Wykorzystanie badań nad polimorfizmem genu IL-1 w stomatologii

Czas. Stomatol., 2007, LX, 1, 32-42 2007 Polish Stomatological Association http://www.czas.stomat.net Wykorzystanie badań nad polimorfizmem genu IL-1 w stomatologii The application of studies on IL-1 gene polymorphisms in dentistry Elżbieta Dybiżbańska, Nela Brodzikowska Z Zakładu Stomatologii Zachowawczej IS AM w Warszawie Kierownik: prof. dr hab. E. Jodkowska Streszczenie Cel pracy: omówiono obecny stan wiedzy dotyczący roli polimorfizmów genów kodujących produkcję IL-1α i IL-1β w przewlekłym i agresywnym zapaleniu przyzębia. Zwrócono uwagę na rolę IL-1 w patomechanizmie zapalenia przyzębia i na znaczenie testu genetycznego, oceniającego występowanie złożonego genotypu IL-1A -889 *2-IL-1B +3953 *2 jako czynnika ryzyka występowania ciężkiego zapalenia przyzębia. Opisano także na podstawie piśmiennictwa wyniki badań epidemiologicznych wykonane w różnych krajach, które wykazały obecność genotypu IL-1(+) u około jednej trzeciej osób rasy kaukaskiej. Zaobserwowano związek pomiędzy obecnością tego genotypu u pacjentów nieleczonych, a zwiększoną głębokością kieszonek przyzębnych oraz utratą przyczepu łącznotkankowego i kości. Podsumowanie: badania oceniające wpływ genotypu IL-1 na wydzielanie cytokin przez różnego typu komórki gospodarza nie dały dotychczas jednoznacznych wyników, zaś mechanizmy poprzez które genotyp dla IL-1 wpływa na stan przyzębia nie został ostatecznie wyjaśniony. Wydaje się, że genotyp dla IL-1 może być jednym z wielu często występujących polimorfizmów genetycznych przyczyniających się do zwiększenia podatności na chorobę. Poznanie innych polimorfizmów genów regulujących odpowiedź immunologiczno-zapalną pozwoli na lepsze zrozumienie roli uwarunkowań genetycznych w zapaleniu przyzębia. Summary Aim of the study: To present the current knowledge concerning the role of polymorphisms of genes coding the production of IL-1α and IL-1β in chronic and aggressive periodontitis. Attention has been paid to the role of IL-1 in the pathogenesis of periodontitis, and to the significance of a genetic test which investigates the presence of a compound IL-1A -889 *2-IL-1B +3953 *2 genotype, as a risk factor for severe periodontitis. The results of epidemiological studies undertaken in different countries have demonstrated the IL-1(+) genotype to be present in around one third of the Caucasians. A correlation has been observed between the presence of this genotype in untreated patients, and an increased periodontal pocket depth and loss of connective tissue attachment and bone. Conclusion: Studies investigating the effect of the IL-1 genotype on the expression of this cytokine by different types of host cell have so far not given any unequivocal results, and the mechanisms through which the IL-1 genotype affects periodontal health has not been fully explained. At present, it seems that the IL-1 genotype may be one of several frequently occurring genetic polymorphisms contributing to an increased susceptibility to disease. An investigation of other polymorphisms of genes regulating the immuno-inflammatory response may allow for a better understanding of the role of genetic factors in periodontitis. HASŁA INDEKSOWE: genotyp, polimorfizmy genowe, testy genetyczne KEYWORDS: genotype, polymorphisms of genes, genetic tests 32

2007, LX, 1 Badania nad polimorfizmem genu IL-1 Przyczyną zapalenia przyzębia są drobnoustroje patogenne, które wywołują odpowiedź immunologiczno-zapalną ze strony gospodarza. Uwalniane przez komórki nacieku zapalnego mediatory stymulują komórki przyzębia do wydzielania metaloproteinaz, enzymów proteolitycznych bezpośrednio odpowiedzialnych za destrukcję tkanki łącznej oraz prostaglandyn, przyczyniających się do niszczenia kości wyrostka zębodołowego. Wcześniejsze badania wykazały znaczne różnice osobnicze w podatności na zapalenie przyzębia i jego przebieg. Czynnikiem przyczyniającym się do indywidualnych różnic mogą być uwarunkowania genetyczne. Szczególną uwagę zwrócono na genetyczne uwarunkowania odpowiedzi immunologiczno-zapalnej, w tym na rolę polimorfizmów genów kodujących produkcję mediatorów zapalenia. Polimorfizmami genowymi, którym poświęcono najwięcej uwagi w badaniach nad zapaleniem przyzębia, są polimorfizmy genów kodujących interleukinę-1 (IL-1). IL-1 stanowi rodzinę co najmniej dziesięciu cząsteczek, z których najlepiej poznane to IL-1α, związana z komórką, IL-1β, uwalniana do otoczenia i działająca agonistycznie po związaniu z receptorem oraz IL-1Ra, konkurująca o receptor i działająca antagonistyczne. IL-1 uczestniczy w wielu procesach niezbędnych do zainicjowania i podtrzymywania reakcji zapalnej. Zwiększa ona produkcję cząsteczek adhezyjnych, ułatwiając migrację leukocytów, stymuluje produkcję innych mediatorów zapalenia oraz metaloproteinaz, aktywuje limfocyty T i B, a także pobudza osteoblasty, prowadząc do niszczenia kości i stymuluje zaprogramowaną śmierć komórek produkujących macierz zewnątrzkomórkową, ograniczając tym samym zdolności tkanek do naprawy. IL-1α, IL-1β i IL-1Ra są kodowane odpowiednio przez geny IL-1A, IL-1B i IL-1RN, zlokalizowane w pobliżu siebie na chromosomie 2q13, i posiadające wspólne sekwencje DNA. Każdy z tych genów jest polimorficzny. Ponieważ polimorfizmy genów kodujących IL-1 mogą potencjalnie zmienić czynność kodowanych białek, oceniano częstość ich występowania w różnych chorobach, w których IL-1 odgrywa rolę, w poszukiwaniu takich polimorfizmów, które mogłyby służyć jako markery podatności na chorobę. Wykazano zależność między polimorfizmami w regionie kodującym IL-1 a częstością występowania lub nasileniem niektórych chorób o podłożu zapalnym i autoimmunologicznym, m.in. liszaja rumieniowatego układowego, alergicznego nieżytu nosa, łysienia plackowatego, wrzodziejącego zapalenia jelit, młodzieńczego reumatoidalnego i związanego z łuszczycą zapalenia stawów, zesztywniającego zapalenia stawów kręgosłupa i zespołu Behçeta. Obserwowano również związek między polimorfizmami IL-1 a zwiększonym ryzykiem występowania niektórych nowotworów. Ponieważ różnice w liczbie bądź czynności IL-1 produkowanej w odpowiedzi na czynnik bakteryjny mogą potencjalnie przyczynić się do różnic w podatności na zapalenie przyzębia i jego przebieg, zainteresowano się polimorfizmami genów kodujących IL-1 jako markerów podatności na zapalenie przyzębia. W 1997 r. Kornman i wsp. (19) na podstawie badania obejmującego 99 osób niepalących, rasy kaukaskiej, opisali istotną zależność między występowaniem ciężkiego przewlekłego zapalenia przyzębia a obecnością specyficznego genotypu złożonego dla IL-1. Genotyp charakteryzował się równoczesną obecnością dwóch polimorfizmów genowych, z allelem 2 zarówno w locus IL-1A 889, jak i w locus IL- 1B +3953. W obu przypadkach, allel 2 charakteryzował się zastąpieniem nukleotydu cytozyny przez tyminę. Kornman i wsp. (19) określili jako mające genotyp dodatni osoby, z co naj- 33

E. Dybiżbańska, N. Brodzikowska Czas. Stomatol., mniej jednym allelem IL-1A 889 *2 i co najmniej jednym allelem IL-1B +3953 *2. U tych osób, ryzyko występowania ciężkiego przewlekłego zapalenia przyzębia było prawie siedmiokrotnie wyższe niż u osób z genotypem ujemnym, tj. bez równoczesnego występowania co najmniej jednego allela 2 w obu loci. Wśród 71 osób badanych w wieku 40-60 lat, genotyp (+) stwierdzono u 78% pacjentów z ciężkim zapaleniem przyzębia, u 26% pacjentów z umiarkowanym zapaleniem przyzębia i u 16% pacjentów z łagodnym zapaleniem przyzębia (19). Oddzielna analiza częstości występowania allela 2 dla IL-1A -889 i dla IL-1B +3953 nie wykazała związku pojedynczych genów ze stopniem zaawansowania choroby (19). Ponadto, nie stwierdzono związku między genotypem (+) a stopniem zaawansowania choroby wśród 35 badanych osób które paliły tytoń (19). W kolejnych badaniach nad rolą genotypu dla IL-1 w zapaleniu przyzębia wykorzystano DNA uzyskaną z leukocytów krwi żylnej (30, 36) lub krwi pobranej z palca (2, 34) oraz z komórek nabłonkowych pobranych z błony śluzowej policzka przez wymaz (24, 36) bądź płukanie jamy ustnej (20). Porównania genotypów uzyskanych z badania krwi obwodowej oraz wymazów wykazały zgodność uzyskanych wyników. W części późniejszych prac polimorfizm IL-1A -889 zastąpiono łatwiejszym do wykrycia polimorfizmem IL-1A +4845, przy czym stwierdzono, że oba loci są ze sobą sprzężone. W związku ze zmianą sposobu numeracji nukleotydów, w niektórych późniejszych pracach polimorfizm IL-1B +3953 określano jako IL-1B +3954 (2, 34). Badania Kornmana i wsp. (19) posłużyły do opracowania testu genetycznego określającego podatność pacjentów zgłaszających się do gabinetu stomatologicznego na ciężkie przewlekłe zapalenie przyzębia. Test PST (Periodontal Susceptibility Test test podatności na zapalenie przyzębia), znany również w Europie jako test PRT (z niemieckiego Parodontitis Risiko Test), wykorzystywał w pierwotnej wersji próbkę krwi pobranej z palca, a obecnie wymaz z błony śluzowej policzka, który po odesłaniu do laboratorium służy do analizy DNA. Za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy a następnie odwrotnej hybrydyzacji są identyfikowane allele dla IL-1A - 889 i IL-1B +3953. W przypadku równoczesnego występowania co najmniej jednego allela 2 w obu loci, wynik jest określany jako PST (+), wskazując, według Kornmana i wsp., na zwiększone ryzyko występowania ciężkiego zapalenia przyzębia. Wcześniejsze badania wykazały, że częstość występowania wielu alleli różni się znacznie między różnymi grupami etnicznymi (7). Oceniano częstość występowania osób z allelem IL-1A -889/+4845 *2, allelem IL-1B +3953/ +3954 *2, a także allelem 2 przy obu loci równocześnie, tj. mających genotyp (+) według Kornmana i wsp. (19). Wykonane badania różniły się znacznie między sobą pod względem liczebności grup; od 14 do 1085 osób, i pod względem środowisk, z których wyłoniono uczestników z ogólnej populacji (2, 36). Populacje badane to studenci i personel wydziałów stomatologii (34) oraz pacjenci objęci opieką stomatologiczną (25) lub periodontologiczną (1, 34). W wykonanych badaniach uwzględniono grupy z różnym stanem przyzębia: losowo-wybrane osoby z nieznanym stanem przyzębia (2, 27, 34, 36), osoby ze zdrowym przyzębiem (4, 16, 18, 33), z rozpoznaniem agresywnego (16, 18, 33, 38) lub przewlekłego (19, 32, 34) zapalenia przyzębia oraz z zapaleniem przyzębia bez określenia postaci choroby (12,28). Do badań przyjęto wyłącznie pacjentów nieleczonych wcześniej (30), pacjentów po leczeniu (28) i pacjentów, u któ- 34

2007, LX, 1 Badania nad polimorfizmem genu IL-1 rych nie uwzględniono ewentualnego wcześniejszego leczenia oraz pacjentów z implantami (40). Nawyk palenia tytoniu przez osoby badane autorzy uwzględnili nie w każdym przypadku. Badania wykazały znaczne różnice w częstości występowania osób z genotypem (+). Najliczniejsze badania wykonano u osób rasy kaukaskiej. Częstość występowania osób z genotypem (+) wynosiła od 28,1 do 46,4% w populacji osób ze zdrowym przyzębiem (16, 18, 33), 29,0 56,6% u osób z przewlekłym zapaleniem przyzębia (19,20,33) oraz 29,0-46,4% u osób z agresywnym zapaleniem (16, 18, 33). W badaniach epidemiologicznych (18, 36) na większej liczbowo populacji, 34,3 38,9% badanych miało genotyp (+). W populacji greckiej i hiszpańskiej stwierdzono wartości podobne do uzyskanych u osób rasy kaukaskiej. Częstość występowania w populacji greckiej osób z genotypem (+) wynosiła 44,4% wśród pacjentów z przewlekłym zapaleniem przyzębia oraz 38,2% w grupie kontrolnej z nieznanym stanem przyzębia (34). W populacji hiszpańskiej 22,7% osób ze zdrowym przyzębiem i 28,6 43,0% osób z zapaleniem przyzębia o nieokreślonej postaci miało genotyp (+). Nieco mniejszą częstość genotypu (+) obserwowano u osób z Ameryki środkowej, wśród których 21,4% osób ze zdrowym przyzębiem i 25,0% osób z agresywnym zapaleniem miało ten genotyp (16). Podobną częstość obserwowano u pacjentów chilijskich z zapaleniem przyzębia (26,06%). Natomiast u osób ze zdrowym przyzębiem, częstość występowania badanego genotypu była znacznie niższa w tej populacji 9,9% (23). Znacznie mniejszą częstość występowania genotypu (+) opisano w niektórych innych populacjach. U osób rasy afro-amerykańskiej, wybranych losowo i z nieznanym stanem przyzębia, genotyp (+) występował jedynie u 14,4% badanych. Natomiast wśród pacjentów ze zlokalizowanym agresywnym zapaleniem przyzębia u 8,1% (38). Najniższą częstość genotypu (+) uzyskano w populacjach chińskich i tajlandzkich, odpowiednio 2,3% (2) i 1,6% (1) u osób z nieznanym stanem przyzębia. U Koreańczyków (37) nie oznaczono genotypu złożonego, jednak częstość występowania allelu 2 była niska zarówno dla IL- 1A -889 (7%), jak i dla IL-1B +3953 (4%). W populacji indyjskiej nie oznaczono genotypu dla IL-1A, natomiast frekwencja osób z allelem IL-1B +3954 *2 wynosiła od 0,0 do 11,5% w zależności od klanu (7). Podjęto próby określenia wpływu genotypu dla IL-1 na stan przyzębia wyrażony nasileniem krwawienia z kieszonek dziąsłowych przy zgłębnikowaniu, głębokością kieszonek, stopniem utraty przyczepu oraz stopniem utraty kości wyrostka zębodołowego. W większości przypadków, badania obejmowały wyłącznie osoby rasy kaukaskiej oraz grupy mieszane, w których dominowała rasa kaukaska. W niektórych grupach etnicznych zaniechano próby określenia wpływu genotypu dla IL-1 na stan przyzębia z powodu zbyt niskiej frekwencji tego genotypu w populacji (1, 2). Krwawienie przy zgłębnikowaniu kieszonki dziąsłowej przyjmuje się za objaw procesu zapalnego toczącego się w tkance łącznej. Oceniano związek pomiędzy nasileniem krwawienia a genotypem dla IL-1 u osób; z nie leczonym zapaleniem przyzębia, w fazie podtrzymującej leczenie, u losowo-wybranych przedstawicieli populacji oraz w przebiegu badań z doświadczalnie wywołanym zapaleniem dziąseł. Wyniki badań najczęściej wskazywały na brak prostej zależności pomiędzy nasileniem krwawienia a genotypem dla IL-1 (30). Bliższa analiza wykazała jednak zależność pomiędzy genotypem dla IL-1, krwawie- 35

E. Dybiżbańska, N. Brodzikowska Czas. Stomatol., niem z dziąseł i paleniem tytoniu. Lang i wsp. (22) w grupie 323 pacjentów zarówno palących, jak i niepalących, objętych leczeniem podtrzymującym, nie wykazali różnicy w odsetku kieszonek krwawiących między osobami z genotypem (+) a osobami z genotypem (-). Gdy jednak wyodrębniono grupę 139 osób, które nigdy nie paliły, stwierdzono w tej grupie znacznie większy odsetek kieszonek krwawiących u osób z genotypem (+) niż u osób z genotypem ( ). Stwierdzono ponadto, że w okresie obserwacji obejmującej 4 wizyty podtrzymujące, co 3-4 miesiące, wśród osób, u których nastąpiło pogorszenie stanu przyzębia pomiędzy wizytami, wyrażone zwiększeniem odsetka kieszonek krwawiących, przeważały osoby z genotypem (+). Natomiast wśród osób, u których nastąpiła poprawa, wyrażona zmniejszeniem odsetka kieszonek krwawiących, przeważały osoby z genotypem (-). Odsetek osób, u których stwierdzono zwiększenie krwawienia między wizytami był dwukrotnie większy dla osób z genotypem (+) niż dla osób z genotypem ( ). Ocenę wpływu genotypu dla IL-1 na nasilenie zapalenia przyzębia dokonano za pomocą pomiarów kieszonek przyzębnych i utraty przyczepu oraz na podstawie radiologicznej oceny utraty kości. Podobnie jak przy badaniu wpływu genotypu na krwawienie, wpływ na stopień nasilenia choroby oceniano u osób z nieleczonym lub leczonym zapaleniem przyzębia oraz u losowo-wybranych osób z nieokreślonym stanem przyzębia. Badania różniły się między sobą zarówno pod względem postaci choroby występującej u osób badanych (przewlekłe i/lub agresywne zapalenie przyzębia, nieokreślona postać choroby), uwzględnieniem lub nie nawyku palenia, a także pod względem badanych genów (IL-1A -889/+4845 i/lub IL-1B +3953. W badaniach u osób z przewlekłym zapaleniem przyzębia palących tytoń, uzyskane wyniki były trojakiego rodzaju. Mianowicie zależność między genotypem dla IL-1 a stopniem zaawansowania choroby występowała wyłącznie u osób niepalących (19, 25, 30), wyłącznie u osób palących (8, 28), lub też nie występowała różnica między osobami palącymi a niepalącymi we wpływie genotypu na stopień zaawansowania choroby (4, 22). Pierwsze badania wykonane przez Kornmana i wsp. (19) u nieleczonych wykazały, że u osób niepalących, zarówno średnia głębokość kieszonek, jak i utrata przyczepu i kości były większe u osób z genotypem (+). Papapanou i wsp. (30) stwierdzili związek między genotypem (+) a stopniem nasilenia choroby u nieleczonych wcześniej osób niepalących, u których zarówno odsetek powierzchni z utratą przyczepu 6mm, jak i średnia utrata przyczepu, były większe u osób z genotypem (+). McDevitt i wsp. (25) u pacjentów niepalących objętych opieką stomatologiczną stwierdzili związek między genotypem dla IL-1 a stopniem zaawansowania choroby ocenianym radiologicznie. U osób z genotypem (+), prawdopodobieństwo występowania umiarkowanej lub ciężkiej choroby było 3,75-krotnie większe niż u osób z genotypem (-). Gdy uwzględniono wyłącznie osoby rasy kaukaskiej, prawdopodobieństwo to było aż 5,27-krotnie większe. W losowo-wybranej populacji Cullinan i wsp. (8) stwierdzili zależność między genotypem dla IL-1 a stopniem zaawansowania choroby wyłącznie u palaczy. W tej grupie osób, częstość występowania kieszonek 3,5mm była wyższa średnio o 70% u osób z genotypem (+). Meisel i wsp. (28) zarówno w populacji wybranej losowo, jak i wśród osób objętych leczeniem podtrzymującym, stwierdzili u palaczy większy odsetek powierzchni z utratą przyczepu > 4mm u osób z genotypem (+). Stwierdzili ponadto, że prawdopodobień- 36

2007, LX, 1 Badania nad polimorfizmem genu IL-1 stwo utraty przyczepu u osób z genotypem (+) wzrastało wraz ze wzrostem czasu trwania nawyku palenia i/lub liczby palonych papierosów (27). Brak wyraźnych różnic między osobami palącymi a niepalącymi we wpływie genotypu dla IL-1 na stan przyzębia najczęściej stwierdzono u osób objętych leczeniem podtrzymującym (4, 22). Caffesse i wsp. (4) oraz Lang i wsp. (22) stwierdzili podobną średnią głębokość kieszonek u osób z genotypem (+) i z genotypem ( ), natomiast Caffesse i wsp. (4) stwierdzili podobne nasilenie utraty przyczepu w obu grupach. Oceniano również częstości występowania poszczególnych alleli u pacjentów z zapaleniem przyzębia bez rozdzielenia na osoby palące i niepalące. Zarówno Zhang i wsp. (42) jak i Gore i wsp. (23) oraz Roberts i wsp. (33) stwierdzili znacznie częstsze występowanie allela IL-1B +3954 *2 u osób z ciężkim przewlekłym zapaleniem przyzębia. Natomiast nie stwierdzili związku między nasileniem choroby a genotypem złożonym. Również Galbraith i wsp. (15) stwierdzili częstsze występowanie allela IL-1B +3953 *2 w ciężkim przewlekłym zapaleniu przyzębia w porównaniu z grupą kontrolną, nie oceniając przy tym genotypu dla IL-1A -889. Jednak Zhang i wsp. (41) obserwowali częstsze występowanie allela 2 zarówno dla IL-1A -889 jak i dla IL-1B +3953 u pacjentów z ciężkim przewlekłym zapaleniem przyzębia. Z kolei Thomson i wsp. (36) w grupie 861 osób 26-letnich stwierdzili częstsze występowanie przewlekłego zapalenia przyzębia określonego jako ciężkie u osób z genotypem +4845 (1,1) / +3953 (2,2) niż u osób z genotypem +4845 (1,1) / +3953 (1,1). Odrębnym problemem jest występowanie genotypu dla IL-1 w agresywnym zapaleniu przyzębia. Zarówno Hodge i wsp. (18) jak i Gonzales i wsp. (16) nie stwierdzili różnic w rozkładzie genotypów pomiędzy pacjentami z agresywnym zapaleniem przyzębia a osobami zdrowymi, zarówno analizując allele dla IL- 1A -889/+4845 i IL-1B +3954 oddzielnie, jak i genotyp złożony. Diehl i wsp. (10) oraz Parkhill i wsp. (31) określili natomiast, że u pacjentów z agresywnym zapaleniem przyzębia, znacznie częściej występował allel IL-1B +3953 *1. Oceniano wpływ genotypu dla IL-1 na skuteczność leczenia periodontologicznego, zarówno wstępnego, jak i chirurgicznego, a także na długofalowe utrzymanie zębów oraz na skuteczność leczenia z użyciem implantów. Ehmke i wsp. (12) obserwując przez 24 miesiące grupę 48 pacjentów objętych leczeniem wstępnym stwierdzili, że odsetek powierzchni, przy których nie nastąpiła utrata przyczepu > 2mm, nie różnił się między pacjentami z genotypem (+) i ( ). Skuteczność leczenia chirurgicznego oceniano u pacjentów, u których wykonano zabiegi sterowanej regeneracji tkanek (9), wszczepienia kości (39) oraz chirurgicznie leczono recesję dziąseł (4). Roczne obserwacje pacjentów, u których wykonano sterowaną regenerację tkanek wykazały spłycenie kieszonek, odbudowę przyczepu i zwiększenie gęstości kości po zabiegu, przy braku różnicy w uzyskanym wyniku między pacjentami z genotypem (+) i (-) (9). Równocześnie wskaźniki płytki i krwawienia nie różniły się w obu grupach (9). Obserwacje czteroletnie De Sanctis i Zucchelli (9) wykazały pogorszenie się stanu klinicznego między pierwszym a czwartym rokiem, z pogłębieniem kieszonek i utratą przyczepu. Zmiany te były bardziej nasilone u pacjentów z genotypem (+), przy jednoczesnym braku różnicy w stanie higieny jamy ustnej i w krwawieniu pomiędzy grupami. Obserwowano ponadto związek między wpływem płytki nazębnej na utratę przyczepu a genotypem. Przy porównywalnym wzroście 37

E. Dybiżbańska, N. Brodzikowska Czas. Stomatol., wskaźnika płytki utrata przyczepu, która nastąpiła była większa u pacjentów z genotypem (+) niż z genotypem (-). Przeciwnie, Weiss i wsp. (39) w badaniach po średnio 3,5 latach od zabiegu przeszczepienia kości nie stwierdzili różnicy w powodzeniu zabiegu w zależności od genotypu dla IL-1. Oceniono również wpływ genotypu dla IL-1 na wyniki chirurgicznego leczenia recesji dziąseł (4). W ponad trzyletniej obserwacji pacjentów poddanych zabiegom obserwowano porównywalne zmniejszenie nasilenia recesji u pacjentów z genotypem (+) i (-). Częstość uzyskania całkowitego pokrycia recesji po zabiegu była jednak prawie dwukrotnie większa u osób z genotypem ( ) niż (+). Wieloletnie badania oceniające utrzymanie się zębów u pacjentów leczonych periodontologicznie nie wskazały jednoznacznie na znaczenie genotypu dla IL-1. Cullinan i wsp. (8) wykazali tendencję do postępującej utraty przyczepu u osób z genotypem (+), natomiast w badaniu przekrojowym Meisel i wsp. (27) wykazali u osób z genotypem (+) większą liczbę zębów brakujących, nie wskazując jednak na przyczynę ich utraty. U pacjentów objętych leczeniem podtrzymującym Person i wsp. (32) nie stwierdzili różnicy w stopniu utraty kości ani w utracie zębów między osobami z genotypem (+) a (-) w 4-letnim okresie obserwacji.natomiast McGuire i wsp. (26) w 14-letnim okresie obserwacji stwierdzili 2,7- -krotnie większą utratę zębów u pacjentów z genotypem (+). Wśród często palących prawdopodobieństwo utraty zęba było 2,9-krotnie większe. Natomiast u osób zarówno palących, jak i mających genotyp (+), aż 7,7-krotnie większe (26). Cattabriga i wsp. (6) oraz Nieri i wsp. (29) stwierdzili, że w prognozowaniu wyników leczenia, należy uwzględnić zarówno genotyp dla IL-1, jak i wyjściowy stopień utraty kości. Dziesięcioletnie obserwacje pacjentów wykazały, że u osób, u których wyjściowa utrata kości była niewielka, osoby z genotypem ( ) wykazały większą odbudowę kości po leczeniu niż osoby z genotypem (+), natomiast u osób z większą wyjściową utratą kości, osoby z genotypem (+) wykazały większą odbudowę kości po leczeniu. (6, 29). Caffesse i wsp. (3) oceniali skuteczność leczenia periodontologicznego u osób objętych leczeniem podtrzymującym przez 4-30 lat. Nie stwierdzono w tym czasie utraty zębów u osób badanych, ani też różnicy w parametrach klinicznych (głębokości kieszonek, utracie przyczepu i wskaźniku dziąsłowym) między osobami z genotypem (+) a ( ). Stwierdzono natomiast, że u osób z genotypem (+) potrzebny był bardziej rygorystyczny program wizyt podtrzymujących, obejmujący kontrole co 2-4 miesiące, rutynowe wykonanie skalingu na każdej wizycie oraz powtarzane zabiegi chirurgiczne na przyzębiu, podczas gdy u osób z genotypem (-), uzyskano podobne wyniki stosując mniej rygorystyczny program kontrole co 4-6 miesięcy z profesjonalnym czyszczeniem zębów, skaling w ograniczonym zakresie oraz brak powtarzania zabiegów chirurgicznych (3). U pacjentów z implantami stomatologicznymi oceniano wpływ genotypu dla IL-1 na niepowodzenie leczenia implantologicznego. Niepowodzenie określano jako; utratę wszczepu lub utratę kości ponad 50% długości wszczepu (33, 40), zapalenie tkanek wokół wszczepu, wysięk ropny z kieszonki lub powstanie przetoki (17). Okres obserwacji wynosił od 6 miesięcy do ponad 10 lat (40) lub też nie został określony (5, 33). Badania stosujące jako kryterium niepowodzenia utratę wszczepu lub znaczną utratę kości wykazały brak związku z niepowodzeniem zarówno IL- 1B +3953 *2 (5), jak i genotypu złożonego (33, 38

2007, LX, 1 Badania nad polimorfizmem genu IL-1 40). Stwierdzono natomiast zależność między niepowodzeniem a paleniem tytoniu (40). Gdy uwzględniono niepowodzenie niekoniecznie prowadzące do utraty wszczepu bądź znacznej utraty kości, obserwowano związek między niepowodzeniem a genotypem złożonym wyłącznie u tych pacjentów, którzy palili codziennie co najmniej 20 papierosów (17). Niezbędnym warunkiem do rozwoju zapalenia przyzębia jest obecność drobnoustrojów patogennych. Zasugerowano, że na indywidualne różnice w składzie mikroflory poddziąslowej mogą wpływać czynniki genetyczne wywołujące reakcję obronną (35). Podjęto badania w celu określenia związku między składem płytki poddziąsłowej a genotypem dla IL-1. U pacjentów z przewlekłym zapaleniem przyzębia Sokransky i wsp. (35) oraz Etienne i wsp. (14) stwierdzili wyższy poziom drobnoustrojów patogennych m.in. z gatunków: Actinobacillus actinomycetemcomitans, Prevotella intermedia, Tannarella forsythensis, Peptostreptococcus micros oraz Fusobacterium nucleatum u osób z genotypem (+) w porównaniu z osobami z genotypem (-). Oceniając mikroflorę kieszonek > 6 mm stwierdzono ponadto wyższy poziom Porphyromonas gingivalis i Campylobacter rectus u osób z genotypem (+) (35). Wyższy poziom P.gingivalis obserwowano również u osób, u których występował wyłącznie allel IL-1B +3953 *2. Nie obserwowano natomiast związku między poziomem tego drobnoustroju a allelem 2 wyłącznie dla IL-1A -889 (21). Z kolei Papapanou i wsp. (30) nie potwierdzili związku między poziomem drobnoustrojów a genotypem dla IL-1. Stwierdzili natomiast znacznie obniżony poziom przeciwciał skierowanych przeciwko drobnoustrojom patogennym w surowicy osób z genotypem (+). Laine i wsp. (20) oceniając zależność pomiędzy mikroflorą poddziąsłową a polimorfizmami dla IL-1A -889, IL-1B +3954 i IL-1RN VNTR, stwierdzili znacznie częściej jednoczesne występowanie allela 2 dla IL-1A, IL-1B i IL-1RN wśród osób niepalących, u których nie wykryto P.gingivalis ani A.actinomycetemcomitans, zaś u których występowało ciężkie przewlekłe zapalenie przyzębia w porównaniu z osobami zdrowymi. Autorzy sugerowali, że jednoczesne występowanie alleli IL-1A*2, IL-1B*2 i IL-1RN*2 może zwiększyć podatność na zapalenie przyzębia u osób, u których nie występują wymienione drobnoustroje, przez zwiększenie produkcji IL-1β oraz zmniejszenie produkcji IL-1ra w odpowiedzi na czynniki pro- -zapalne (20). Wcześniejsze badania wykazały podwyższony poziom IL-1β w tkance dziąsłowej i w płynie dziąsłowym z kieszonek patologicznych w porównaniu ze szczelinami dziąsłowymi. W celu wyjaśnienia mechanizmu, przez który genotyp dla IL-1 wpływa na stan kliniczny przyzębia, oceniano zarówno poziom IL-1α i IL-1β w płynie dziąsłowym u osób z oznaczonym genotypem, jak i zdolność komórek do produkcji IL-1β in vitro. Wyniki prowadzonych badań nie były jednak jednoznaczne. U osób z przewlekłym zapaleniem przyzębia stwierdzono (24) zarówno brak różnicy w poziomie IL-1β w płynie dziąsłowym między osobami z genotypem (+) i genotypem ( ), jak i tendencję do wyższego poziomu IL- 1β u pierwszych (13), aż po 2,5-krotnie wyższy poziom, gdy brano pod uwagę wyłącznie kieszonki < 4mm. Po wstępnej fazie leczenia obserwowano zaś obniżenie poziomu IL-1β w płynie dziąsłowym u osób z genotypem (-), przy niezmienionym poziomie u osób z genotypem (+). W ocenie wyłącznie polimorfizmu dla IL-1A -889, obserwowano u osób z allelem 2 prawie 4-krotnie wyższy poziom IL-1α w płynie dziąsłowym, przy czym różnica była największa u osób niepalących. 39

E. Dybiżbańska, N. Brodzikowska Czas. Stomatol., Podobnie jak przy ocenie wpływu genotypu dla IL-1 na poziom cytokiny w płynie dziąsłowym, również ocena jego wpływu na produkcję IL-1β przez komórki stymulowane in vitro nie dała jednoznacznych wyników. Badania na monocytach wykazały zarówno zwiększoną produkcję IL-1β u osób z allelem 2 dla IL- 1B, jak i brak różnicy lub nieco obniżoną produkcję w porównaniu z osobami bez tego allela. W przypadku granulocytów obojętnochłonnych, nie stwierdzono wpływu polimorfizmu dla IL-1B na produkcję IL-1β. Zwracano przy tym uwagę na znaczne różnice indywidualne w produkcji IL-1β in vitro, nawet gdy uwzględniono genotyp dla IL-1. Podsumowanie Dotychczas wykonane badania nie wyjaśniły do końca roli genotypu dla IL-1 w zapaleniu przyzębia. Zapalenie przyzębia jest chorobą wieloczynnikową i prawdopodobnie bardzo złożoną genetycznie. Wydaje się, że genotyp dla IL-1 może być jednym z wielu często występujących polimorfizmów genetycznych przyczyniających się do zwiększenia podatności na chorobę. Poznanie polimorfizmów innych genów regulujących odpowiedź immunologiczno-zapalną pozwoli na lepsze zrozumienie roli uwarunkowań genetycznych w zapaleniu przyzębia. Piśmiennictwo 1. Anusaksathien O., Sukboon A., Sitthiphong P., Teanpaisan R.: Distribution of interleukin- 1β +3954 and IL-1α -889 genetic variations in a Thai population group. J. Periodontol., 2003, 74, 12, 1796-1802. 2. Armitage G. C., Wu Y., Wang H.- Y., Sorrell J., di Giovine F. S., Duff G. W.: Low prevalence of a periodontitis-associated interleukin-1 composite genotype in individuals of Chinese heritage. J. Periodontol., 2000, 71, 2, 164-171. 3. Caffesse R. G., De La Rosa R. M., De La Rosa G. M.: The role of the IL-1 genotype on periodontal maintenance needs. J. Clin. Periodontol., 2000, 27, Suppl. 1, 84. 4. Caffesse R. G., De La Rosa R. M., De La Rosa G. M., Weltman R.: Effect of interleukin-1 gene polymorphism in a periodontally healthy Hispanic population treated with mucogingival surgery. J. Clin. Periodontol., 2002, 29, 177-181. 5. Campos M. I. G., Bezerra F. B., Reis S. R. A., Trevilatto P., Brito R. B.: IL- 1B(+3953) polymorphism X early osseointegrated implant failure. J. Dent. Res., 2002, 81, Spec. Iss. B, B-90. 6. Cattabriga M., Rotundo R., Muzzi L., Nieri M., Verrocchi G., Cairo F., Pini Prato G.: Retrospective evaluation of the influence of the interleukin-1 genotype on radiographic bone levels in treated periodontal patients over 10 years. J. Periodontol., 2001, 72, 6, 767-773. 7. Chakravorty M., Ghosh A., Choudhury A., Santra A., Hembrum J., Roychoudhury S.: Ethnic differences in allele distribution for the IL8 and IL1B genes in populations from Eastern India. Human Biol., 2004, 76, 1, 153-159. 8. Cullinan M. P., Westerman B., Hamlet S. M., Palmer J. E., Faddy M. J., Lang N. P., Seymour G. J.: A longitudinal study of interleukin-1 gene polymorphisms and periodontal disease in a general adult population. J. Clin. Periodontol., 2001, 1137-1144. 9.De Sanctis M., Zucchelli G.: Interleukin-1 gene polymorphisms and long-term stability following guided tissue regeneration therapy. J. Periodontol., 2000, 71, 4, 606-613. 10. Diehl S. R., Wang Y., Brooks C. N., Burmeister J. A., Califano J. V., Wang S., Schenkein H. A.: Linkage disequilibrium of interleukin-1 genetic polymorphisms with early-onset periodontitis. J. Periodontol., 1999, 70, 4, 418-430. 11. Droździk A., Betleja K.: Znaczenie polimorfizmu genu interleukiny-1 w zapaleniach przyzębia na podstawie piśmiennictwa. Czas. Stomatol., 2003, LVI, 11, 732-744. 12. Ehmke B., Kreß W., Karch H., Grimm T., Kaliber B., Flemmig T. F.: Interleukin-1 haplotype and periodontal disease progression following therapy. J. Clin. Periodontol., 1999, 26, 12, 810-813. 13. Engebretson S. P., Lamster I. B., Herrera- 40

2007, LX, 1 Badania nad polimorfizmem genu IL-1 Abreu M., Celenti R. S., Timms J. M., Chaudhary A. G. A., di Giovine F. S., Kornman K. S.: The influence of interleukin-1 polymorphisms on expression of interleukin-1β and tumor necrosis factor-α in periodontal tissue and gingival crevicular fluid. J. Periodontol., 1999, 70, 6, 567-573. 14. Etienne D., Struillou X., Schweitz B., Mattout C., van Winkelhoff A. J.: The relationship of periodontal pathogens and IL-1 genotype in untreated periodontal patients. J. Clin. Periodontol., 2000, 27, Suppl. 1, 82. 15. Galbraith G. M. P., Hendley T. M., Sanders J. J., Palesch Y., Pandey J. P.: Polymorphic cytokine genotypes as markers of disease severity in adult periodontitis. J. Clin. Periodontol., 1999, 26, 11, 705-709. 16. Gonzales J. R., Michel J., Rodriguez E. L., Herrmann J. M., Bödeker R. H., Meyle J.: Comparison of interleukin-1 genotypes in two populations with aggressive periodontitis. Eur. J. Oral. Sci., 2003, 111, 5, 395-399. 17. Gruica B., Wang H.-Y., Lang N. P., Duser D.: Impact of IL-1 genotype and smoking status on the prognosis of osseointegrated implants. Clin. Oral Impl. Res., 2004, 15, 393-400. 18. Hodge P. J., Riggio M. P., Kinane D. F.: Failure to detect an association with IL1 genotypes in European Caucasians with generalized early onset periodontitis. J. Clin. Periodontol., 2001, 28, 5, 430-436. 19. Kornman K. S., Crane A., Wang H. Y., di Giovine F. S., Newman M. G., Pirk F. W., Wilson Jr. T. G., Higginbottom F. L., Duff G. W.: The interleukin-1 genotype as a severity factor in adult periodontal disease. J. Clin. Periodontol., 1997, 24, 1, 72-77. 20. Laine M. L., Farré M. A., García-González M. A., van Dijk L. J., Ham A. J., Winkel E. G., Crusius J. B. A., Vandenbroucke J. P., van Winkelhoff A. J., Peña A. S.: Polymorphisms of the interleukin-1 gene family, oral microbial pathogens, and smoking in adult periodontitis. J. Dent. Res., 2001, 80, 8, 1695-1699. 21. Laine M. L., Farré M. A., García- González M. A., Winkel E. G., Crusius J. B. A., Vandenbroucke J. P., van Winkelhoff A. J., Peña A. S.: Polymorphisms of the IL-1 gene cluster influence the periodontal microflora. J. Dent. Res., 2002, 81, Spec. Iss. B, B-239. 22. Lang N. P., Tonetti M. S., Suter J., Sorrell J., Duff G. W., Kornman K. S.: Effect of interleukin-1 gene polumorphisms on gingival inflammation assessed by bleeding on probing in a periodontal maintenance population. J. Periodont. Res., 2000, 35, 2, 102- -107. 23. López N. J., Jara L., Valenzuela C. Y.: Association of interleukin-1 polymorphisms with periodontal disease. J. Periodontol., 2005, 76, 2, 234-243. 24. McDevitt M. J., Russell C. M., Schmid M. J., Reinhardt R. A.: Impact of increases occlusal contact, interleukin-1 genotype, and periodontitis severity on gingival crevicular fluid IL- 1β levels. J. Periodontol., 2003, 74, 9, 1302-1307. 25. McDevitt M. J., Wang H.-Y., Knobelman C., Newman M. G., di Giovine F. S., Timms J., Duff G. W., Kornman K. S.: Interleukin-1 genetic association with periodontitis in clinical practice. J. Periodontol., 2000, 71, 2, 156-163. 26. McGuire M. K., Nunn M.: Prognosis versus actual outcome. IV. The effectiveness of clinical parameters and IL-1 genotype in accurately predicting prognoses and tooth survival. J. Periodontol., 1999, 70, 1, 49-56. 27. Meisel P., Schwahn C., Gesch D., Bernhardt O., John U., Kocher T.: Dose-effect relation of smoking and the interleukin-1 gene polymorphism in periodontal disease. J. Periodontol., 2004, 75, 2, 236-242. 28. Meisel P., Siegemund A., Dombrowa S., Sawaf H., Fanghaenel J., Kocher T.: Smoking and polymorphisms of the interleukin-1 gene cluster (IL-1α, IL-1β, and IL-1RN) in patients with periodontal disease. J. Periodontol., 2002, 73, 1, 27-32. 29. Nieri M., Muzzi L., Cattabriga M., Rotundo R., Cairo F., Pini Prato G. P.: The prognostic value of several periodontal factors measured as radiographic bone level variation: A 10-year retrospective multilevel analysis of treated and maintained periodontal patients. J. Periodontol., 2002, 73, 12, 1485-1493. 30. Papapanou P. N., Neiderud A. M., Sandros J., Dahlén G.: Interleukin-1 gene polymorphism and periodontal status. A case-control study. J. Clin. Periodontol., 2001, 28, 5, 389-396. 31. Parkhill J. M., Hennig B. J. W., Chapple I. L. C., Heasman P. A., Taylor J. J.: Association of interleukin-1 gene polymorphisms with early-onset periodontitis. J. Clin. Periodontol., 2000, 27, 9, 682-689. 32. Persson G. R., Matuliené G., Ramseier C. A., Persson R. E., Tonetti M. S., Lang N. P.: Influence of interleukin-1 gene polymorphism on 41

E. Dybiżbańska, N. Brodzikowska Czas. Stomatol., the outcome of supportive periodontal therapy explored by a multi-factorial periodontal risk assessment model (PRA). Oral Health Prev. Dent., 2003, 1, 1, 17-27. 33. Rogers M. A., Figliomeni L., Baluchova K., Tan A. E. S., Davies G., Henry P. J., Price P.: Do interleukin-1 polymorphisms predict the development of periodontitis or the success of dental implants? J. Periodont. Res., 2002, 37, 1, 37-41. 34. Sakellari D., Koukoudetsos S., Arsenakis M., Konstantinidis A.: Prevalence of IL-1A and IL-1B polymorphisms in a Greek population. J. Clin. Periodontol., 2003, 30, 1, 35-41. 35. Socransky S. S., Haffajee A. D., Smith C., Dibart S.: Microbiological parameters associated with IL-1 gene polymorphisms in periodontitis patients. J. Clin. Periodontol., 2000, 27, 810-818. 36. Thomson W. M., Edwards S. J., Dobson-Le D. P., Tompkins G. R., Poulton R., Knight D. A., Braithwaite A. W.: IL-1 genotype and adult periodontitis among young New Zealanders. J. Dent. Res., 2001, 80, 8, 1700-1703. 37. Um J. Y., Kim H. M.: Frequencies of interleukin 1 gene polymorphisms in Koreans. Clinical Chem., 2003, 49, 12, 2101-2102. 38. Walker S. J., Van Dyke T. E., Rich S., Kornman K. S., di Giovine F. S., Hart T. C.: Genetic polymorphisms of the IL-1α and IL-1β genes in African-American LJP patients and an African-American control population. J. Periodontol., 2000, 71, 5, 723-728. 39. Weiss O. I., Caton J., Blieden T., Fisher S. G., Trafton S., Hart T. C.: Effect of the interleukin-1 genotype on outcomes of regenerative periodontal therapy with bone replacement grafts. J. Periodontol., 2004, 75, 10, 1335-1342. 40. Wilson Jr. T. J., Nunn M.: The relationship between the interleukin-1 periodontal genotype and implant loss. Initial data. J. Periodontol., 1999, 70, 7, 724-729. 41. Zhang J. C., Huang H. Y., Zhang Y. H., Huang P., Pang R. Y., Zhong L. G.: The association between interleukin-1 gene polymorphisms and chronic periodontitis in Chinese individuals. J. Dent. Res., 2002, 81, Spec. Iss. B, B-220. 42. Zhang Y. H., Zhong L. J., Zhang J. C., Yang A. L., Huang H. Y.: Association between interleukin-1 gene polymorphisms and chronic periodontitis of Uighur-patients. J. Dent. Res., 2002, 81, Spec. Iss. B, B-220. Otrzymano: dnia 6.VI.2006 r. Adres autorek: 00-246 Warszawa, ul. Miodowa 18. e-mail: eladyb@amwaw.edu.pl Tel.: 022 635 17 47 Fax: 022 635 21 05 42