Інформація призначена тільки для фахівців сфери охорони здоров'я, осіб,
які мають вищу або середню спеціальну медичну освіту.

Підтвердіть, що Ви є фахівцем у сфері охорони здоров'я.

International journal of endocrinology Том 13, №1, 2017

Back to issue

Expression of mRNA IL-1β, IL-17А and IL-10 of oral epithelium in diabetic children

Authors: Котельбан А.В.(1), Годованець О.І.(1), Коваль Г.Д.(1), Камишний О.М.(2)
(1) — Вищий державний навчальний заклад України «Буковинський державний медичний університет», м. Чернівці, Україна
(2) — Запорізький державний медичний університет, м. Запоріжжя, Україна

Categories: Endocrinology

Sections: Clinical researches

print version


Summary

Мета дослідження: вивчити показники цитокінового профілю в епітелії ротової порожнини дітей із цукровим діабетом (ЦД) 1-го типу з урахуванням наявних метаболічних порушень. Матеріали та методи. Обстежено 12-річних дітей, хворих на ЦД 1-го типу (30 осіб), а також 30 соматично здорових дітей з ознаками хронічного катарального гінгівіту. Також було сформовано групу порівняння (30 соматично та стоматологічно здорових дітей того ж віку). Установлено рівні показників мРНК ІЛ-1β, -10 та -17А епітелію ротової порожнини дітей з ознаками хронічного катарального гінгівіту за наявності ЦД. Результати. Проведене молекулярно-генетичне дослідження відносного рівня мРНК прозапальних цитокінів ІЛ-1β і -17А, протизапального ІЛ-10 в епітелії ротової порожнини дітей показало, що на тлі ЦД суттєво збільшені відносні рівні мРНК ІЛ-1β і -17А та низький рівень експресії мРНК ІЛ-10. Переважання рівня прозапальних цитокінів у букальному епітелії над рівнем протизапальних відображає дисбаланс у системі цитокінової регуляції в дітей І та ІІ груп. Висновки. Проведені дослідження мають велике значення для діагностики запальних процесів у тканинах пародонта і стану локального імунітету ротової порожнини, а також є підґрунтям для розробки лікувально-профілактичних програм для дітей, хворих на ЦД 1-го типу.

Цель исследования: изучить показатели цитокинового профиля в эпителии ротовой полости детей с сахарным диабетом (СД) 1-го типа с учетом имеющихся метаболических нарушений. Материалы и методы. Обследованы 12-летние дети, больные СД 1-го типа (30 чел.), а также 30 соматически здоровых детей с признаками хронического катарального гингивита. Также была сформирована группа сравнения (30 соматически и стоматологически здоровых детей того же возраста). Установлены уровни показателей мРНК ИЛ-1β, -10 и -17А эпителия ротовой полости детей с признаками хронического катарального гингивита при наличии СД.
Результаты. Проведенное молекулярно-генетическое исследование относительного уровня мРНК провоспалительных цитокинов ИЛ-1β и -17А, противовоспалительного ИЛ-10 в эпителии ротовой полости детей показало, что на фоне СД существенно увеличены относительные уровни мРНК ИЛ-1β и -17А и низкий уровень экспрессии мРНК ИЛ-10. Преобладание уровня провоспалительных цитокинов в буккальном эпителии над уровнем противовоспалительных отображает дисбаланс в системе цитокиновой регуляции у детей I и II групп. Выводы. Проведенные исследования имеют большое значение для диагностики воспалительных процессов в тканях пародонта и состояния локального иммунитета ротовой полости, а также являются основой для разработки лечебно-профилактических программ для детей, больных СД 1-го типа.

The aim of the study was to investigate the indexes of cytokines profile in the epithelium of oral cavity of children with type 1 diabetes mellitus (DM) taking into account present metabolic violations. Materials and methods. 12-years-old children with type 1 DM (30 persons) were observed, and 30 somatically healthy children with the signs of chronic catarrhal gingivitis. The group of comparison (30 somatically and stomatological healthy children of the same age) was also formed. The mRNA IL-1β, IL-10 and IL-17А of epithelium of oral cavity levels were determined in children with the signs of chronic catarrhal gingivitis against DM. Results. The molecular and genetic study of mRNA IL-1β, IL-17А and IL-10 epithelium of oral cavity in children with chronic catarrhal gingivitis and type 1 DM revealed significantly increased levels of pro-inflammatory mRNA IL-1β, IL-10 and decreased anti-inflammatory IL-10 level. The predominance of epithelium proinflammatory cytokines level versus anti-inflammatory ones represent a imbalance in the cytokine regulatory system in children of the first and second groups. Conclusions. Undertaken studies are of great importance for diagnosis of inflammatory processes in the paradontium tissues and state of local immunity of oral cavity, as well as can be the basis for the medical and preventive program development for children with type 1 DM.


Keywords

цукровий діабет 1-го типу; гінгівіт; цитокіни

сахарный диабет 1-го типа; гингивит; цитокины

type 1 diabetes mellitus; gingivitis; cytokines

Вступ

Захворювання ротової порожнини на тлі цукрового діабету (карієс зубів, захворювання тканин пародонта, кандидозний стоматит, ангулярний хейліт та ін.), за даними літератури, спостерігаються в 90,0 % випадків [1, 6, 8]. Багатьма дослідниками встановлено взаємозв’язок між соматичною патологією і стоматологічними захворюваннями, що обумовлено порушенням гемодинаміки, метаболізму, імунологічних і нейрогуморальних функцій [6, 8, 9]. 
Клінічна картина запального процесу в тканинах пародонта характеризується гіперемією, набряком і кровотечею. На молекулярному та клітинному рівнях проявляється виникненням клітинних інфільтратів і вивільненням цитокінів, провідних факторів запалення, що поєднуються з факторами комплементу [1, 6, 8]. 
Відомо, що цитокіни утворюють взаємопов’язані сітки, каскадно ініціюють вивільнення один одного, можуть бути синергістами, антагоністами та мають певні особливості при кожній окремо взятій патології [6, 8, 9]. Кооперація цитокінів за типом продукуючих клітин та співвідношення з іншими групами медіаторів визначають характер запального процесу.
У літературі досліджували рівні показників цитокінового профілю серед пацієнтів за умов катарального гінгівіту (інтерлейкін (ІЛ)-1β, -4, -6, -8, фактор некрозу пухлини (ФНП), інтерферон γ) [2–10]. Запальні медіатори, на думку дослідників, є центральною ланкою імунопатогенезу захворювань тканин пародонта [1, 3–10]. 
IЛ-1β підвищує хемотаксис, фагоцитоз, гемопоез, проникність судинної стінки, цитотоксичну та бактерицидну активність. IЛ-1 бере участь у регуляції температури тіла, а його підвищена продукція призводить до розвитку лихоманки [2, 5, 6, 8, 9]. Підвищення рівня IЛ-1 спостерігається при різних запальних і автоімунних захворюваннях, включаючи септичний шок, запалення шлунково-кишкового тракту, ревматоїдний артрит, цукровий діабет (ЦД) 1-го типу [2, 5, 6]. Як циркулюючий медіатор ІЛ-1β бере участь у гострофазовій реакції. Відомо, що інфекційна інвазія супроводжується його масивною продукцією. Однак здебільшого ІЛ-1β діє не самостійно, а в поєднанні з іншими цитокінами, особливо з ІЛ-6, -17, -22, ФНП-α та інтерфероном γ [5, 6]. 
Основними мішенями ІЛ-17 є епітеліальні, ендотеліальні клітини та фібробласти. Одним із найважливіших біологічних ефектів ІЛ-17 є його здатність ініціювати продукцію клітинами цитокінів і хемокінів, що чинять плейотропну дію на різні клітини — ІЛ-1, -8, -6, ФНП-α, [3–5]. ІЛ-17 запускає реакцію міграції нейтрофілів у зону запалення. Може вироблятися багатьма клітинами, проте найбільш виражену продукцію забезпечують Т-хелпери 17-го типу [5, 7, 9]. ІЛ-17 відіграє ключову роль у регуляції гемопоетичної та імунної систем. Недавно було встановлено кардинальне значення ІЛ-17 у патогенезі захворювань автоімунної природи [3–5, 7, 9, 10]. За наявності ЦД 1-го та 2-го типів описано порушення рівня ІЛ-17 [5, 10].
Інтерлейкін-10 — цитокін із вираженим протизапальним ефектом. Він здатний пригнічувати лихоманку як прояв запальної реакції. Виробляють IЛ-10 Т-клітини та моноцити. Крім того, він гальмує проліферативну відповідь Т-клітин на антигени і мітогени, а також пригнічує секрецію активованими моноцитами IЛ-1β, ФНП-α і IЛ-6, бере участь у гуморальному компоненті імунної відповіді, відповідаючи за антипаразитарний захист [3–5, 9]. Тоді ж IЛ-10 стимулює секрецію імуноглобулінів В-лімфоцитами. Його дія протилежна дії основних цитокінів [3, 5, 9]. 
Особливу увагу дослідники приділяють ролі порушення загального та місцевого імунітету в патогенезі захворювань ротової порожнини, однак у хворих на ЦД за наявності хронічного катарального гінгівіту (ХКГ) такі дані є недостатньо вивченими та актуальними.
Мета дослідження: вивчити показники цитокінового профілю в епітелії ротової порожнини дітей із цукровим діабетом 1-го типу з урахуванням наявних метаболічних порушень.

Матеріали та методи 

Для вирішення поставленої мети були обстежені 12-річні діти, хворі на цукровий діабет 1-го типу (30 осіб), які перебували на стаціонарному лікуванні в ендокринологічному відділенні ОКУ «Обласна дитяча клінічна лікарня» м. Чернівців (І група). ІІ групу (30 соматично здорових дітей з ознаками хронічного катарального гінгівіту) та групу порівняння (30 соматично та стоматологічно здорових дітей того ж віку) було сформовано з учнів ЗОШ № 22 м. Чернівців. 
Відповідно до ступеня тяжкості гінгівіту серед дітей І та ІІ груп було виділено легкий ступінь тяжкості хронічного катарального гінгівіту (відповідно 10 та 18 дітей), середній (17 та 8 дітей) та тяжкий ступінь (3 та 4 дитини).
Для аналізу експресії генів використовували метод полімеразної ланцюгової реакції з оберненою транскрипцією в режимі реального часу (ОТ-ПЛР). Об’єктом для молекулярно-генетичних досліджень методом ОТ-ПЛР був букальний епітелій.
Виділення тотальної рибонуклеїнової кислоти проводили з використанням набору Trizol RNA Prep 100 («Ізоген Lab. LTD», Росія). Для оберненої транскрипції (синтез кДНК) використовували набір реагентів для проведення оберненої транскрипції (ОТ-1, «СИНТОЛ», Росія). Підготовку та проведення реакцій здійснювали відповідно до протоколу.
Отримані результати обробляли статистично за допомогою ліцензійної програми Microsoft Excel. Оцінювали середнє значення (М), похибку середнього (m), вірогідність статистичних показників (р).

Результати 

ОТ-ПЛР-аналіз букального епітелію показав відносне підвищення рівня експресії мРНК генів прозапальних цитокінів IЛ-1β і -17A в дітей, хворих на ЦД, та соматично здорових дітей за наявності ХКГ та відносне зниження мРНК генів протизапального цитокіну IЛ-10 (табл. 1).
Рівень IЛ-1β у дітей, хворих на ЦД, у 9 разів вищий від рівня в соматично здорових дітей за наявності ХКГ та 71,5 раза — від рівня в стоматологічно та соматично здорових дітей. Це вказує на забезпечення першої лінії протиінфекційного захисту макроорганізму від патогенної, умовно-патогенної мікрофлори та продуктів їх життєдіяльності.
У дітей І групи вміст IЛ-17A (16,2823, Р < 0,01) у 10,7 раза вищий від вмісту в дітей ІІ групи (1,5477, Р < 0,01) та майже в 17,8 раза — групи порівняння (1,0000, Р < 0,01). Високі показники IЛ-17A відображають як посилення специфічної імунної відповіді на ушкоджуючу дію патогенних мікроорганізмів, так і автоімунну природу запального процесу в тканинах пародонта дітей, хворих на ЦД, за наявності ХКГ.
Експресія IЛ-10 у дітей на тлі ЦД підвищилась відповідно у 2,6 раза порівняно із соматично здоровими дітьми та зменшилась в 1,8 раза — зі стоматологічно та соматично здоровими, що підтверджується даними літератури і вказує на інфекційний генез запального процесу в тканинах пародонта. 
У дітей, хворих на цукровий діабет, найвищий рівень експресії мРНК ІЛ-1β (рис. 1) виявлений при тяжкому ступені ушкодження тканин пародонта — 124,7246, Р < 0,01, а найменший — 48,3381, Р < 0,01, —  за умов легкого ступеня ХКГ, що відповідно у 8 та 7,7 раза більше порівняно з найбільшим та найменшим значенням серед соматично здорових дітей. 
Експресія мРНК ІЛ-17А (рис. 2) за наявності легкого ступеня ХКГ у дітей із супутньою патологією становила 13,1914, Р < 0,05, у соматично здорових дітей — 1,4865, Р < 0,05.
Для дітей із середнім ступенем тяжкості ХКГ були характерні такі дані: 17,4465, Р < 0,05, — у І групі та 1,9003, Р < 0,05, — у ІІ. Найвищий показник виявлено в дітей, хворих на цукровий діабет, за наявності тяжкого ступеня ХКГ (19,9873, Р < 0,05).
Рівень експресії мРНК ІЛ-10 (рис. 3) у дітей з ознаками легкого ступеня тяжкості ХКГ на тлі соматичної патології становив 0,3129, Р < 0,01, а серед соматично здорових дітей дещо нижчий — 0,0824. За наявності середнього та тяжкого ступенів ХКГ відзначалося також збільшення експресії ІЛ-10 серед дітей із супутньою соматичною патологією порівняно із соматично здоровими дітьми — відповідно 0,4208 і 0,1601 та 0,5903 і 0,1683. 

Обговорення

Рівень мРНК ІЛ-1β — провідного прозапального імуноцитокіна гострої фази високий та залежав від ступеня тяжкості ХКГ. При поглибленні патологічного процесу в тканинах пародонта за наявності ЦД спостерігалися підвищення рівня ІЛ-1β та напруження захисної ланки місцевого специфічного імунітету. 
Експресія мРНК ІЛ-17А в значної кількості дітей, хворих на ЦД, була високою та мала тенденцію до зростання залежно від ступеня тяжкості ХКГ, що відображає бактеріальну агресію, активний запальний процес і автоімунну природу запального процесу в тканинах пародонта.
Низький рівень експресії мРНК ІЛ-10 призводить до зниження захисних можливостей і розвитку хронічного інфекційного запального процесу.

Висновки

Проведене молекулярно-генетичне дослідження відносного рівня мРНК прозапальних цитокінів IЛ-1β і -17А, протизапального ІЛ-10 в епітелії ротової порожнини дітей показало, що на тлі ЦД суттєво збільшені відносні рівні мРНК IЛ-1β і -17А та низький рівень експресії мРНК ІЛ-10.
Таким чином, переважання рівня прозапальних цитокінів у букальному епітелії над рівнями протизапальних відображає дисбаланс у системі цитокінової регуляції в дітей І та ІІ груп.
Проведені дослідження мають велике значення для діагностики запальних процесів у тканинах пародонта і стану локального імунітету ротової порожнини, а також є підгрунтям для розробки лікувально-профілактичних програм для дітей, хворих на цукровий діабет І типу.
 
Конфлікт інтересів. Автори заявляють про відсутність конфлікту інтересів при підготовці даної статті.

Bibliography

1. Александров Е.И. Микрофлора и иммунологическая резистентность при кариесе зубов и заболеваниях пародонта на фоне сахарного диабета / Е.И. Александров // Медико-–соціальні проблеми сім’ї. — 2014. — № 1. — С. 109-114.
2. Дурягіна Л.Х. Вплив психічного статусу на імунологічні показники ротової рідини пацієнтів iз запальними захворюваннями пародонту / Л.Х. Дурягіна // Таврический медико-биологический вестник. — 2012. — № 4(60). — С. 124-129.
3. Костина Е.М. Изучение полиморфизма генов цитокинов ИЛ-4, ИЛ-10, ИЛ-17А и ТНФA у больных с инфекционно-зависимой бронхиальной астмой / Е.М. Костина, Б.А. Молотилов, О.А. Левашова, М.В. Осипова // Иммунопатология, аллергология, инфектология. — 2013. — № 1. — С. 53-58.
4. Красницкая А.С. Особенности локального цитокинового статуса у пациентов с хроническим тонзиллитом различной этиологии / А.С. Красницкая, А.Н. Полятика // Тихо–океанский медицинский журнал. — 2013. — № 1. — С. 62-64.
5. Сахарный диабет. Иммунитет. Цитокины / К.П. Зак, Н.Д. Тронько, В.В. Попова, А.К. Бутенко. — К.: Книга-плюс, 2015. — 488 с.
6. Хоменко Л.О. Особливості цитокінового статусу у дітей з хронічним катаральним гінгівітом на фоні соматичної патології / Л.О. Хоменко, Т.І. Гавриленко, О.І. Остапко та ін. // Вісник проблем біології і медицини. — 2013. — № 4. — С. 352-356.
7. Шилова Л.Н. Иммунопатологическое значение интерлейкина-17 при псориатическом артрите / Л.Н. Шилова, Н.Н. Паньшина, А.С. Чернов и др. // Современные проблемы науки и образования. — 2015. — № 6 (Режим доступа: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=23040)
8. Ярова С.П. Патогенетические аспекты генерализованого пародонтита на фоне сахарного диабета ІІ типа / С.П. Ярова, В.В. Саноян // Вісник проблем біології і медицини. — 2010. — № 4. — С. 57-61.
9. Javed F. Cytokine profile in the gingival crevicular fluid of periodontitis patients with and without type 2 diabetes: a literature review / F. Javed, M. Al-Askar, K. Al-Hezaimi // J. Periodontol. — 2012. — Vol. 83(2). — P. 156-61.
10. Zhu S. IL-17/IL-17 receptor system in autoimmune disease: mechanisms and therapeutic potential / S.Zhu, Y. Qian // Clin. Sci. — 2012. — Vol. 122(11). — P. 487-511.

Similar articles

Expression of galectin-9 mRNA in obese children with polymorphism of the lactase gene
Authors: Абатуров О.Є.(1), Досенко В.Є.(2), Нікуліна А.О.(1)
(1) — ДЗ «Дніпропетровська медична академія МОЗ України», м. Дніпро, Україна
(2) — Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця НАН України, м. Київ, Україна

"Child`s Health" Том 13, №1, 2018
Date: 2018.04.11
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Specialist manual
Application of the treatment and preventive measures for caries and gingivitis in school-age children
Authors: Трубка І.О.
Національна медична академія післядипломної освіти імені П.Л. Шупика, м. Київ, Україна

"Child`s Health" Том 13, №4, 2018
Date: 2018.07.19
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Clinical researches
Role of microRNA in the development of arterial hypertension
Authors: Коваль С.М., Юшко К.О., Снігурська І.О., Старченко Т.Г., Милославський Д.К., Пенькова М.Ю.
ДУ «Національний інститут терапії імені Л.Т. Малої НАМН України», м. Харків, Україна

"Hypertension" 5 (55) 2017
Date: 2017.11.28
Categories: Cardiology
Sections: Specialist manual
Роль цитологических показателей   в оценке барьерных свойств слизистой оболочки десен у детей
Authors: Романенко Е.Г., ГУ «Днепропетровская медицинская академия МЗ Украины»
"Child`s Health" 8 (43) 2012
Date: 2013.03.05
Categories: Pediatrics/Neonatology
Sections: Clinical researches

Back to issue