Features of cellular mechanisms affecting the pathogenesis and course of chronic catarrhal gingivitis

Cover Page

Abstract


Aim. To investigate the cellular mechanisms of chronic catarrhal gingivitis to develop the appropriate treatment schemes based on the analysis of obtained data.

Methods. 57 patients aged 16 to 22 years were observed and divided into the control group (18 subjects with the intact periodontium with no orthopedic constructions) and the study group of patients with chronic catarrhal gingivitis (39 subjects, group 1). The degree of gingival inflammation was evaluated by papillo-marginal alveolar index as well as by gingival bleeding index. In addition, laboratory parameters were measured: spontaneous nitroblue tetrazolium test and zymosan-stimulated nitroblue tetrazolium test. Leukocyte-modulating activity of oral fluid was determined by measurement of luminol-dependent chemiluminescence. The activity of lysosomal enzymes - acid deoxyribonuclease and acid phosphatase - was determined in whole oral fluid, supernatant fraction of oral fluid and in sediment, obtained by centrifugation. Antioxidant activity was determined in whole oral fluid by biochemiluminescent method with hydrogen peroxide.

Results. The performed investigations demonstrated that the development of chronic catarrhal gingivitis is accompanied by a sharp increase of the number of neutrophils and macrophages with a significant increase of their functional activity. At the same time, more than two-fold increase of the activity of lysosomal enzymes, lysosomal membrane labilization and release of enzymes outside the organelles and cells were observed, that indicated the increase of destructive potential in chronic catarrhal gingivitis. Use of indometacin in the complex treatment of chronic catarrhal gingivitis contributed to normalization of clinical parameters, increased neutrophil functional activity and enhanced their functional reserve, reduced the activity of phlogogenic factors and normalized the antioxidant activity of oral fluid. Pro- and anti-inflammatory factors secreted into the oral cavity during inflammatory periodontal diseases collectively have leukocyte-modulating activity.

Conclusion. The obtained data indicate the important role of both high oxygen-dependent and oxygen-independent biocidal activity of neutrophils and macrophages in the pathogenesis and clinical course of chronic catarrhal gingivitis.


В настоящее время существуют достаточно точные клинические критерии диагностики воспалительных заболеваний пародонта, а также большое количество различных методов лечения гингивита [1, 2]. Однако остаётся высокой частота рецидивов, перехода лёгких воспалительных заболеваний пародонта в развившиеся формы, что, несомненно, связано с недостаточным знанием патогенеза. Известно, что в развитии воспалительных заболеваний пародонта, как и при любой другой воспалительной патологии, важная роль принадлежит клеточным механизмам защиты и особенно клеткам — «профессиональным ­фагоцитам»: нейтрофильным гранулоцитам и макрофагам [3].

В связи с этим в настоящей работе представлены результаты исследования клеточных механизмов развития хронического катарального гингивита (ХКГ) с целью разработки на основе анализа полученных данных адекватных схем лечения [4].

В соответствии с поставленной целью были обозначены следующие задачи исследования: определить количество, функциональную активность и её резервы у фагоцитирующих клеток (нейтрофилов и макрофагов) в ротовых смывах, исследовать состояние антиоксидантной ­системы и ­лейкоцит-модулирующей активности (ЛМА) ротовой жидкости при ХКГ.

В исследовании участвовали 57 пациентов в возрасте от 16 до 22 лет. Они были разделены на две группы.

Первая группа (39 человек) — больные ХКГ. При постановке диагноза использовали классификацию болезней пародонта, принятую на XVI Пленуме Всесоюзного научного общества стоматологов [1, 2].

В контрольную группу (18 человек) были включены пациенты с интактным пародонтом без выраженной патологии прикуса и скученности зубов, глубина преддверия полости рта, длина уздечек губ и выраженность тяжей слизистой оболочки щёк соответствовали норме. В исследование не включали пациентов с ортопедическими конструкциями. Клинико-лабораторные показатели этой группы служили одним из критериев контроля качества проводимого лечения.

Клиническую оценку общего состояния полости рта и тканей пародонта проводили, определяя папиллярно-маргинально-альвеолярный индекс, а также степень кровоточивости дёсен [5, 6]. Гигиеническое состояние полости рта определяли по упрощённому индексу гигиены полости рта.

Кроме этого, определяли лабораторные показатели: спонтанный тест с нитросиним тетразолием (сНСТ) и индуцированный (с помощью зимозана) тест с нитросиним тетразолием (иНСТ) [3]. Определение ЛМА проводили в ротовой жидкости после центрифугирования при 1000 об./мин в течение 10 мин [7, 8].

Для определения спонтанной хемилюминесценции к 0,1 мл лейкоцитарной взвеси (2×105 лейкоцитов) добавляли 0,1 мл люминола (10–4 М) и 0,7 мл раствора Хэнкса. Для определения ЛМА в кювету прибора добавляли 0,1 мл надосадочной части ротовой жидкости. Хемилюминесценцию измеряли с интервалом 2 мин в течение 30 мин на 36-канальном хемилюминометре «Скиф-0306» (СКТБ «Наука», Красноярск) при 37 °С.

Активность лизосомальных ферментов — кислой дезоксирибонуклеазы (ДНКазы) и кислой фосфатазы [9] — оценивали в цельной ротовой жидкости, надосадочной фракции ротовой жидкости и осадке, полученном при центрифугировании (3000 об./мин в течение 15 мин).

Средняя величина индекса гингивита у больных ХКГ составила 0,94±0,05, ­индекса кровоточивости дёсен — 1,96±0,18. При осмотре у всех пациентов в зоне воспаления на зубах определялось значительное количество мягкого зубного налёта и наддесневого зубного камня. Величина гигиенического индекса на 75% превосходила уровень аналогичного показателя в контрольной группе (p <0,01).

В ротовых смывах соотношение нейтрофилов и макрофагов у пациентов с ХКГ было выше, чем в контрольной группе в 1,5 раза (p <0,01). Эта закономерность сохранялась до конца срока наблюдения, что, вероятно, свидетельствует об активном выходе клеток из кровеносного русла в очаг воспаления [10]

В контрольной группе показатели иНСТ-теста были вдвое выше (p <0,01) по сравнению с показателями сНСТ-теста. Также более чем вдвое вырос показатель иНСТ-теста под влиянием зимозана у больных ХКГ.

Количественная и биоцидная характеристика клеточного звена воспаления у пациентов с хроническим катаральным гингивитом представлена в табл. 1.

 

Таблица 1. Количественная и биоцидная характеристика клеточного звена воспаления у пациентов с хроническим катаральным гингивитом (M±m)

Показатель

Контрольная группа

Группа с ХКГ до лечения

Группа с ХКГ после лечения

Группа с ХКГ через 6 мес после лечения

Нф в ротовых смывах, на 100 клеток

49,85±2,92

59,71±2,46*

67,07±2,26*

60,00±2,58*

Мф в ротовых смывах, на 100 клеток

50,00±2,92

40,59±2,46

32,93±2,26*

40,00±2,58*

Нф/Мф в ротовых смывах

1,0±0,04

1,47±0,09*

2,04±0,1*

1,5±0,05*

сНСТ-тест, число
НСТ-положительных клеток на 100 клеток

12,17±0,72

13,46±0,88

18,33±0,45*

17,47±0,82*

иНСТ-тест, число
НСТ-положительных клеток на 100 клеток

25,64±1,36

33,0±2,42*

25,33±1,83

35,33±2,9*

ИС

2,1±0,03

2,45±0,03

1,38±0,02*

2,02±0,03

Доля активных Нф, %

45,25±2,72

36,38±2,32*

32,8±1,72*

42,17±2,25

Доля активных Мф, %

37,89±2,37

47,1±2,31*

31,07±1,54*

36,62±3,66

Примечание: *достоверные отличия показателей от контроля (p <0,05); ХКГ — хронический катаральный гингивит; Нф — нейтрофилы; Мф — макрофаги; сНСТ — спонтанный тест с нитросиним тетразолием; иНСТ — индуцированный (с помощью зимозана) тест с нитросиним тетразолием; ИС — индекс стимуляции.

 

Биохимические и цитохимические исследования (количество и функциональная активность нейтрофилов и макрофагов, ЛМА, активность лизосомальных ферментов, антиоксидантная активность) ротовой жидкости позволяют прогнозировать течение заболеваний и выбрать наиболее адекватную схему лечения воспалительного процесса.

Общая флогогенная активность сыворотки крови была определена при целом ряде общесоматических заболеваний. По мнению Д.Н. Маянского [10], это исследование служит одним из информативных методов, однако при воспалительных заболеваниях пародонта ранее его не применяли. Вместе с тем есть данные, свидетельствующие, что активность провоспалительных факторов ингибируется антивоспалительными системами ротовой жидкости, и, как следствие, конечный флогогенный эффект будет зависеть от её про- и антивоспалительного потенциала [11].

Анализ всех проб проводили одномоментно в импульсах хемилюминесценции на 1000 клеток за 30 мин.

Величина ЛМА при добавлении надосадочной части слюны испытуемых с интактным пародонтом к лейкоцитарной взвеси, полученной от доноров, составила
0,14±0,014×105 имп./103 кл./30 мин, что было ­принято нами за контрольный уровень (табл. 2).

 

Таблица 2. Показатели лейкоцит-модулирующей активности в надосадочной части ротовой жидкости у больных хроническим катаральным гингивитом (М±m)

Показатель

Контрольная группа
n=12

ХКГ группа до лечения
n=32

ХКГ группа после лечения
n=18

ХКГ группа через 6 мес после лечения
n=9

Абс., ×105 имп./103 кл./30 мин

0,14±0,014

8,08±0,79*

3,17±0,48**

0,21±0,02

Индекс модуляции

0,35±0,06

1,49±0,12*

0,37±0,05

0,46±0,06

Примечание: *достоверные отличия показателей от контроля (p <0,05); **достоверные различия между показателями в группе хронического катарального гингивита (ХКГ) до и после лечения (p <0,05); индекс модуляции вычисляют по отношению суммарной хемилюминесценции стандартной лейкоцитарной взвеси от 5 доноров за 30 мин регистрации в присутствии надосадочной части слюны к тому же показателю без неё в среде, то есть к фоновой хемилюминесценции.

 

При добавлении надосадочной части слюны от больных первой группы абсолютные показатели ЛМА увеличивались в 58 раз и составляли 8,08±079×105 имп./103 кл./30 мин (см. табл. 2). При индексе модуляции меньше 1,0 результат оценивали как подавление лейкоцитарной активности, индекс модуляции больше 1,0 свидетельствовал о стимулирующем воздействии надосадочной части слюны на лейкоциты доноров.

После проведённого комплексного лечения с использованием 10% индометациновой мази у больных первой группы уровень ЛМА в надосадочной части слюны снижался по сравнению с уровнем, определяемым до лечения, в 2,6 раза. Через 6 мес после лечения показатели ЛМА в надосадочной части слюны снижались и достигали контрольного уровня (см. табл. 2, p <0,01).

Структурно-функциональная особен­ность полиморфноядерных ­лейкоцитов — высокое содержание в этих клетках лизосомальных ферментов [12]. Участие лизосомальных ферментов полиморфноядерных лейкоцитов в патогенезе ранних форм хронических воспалительных заболеваний в тканях пародонта изучено явно недостаточно.

Развитие воспалительного процесса в тканях десны у больных ХКГ сопровождалось возрастанием активности ­изучаемых лизосомальных ферментов в цельной ротовой жидкости почти в 2 раза по сравнению с контролем (p <0,01). Обращает на себя внимание значительный прирост отношения активности в надосадочной части к активности в осадке. Это свидетельствует о лабилизации лизосомальных мембран и активации лизосом клеточных элементов, входящих в состав ротовой жидкости, что является признаком раннего вовлечения лизосомально-вакуолярного аппарата в процессы деструкции тканей пародонта.

Изменения активности кислой ­ДНКазы у больных ХКГ в целом подчинялись закономерностям, выявленным в отношении активности кислой фосфатазы. Однако кислая ДНКаза — фермент, который имеет несколько иную локализацию внутри лизосомальной частицы и несёт совсем другую функциональную нагрузку по сравнению с кислой фосфатазой. По этой причине в изменениях активности ДНКазы наблюдались некоторые особенности.

Большой интерес представляет анализ изменений отношения активности в надосадочной части ротовой жидкости к активности в осадке. Известно, что повышение активности в надосадочной части ­свидетельствует о лабилизации лизосомальных мембран, разрушении лизосом и истечении их содержимого в среду, что представляет угрозу для окружающих тканей.

Наши результаты показали, что отношение активности кислой ДНКазы в надосадке к активности фермента в осадке повышалось приблизительно в 1,5 раза при развитии воспалительных изменений в пародонте (табл. 3; p <0,01). При сопоставлении этих результатов с показателями активности кислой фосфатазы в цельной ротовой жидкости обращает на себя внимание тот факт, что последняя остаётся на высоком уровне до конца наблюдения (см. табл. 3). Кроме того, важно отметить постепенное снижение активности кислой фосфатазы в надосадочной части ротовой жидкости и повышение — в связанной (осадочной) фракции, что, скорее всего, свидетельствует о приливе новых порций нейтрофилов и макрофагов, которые, как известно, рассматриваются в виде своеобразного депо лизосомальных ферментов и могут служить потенциальным инструментом для развития репаративных процессов.

 

Таблица 3. Динамика активности лизосомальных ферментов в полости рта до и после лечения хронического катарального гингивита

Группы обследованных

Цельная ротовая жидкость, мкмоль/л в минуту

Надосадочная часть ротовой жидкости, мкмоль/г белка в минуту

Осадочная часть ротовой жидкости, мкмоль/г белка в минуту

Отношение активности в надосадочной части к активности в осадке ротовой жидкости

Контрольная группа (n=17):

КФ

ДНКаза

 


51,1±4,24

11,1±1,28

 


6,0±0,54

1,5±0,08

 


91,9±7,41

14,3±3,11

 


6,3±0,6

10,1±0,75

Первая группа до лечения (n=39):

КФ

ДНКаза

 


108,5±10,3*

33,8±3,15*

 


9,5±0,46*

7,1±0,14*

 


131,2±8,91*

43,4±3,24*

 


8,4±0,62*

16,4±1,23*

Первая группа после лечения (n=18):

КФ

ДНКаза

 


72,7±6,9**

30,4±2,53*

 


9,6±0,66*

4,3±0,82**

 


173,5±14,73**

53,1±4,43*

 


5,6±0,45*

7,9±0,68**

Первая группа через 6 мес после лечения (n=7):

КФ

ДНКаза

 



103,6±3,17**

29,2±4,21*

 



9,9±1,71**

3,1±0,54**

 



174,1±10,03**

74,6±4,02**

 



5,7±0,56

4,1±0,35

Примечание: *достоверные отличия показателей от контроля (p <0,05); **достоверные различия между показателями в группе хронического катарального гингивита до и после лечения (p <0,05); КФ — кислая фосфатаза; ДНКаза — кислая дезоксирибонуклеаза.

 

Далее мы исследовали особенности функционирования систем, осуществляющих ­защиту тканей пародонта от активных форм кислорода, которые выделяются лейкоцитами при вовлечении их в воспаление. При исследовании суммарной антиоксидантной активности слюны у лиц с интактным пародонтом её величина составила 12,67±1,27 усл.ед., результаты были приняты за контрольные показатели (табл. 4).

 

Таблица 4. Показатели антиоксидантной активности (усл.ед.) ротовой жидкости при хроническом катаральном гингивите (М±m)

Контрольная группа
(n=12)

Первая группа
до лечения
(n=27)

Первая группа
после лечения
(n=13)

Первая группа
через 6 мес после лечения
(n=9)

12,62±1,27

19,11±1,48*

10,92±2,28

12,48±1,77

Примечание: *достоверные отличия показателей от контроля (p <0,05).

 

У больных первой группы эти показатели были в 1,5 раза выше контрольных (p <0,01). После проведённого лечения, результатом которого было купирование всех клинических признаков воспаления, суммарная антиоксидантная активность слюны снижалась на 43% по сравнению с аналогичными показателями до лечения и достигала контрольного уровня (см. табл. 4). Через 6 мес после проведённого комплексного лечения с использованием индометациновой мази определяемый уровень суммарной антиоксидантной активности ротовой жидкости не изменялся и оставался в пределах нормы (12,48±1,77 усл.ед.).

Выводы

1. Развитие хронического катарального гингивита сопровождается увеличением количества нейтрофилов и макрофагов с выраженным ростом их функциональной активности.

2. Клиническое выздоровление пародонта у больных без общесоматической патологии сопровождалось снижением активности кислой фосфатазы, хотя её уровень не достигал нормальных значений, а активность кислой дезоксирибонуклеазы оставалась высокой, что свидетельствует о высокой вероятности рецидива заболевания.

3. Обнаруженное увеличение антиоксидантной активности можно расценить как признак активно текущего воспалительного процесса в тканях пародонта.

4. Высокую степень активности лизосомальных ферментов в ротовой жидкости при стабильном состоянии гранул лизосом, обнаруженную нами в отдалённые сроки после лечения, можно рассматривать как неблагоприятный признак, позволяющий прогнозировать рецидивирующее течение хронического катарального гингивита.

5. Применение 10% индометациновой мази у больных хроническим катаральным гингивитом приводит к быстрому снижению повреждающего потенциала нейтрофилов и макрофагов на ткани дёсен.

6. Проантивоспалительные ­факторы, выделяемые в полость рта при воспалительных заболеваниях пародонта, в совокупности обладают лейкоцит-модулиру­ющей активностью.

 

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов по представленной статье.

N N Mayanskaya

Kazan State Medical University

Author for correspondence.
Email: nmayansk@mail.ru
Kazan, Russia

V V Vanyunina

Novosibirsk State Medical University

Email: nmayansk@mail.ru
Novosibirsk, Russia

  • Ivanov V.S. Zabolevaniya parodonta. (Periodontal disease.) Moscow: MIA. 1998; 296 p. (In Russ.)
  • Tsepov L.M. Zabolevaniya parodonta: vzglyad na problemu. (Periodontal diseases: view of a problem.) Moscow: MEDpress-inform. 2006; 192 p. (In Russ.)
  • Diagnosticheskaya tsennost' leykotsitarnykh testov. (Diagnostic value of leucocyte tests.) Ed. by D.N. Mayanskiy. Novosibirsk. 1995; 2: 5–24. (In Russ.)
  • Postnova M.V., Mulik Yu.A., Novochadov V.V. et al. Mouth fluid as an object of estimating functional condition of human body. Vestnik volgogradskogo universiteta. Seria 3. Ekonomika, ekologiya. 2011; (1): 246–253. (In Russ.)
  • Lemetskaya T.I. Lechenie vospalitel'nykh zabolevaniy parodonta. (Treatment of the inflammatory periodontal diseases.) Moscow: Medicine. 1983; 55 p. (In Russ.)
  • Muhlemann H.R., Son S. Gingival bleeding — a leading symptom in initial gingivitis. Helvet. Odont. Acta. 1971; 15: 107–113. PMID: 5315729.
  • Mayanski D.N., Mayanskaya S.D., Tsyrendorgiev D.D., Myshkin A.V. Determination of leucocyte modulating activity of blood serum in acute coronary syndrome. Klinicheskaya laboratornaya diagnostika. 1999; (7): 21–22. (In Russ.)
  • Safaraliev F.R., Mamedov F.Yu. The oral cavity state in professional athletes on the background of intense physical exercises. Kazan medical journal. 2017; 98 (3): 338–343. (In Russ.)
  • Barrett A.J. Lysosomes, a laboratory handbook. Amsterdam-London. 1972; 46–149.
  • Mayanskiy D.N. Lektsii po klinicheskoy patologii. (Lectures on clinical pathology.) Moscow: GEOTAR-Media. 2008; 483 p. (In Russ.)
  • Grigorovich E.Sh., Pomorgailo E.G., Homutova E.Yu., Stepanov S.S. Clinical variations of chronic generalized periodontitis, genetic polymorphism and systemic production of inflammatory cytokines Stomatologiya. 2015; (5): 11–16. (In Russ.)
  • Panin L.E., Mayanskaya N.N. Lizosomy: rol' v adaptatsii i vosstanovlenii. (Lysosomes: role in adaptation and reparation.) Novosibirsk: Nauka. 1987; 198 p. (In Russ.)

Views

Abstract - 108

PDF (Russian) - 120

PlumX


© 2018 Mayanskaya N.N., Vanyunina V.V.

Creative Commons License

This work is licensed
under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.


Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77-70434 от 20 июля 2017 года выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)