenia takie jak: czynnik martwicy nowotworów alfa (TNFα) i interleukina 1β (IL-1β) mogą inicjować powstawanie lub nasilać rozwój miażdżycy naczyń wieńcowych [15, 21, 73, 74]. Te dwie główne cytokiny prozapalne i/lub IL-6 są związane z indukcją procesu zapalnego przez LPS periopatogenów Gramujemnych bakterii obecnych w okolicach poddziąsłowych lub wnikających do krwi [15, 21, 59, 74, 77]. Zdolność niektórych bakterii takich jak 541

12 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., Porphyromonas gingivalis i Aggregatibacter actinomycetemcomitans do wnikania (inwazji) do komórek śródbłonka i migracja bakterii z kieszonek przyzębnych do krwi może być krytycznym mechanizmem w rozwoju choroby wieńcowej [15, 21, 59, 77]. U niektórych ludzi z nasilonym zapalnym fenotypem monocytarnym w obecności bakterii lub LPS rozwija się nadmierna reakcja zapalna; pacjenci z tej grupy są narażeni zarówno na rozwój miażdżycy jak i choroby przyzębia [15, 45, 46, 59, 73]. Istotne znaczenie w patogenezie periodontitis i aterosklerozy przypisywane jest krzyżowym reakcjom serologicznym (model mimikry molekularnej) między białkami wstrząsu cieplnego (HSP) człowieka i niektórych periopatogenów (GroEL A.actinomycetemcomitans, P.gingivalis) [2, 59, 66]. Mediatory zapalenia Cytokiny jako mediatory odpowiedzialne za aktywację i utrzymywanie się procesu zapalnego są głównym przedmiotem badań współczesnej periodontopatologii i innych dyscyplin klinicznych w medycynie. Na poziomie molekularnym i komórkowym proces zapalny charakteryzuje się obecnością nacieków komórkowych oraz wydzielaniem różnych cytokin. Współczesna koncepcja zakłada, że antygeny bakteryjne pochodzące z biofilmu pokrywającego powierzchnię błony śluzowej jamy ustnej, jelit, płuc i skóry wpływają na procesy odpowiedzialne za miejscową tolerancję i odpowiedź immunologiczną oraz odpowiedź ogólnoustrojową poprzez system przekazywania informacji, w skład którego wchodzą drogi zależne od czynnika jądrowego kappa beta (NF- K B), prowadzące do syntezy i uwalniania cytokin i chemokin, które wpływają na procesy zapalne: miejscowe oraz toczące się w odległych narządach [15, 23, 34, 51, 57, 68, 73]. Istnieją liczne dowody wskazujące na dominujące w przyzębiu fibroblasty dziąsłowe, które są zdolne do wytwarzania prostaglandyn, interleukin (IL-1β, IL-6, IL-8), czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α) oraz interferonu gamma (INF-γ) [15, 46, 51, 56, 59, 69, 73, 77]. Przypuszcza się, że wymienione mediatory wpływają na procesy zapalne nie tylko miejscowo, lecz również w narządach odległych. Badany jest udział bakterii jamy ustnej lub ich produktów (głównie LPS) w patogenezie m.in. blaszki miażdżycowej związanej z zawałem serca oraz związek pomiędzy mediatorami zapalenia zainicjowanymi przez periopatogeny a rozwojem chorób przewlekłych [8, 15-17, 34, 56, 59, 73, 74, 77]. Coraz więcej danych wskazuje na związek niektórych chorób przewlekłych (m.in. miażdżyca i cukrzyca) z zapaleniem dziąseł i przyzębia. Jak dotąd wykazano silny związek pomiędzy poziomem w surowicy krwi jednego z białek ostrej fazy białka C-reaktywnego (CRP) a zaawansowaniem chorób przyzębia [46, 51, 59]. CRP jest syntetyzowane głównie w wątrobie pod wpływem cytokin prozapalnych, takich jak IL-1α, IL-1β i IL-6 oraz TNF-α i TNF-γ. Podwyższony poziom CRP występuje też u osób z chorobami serca (CVD) i cukrzycą [15, 46, 51, 59, 73]. Istnieją liczne publikacje wskazujące na znaczenie w patogenezie choroby przyzębia różnych cytokin prozapalnych i przeciwzapalnych [10, 37, 46, 51, 59, 69, 70, 74] oraz innych mechanizmów takich jak antyoksydacyjne, w których główna rola w niszczeniu tkanek związana jest z reaktywnymi pochodnymi tlenu [39]. Nie bez znaczenia są zaburzenia czynnościowe granulocytów obojętnochłonnych w etiopatogenezie zapaleń przyzębia [37, 46, 51]. Różne cytokiny badano w związku z określeniem mechanizmu towarzyszącego uszkodzeniom dziąsła i tkanek przyzębia w ośrodku 542

13 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna warszawskim kierowanym przez prof. Renatę Górską [24-26, 29, 74, 75, 77] oraz w ośrodku wrocławskim pod kierunkiem prof. Marka Ziętka i prof. Tomasza Konopki [36, 37, 39]. Seymour i wsp. [58] badali komórkowe i molekularne mechanizmy w immunopatogenezie przewlekłej zapalnej choroby przyzębia z ukierunkowaniem na aktywację subpopulacji limfocytów T pomocniczych, Th1 i Th2. Te subpopulacje różnią się efektorowymi mechanizmami obronnymi ze względu na różne wydzielane cytokiny po aktywacji. Limfocyty subpopulacji Th1 wytwarzają głównie IL-2 i INF-γ, które aktywują makrofagi i limfocyty cytotoksyczne (wolny i słabo nasilony przebieg procesu zapalnego przyzębia). Limfocyty Th2 wydzielają IL-4, IL-5, IL-6, IL-10 i IL-13, cytokiny aktywujące limfocyty B w kieszonce przyzębnej, które wytwarzają przeciwciała. Odpowiedź humoralna może być przyczyną szybkiego przebiegu zapalenia w miejscach zaostrzenia choroby [23, 51, 58, 59, 70]. Wiench i wsp. [70] badali IL-1α, IL-1β, IL- 10 i IFN-γ w tkance dziąsłowej u osób ze zdrowym przyzębiem i w tkankach u osób z różnymi stadiami choroby przyzębia. Najwyższe stężenie IL-10 stwierdzili u pacjentów z przewlekłym zapaleniem przyzębia, niższe w grupach kontrolnych i najniższe w grupie chorych z zapaleniem dziąsła. Konopka i wsp. [36] uzyskał podobne wyniki podczas badania IL-10 w płynie kieszonki dziąsłowej i surowicy krwi. U pacjentów z chorobą przyzębia obserwowana była aktywacja limfocytów Th2 odpowiedź typu humoralnego [70]. Wysokie stężenie IL- 10 w tkance dziąsłowej i dodatnie korelacje ze wskaźnikami klinicznymi choroby przyzębia sugerują, że jest to jedna z przyczyn destrukcji jako uszkodzenie towarzyszące. U chorych z zapaleniem dziąseł obserwowano supresję Th2 przez cytokiny IL-2 i IFN-γ wytwarzane w tej fazie choroby przez Th1. Prawdopodobnie w tej fazie zapalenia dominują procesy zapalne komórkowe [58, 70]. IFN-γ był wykrywany w najwyższym stężeniu u chorych z zapaleniem dziąseł i ujemnymi korelacjami między wskaźnikami stanu klinicznego. Być może IFN-γ wykazuje ochronne działanie dla tkanek [70, 73, 77]. Zapalenie dziąseł jest odwracalną formą zapalenia, w którym uczestniczą głównie aktywowane limfocyty Th1, wytwarzające IFN-γ, który z kolei powoduje aktywację limfocytów supresorowych [56, 58, 73]. W zaawansowanej chorobie przyzębia, występuje przewaga komórek plazmatycznych wytwarzających przeciwciała. Cytokiny prozapalne (głównie IL-1 i IL-6) i odpowiedź ostrej fazy, zwłaszcza białko C-reaktywne (CRP), są markerami chorób przyzębia, a także związanymi z ostrymi zespołami wieńcowymi i cukrzycą [15, 46, 51, 59, 73, 74]. Adypocyty (komórki tłuszczowe) syntetyzują adipokiny, które podobnie jak cytokiny, mają dobrze określoną rolę w zapaleniu i odporności [51]. Adypocyty wytwarzają również białko CRP. Białko CRP jest bardzo czułym wskaźnikiem zapalenia, gdyż jego poziom bardzo szybko wzrasta (24-48 godz.) do wartości przekraczającej kilkadziesiąt razy zakres normy, zwłaszcza przy rozległych urazach, masywnych zakażeniach, martwicach narządowych, procesie nowotworowym, chorobach serca, w cukrzycy i w chorobie przyzębia [15, 23, 46, 51, 73]. Czynnik martwicy nowotworów (TNF; tumor necrosis factor) jest główną cytokiną wytwarzaną miejscowo w kieszonce przyzębnej w odpowiedzi na czynnik bakteryjny, która pogłębia proces zapalny i uczestniczy w mechanizmach prowadzących do destrukcji tkanek przyzębia [34, 46, 51, 68, 69]. Po indukcji chemokin i cząsteczek adhezyjnych leukocyty 543

14 M. L. Zaremba Czas. Stomatol., są przyciągane do szczeliny dziąsłowej, a następnie aktywowane są fibroblasty i osteoklasty, które uczestniczą w degradacji przyzębia (ozębnej) i tkanki kostnej. Poziom TNFα i jego receptorów p55 i p75, zwłaszcza p55, wzrasta lokalnie u pacjentów z zapaleniem przyzębia [69]. Nowa koncepcja patogenezy choroby przyzębia uwzględnia molekuły takie jak RANKL, RANK i OPG, jako kluczowe w regulacji procesu osteoklastogenezy, z których RANKL i osteoprotegeryna (OPG) są molekułami należącymi do rodziny TNF (ligand/ receptor) [34, 68]. Podsumowanie Liczne badania epidemiologiczne wskazują na powiązanie złego stanu zdrowia jamy ustnej z chorobami sercowo-naczyniowymi (CVD), złą kontrolą glikemiczną w cukrzycy i niską masą urodzeniową, łącznie z licznymi innymi chorobami m.in. takimi jak reumatyczne zapalenie stawów i osteoporoza [21, 38, 45, 59, 77]. Choroba przyzębia i zła higiena jamy ustnej stanowi poważny problem u pacjentów z obniżoną odpornością lub z innymi poważnymi i przewlekłymi stanami chorobowymi [33, 38, 45, 59]. Przewlekłe zapalne choroby przyzębia są szeroko rozprzestrzenione w świecie i są najczęściej występujące spośród chorób przewlekłych u ludzi [51, 59, 77]. Prawidłowa higiena jamy ustnej jest istotna dla dobrego zdrowia jamy ustnej i w tym kontekście kontrola płytki nazębnej ma fundamentalne znaczenie [33, 54, 57, 73]. Powszechne jednak występowanie chorób jamy ustnej wskazuje na brak właściwej kontroli płytki nazębnej [4, 33, 60, 73]. Biofilmy jamy ustnej powinny podlegać kontroli, gdyż zapobiegają próchnicy i gingivitis (kontrola płytki naddziąsłowej) oraz ryzyku i progresji choroby przyzębia, obniżają ryzyko bakteriemii i chorób ogniskowych oraz poprawiają ogólny stan zdrowia [21, 22, 59]. Badania stanu przyzębia i kontrola płytki poddziąsłowej połączona z profesjonalnym czyszczeniem i usuwaniem kamienia przynosi wymierne efekty zdrowotne, nie tylko estetyczne, ale jest kluczem dla jakości i długości życia [22, 57]. Komentarze takie jak Nie można mieć dobrego zdrowia ogólnego bez dobrego zdrowia jamy ustnej i Jama ustna jest częścią ciała (wg Seymour GJ, 2007) wskazują na powiązanie zdrowia jamy ustnej i całego organizmu [57]. Piśmiennictwo 1. Aas J A, Paster B J, Stokes L N, Olsen I, Dewhirst F E: Defining the normal bacterial flora of the oral cavity. J Clin Microbiol 2005, 43, 11: Affek K, Jagusztyn-Krynicka E K: Molekularna charakterystyka czynników wirulencji Actinobacillus actinomycetemcomitans. Post Mikrobiol 2007, 46, 2: Albandar J M, Kingman A, Brown L J, Löe H: Gingival inflammation and subgingival calculus as determinants of disease progression in early-onset periodontitis. J Clin Periodontol 1998, 25: Albandar J M, Rams T E: Global epidemiology of periodontal diseases: an overview. Periodontol , 29: Armitage G C: Development of a classification system for periodontal diseases and conditions. Ann Periodontol 1999, 4: Bartold P M, Gully N J, Zilm P S, Rogers A H: IdentificationofcomponentsinFusobacterium nucleatum chemostat-cuture supernatants that are potent inhibitors of human gingival fibroblast proliferation. J Periodontol Res 1991, 26: Bartold P M, Seymour G J, Cullinan M P, Westerman B: Effect of increased community 544

15 2009, 62, 7 Choroby przyzębia a odpowiedź zapalna and professional awareness of plaque control on the management of inflammatory periodontal diseases. Int Dent J 1998, 48 (Suppl. 1): Beck J, Garcia R, Heiss G, Vokonas P S, Offenbacher S: Periodontal disease and cardiovascular disease. J Periodontol 1996, 67: Behl Y, Siqueira M, Ortiz J, Li J, Desta T, Faibish D, Graves D T: Activation of the acquired immune response reduces coupled bone formation in response to a periodontal pathogen. J Immunol 2008, 181: Birkedal-Hansen H: Role of cytokines and inflammatory mediators in tissue destruction. J Periodontal Res 1993, 28: Bowden G H W, Hamilton I R: Survival of oral bacteria. Crit Rev Oral Biol Med 1998, 9, 1: Caldwell D E, Atuku E, Wilkie D C, Wivcharuk K P, Karthikeyan S, Korber D R, Schmid D F, Wolfaardt G M: Germ theory vs. community theory in understanding and controlling the proliferation of biofilms. Adv Dent Res 1997, 11, 1: Carlsson J: Bacterial metabolism in dental biofilms. Adv Dent Res 1997, 11: Cook G S, Costerton J W, Lamont R J: Biofilm formation by Porphyromonas gingivalis and Streptococcus gordonii. J Periodontal Res 1998, 33, 6: Davĕ S, Van Dyke T E: The link between periodontal disease and cardiovascular disease is probably inflammation. Oral Dis 2008, 14: Deshpande R G, Khan M, Genco C A:Invasion strategies of the oral pathogen Porphyromonas gingivalis: implications for cardiovascular disease. Inv Metastasis 1999, 18: Drangsholt M T: A new causal model of dental disease associated with endocarditis. Ann Periodontol 1998, 3: Duncan M J: Genomics of oral bacteria. Crit Rev Oral Biol Med 2003, 14, 3: Fosse T, Madinier I, Hitzing C, Charbit Y: Prevalence of beta-lactamase-producing strains among 149 anaerobic Gram-negative rods isolated from periodontal pockets. Oral Microbiol Immunol 1999, 14: Fux C A, Costerton J W, Stewart P S, Stoodley P: Survival strategies of infectious biofilms. Trends Microbiol 2005, 13, 1: Gendron R, Grenier D, Maheu-Robert L F: The oral cavity as a reservoir of bacterial pathogens for focal infections. Microb Infect 2000, 2: Gilbert P, McBain A, Sreenivasan P: Common therapeutic approaches for the control of oral biofilms: microbiological safety and efficacy. Clin Microbiol Infect 2007, 13 (Suppl. 4): Gołąb J, Jakóbisiak M, Lasek W (red.): Immunologia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Górska R, Kowalski J, Laskus-Perendyk A, Gregorek H, Madaliński K: Poziom cytokin przeciwzapalnych in situ w surowicy osób z zapaleniem przyzębia. Czas Stomatol 2001, 54, 12: Górska R, Kowalski J, Laskus-Perendyk A, Gregorek H, Madaliński K: The influence of selected risk factors on the clinical condition of patients with periodontal disease an evaluation of cytokine level in peripheral blood. Dent Med Probl 2002, 39: Górska R, Laskus-Perendyk A, Gregorek H, Madaliński K: Wpływ leczenia chirurgicznego choroby przyzębia na odpowiedź immunologiczną gospodarza mierzoną poziomem wydzielanych cytokin pro i przeciwzapalnych: IL-2, IL-4, IL-10, IFN-γ. Stomat Współcz 2002, 9: Grenier D, Mayrand D: Adult periodontitis: an ecological perspective of mixed infections. Trends Microbiol 1995, 3: Grossi S G, Zambon J J, Ho A W, Koch G, Dunford R G, Machtei E E, Nordeyrd O M, Genco R J: Assesment of risk for periodontal disease. I. Risk indicators for attachment loss. J Periodontol 1994, 65: