АКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ПАРОДОНТИТЕ

АКТИВНОСТЬ СИСТЕМЫ АНТИОКСИДАНТНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ПАРОДОНТИТЕ

Научная статья

Хайдар Д.А.¹, Захватов А.Н.², Тарасова Т.В.^{3, *}, Мосина Л.М.⁴, Бойнова И.В.⁵, Тюрина Е.П.⁶, Коровякова Э.А.⁷, Пашин С.С.⁸

¹ORCID: 0000-0002-5490-1037;

²ORCID: 0000-0003-1433-0337;

³ORCID: 0000-0001-9745-9739;

⁴ ORCID: 0000-0001-6831-3116;

⁵ ORCID: 0000-0003-0975-950X;

⁷ORCID: 0000-0002-3149-808X;

⁸ ORCID: 0000-0001-9393-6278;

^{1, 7} Российский университет дружбы народов, Москва, Россия;

^2-6 Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н. П. Огарёва, Саранск, Россия;

⁸ Первый Московский государственный медицинский университет им. И. М. Сеченова, Москва, Россия

* Корреспондирующий автор (9023060[at]mail.ru)

Аннотация

Пародонтит – воспалительное заболевание, характеризующееся поражением пародонта. Известны различные факторы патогенеза в развитии пародонтита: бактерии полости рта, наличие зубного налета, метаболические нарушения и т.д. В последнее время особое внимание уделяют оксидативному стрессу в формировании заболеваний пародонта. Создавали модель пародонтита у крыс (n=10) путем перевязки лигатурой первых двух коренных зубов. Контрольную группу составили крысы (n=10), которым никакие манипуляции не выполнялись. У всех животных определяли уровень активности каталазы, супероксиддисмутазы и свободного оксипролина в плазме крови на 3-й, 7-й, 25-й дни. У животных основной группы было достоверное снижение активности ферментов антиоксидантной системы по сравнению с контрольной (р <0,001). Мы выявили отрицательную корреляцию активности ферментов каталазы (r=- 0,84) и супероксиддисмутазы (r = -0,79) у крыс экспериментальной группы по отношению к показателям свободного оксипролина. При пародонтите нарушена система антиоксидантной защиты, что проявляется в снижении активности ключевых ферментов активности антиоксидантной защиты: каталазы и супероксиддисмутазы. Низкий антиоксидантный статус у крыс с пародонтитом приводит к деструкции коллагеновых структур тканей пародонта.

Ключевые слова: пародонтит, оксидативный стресс, активные формы кислорода, заболевания пародонта, каталаза, супероксиддисмутаза, коллаген.

ON THE ACTIVITY OF THE ANTIOXIDANT DEFENSE SYSTEM IN PERIODONTITIS

Research article

Khaydar D.A.¹, Zakhvatov A.N.², Tarasova T.V.^{3, *}, Mosina L.M.⁴, Boynova I.V.⁵, Tyurina E. P.⁶, Korovyakova E.A.⁷, Pashin S.S.⁸

¹ORCID: 0000-0002-5490-1037;

²ORCID: 0000-0003-1433-0337;

³ORCID: 0000-0001-9745-9739;

⁴ ORCID: 0000-0001-6831-3116;

⁵ ORCID: 0000-0003-0975-950X;

⁷ORCID: 0000-0002-3149-808X;

⁸ ORCID: 0000-0001-9393-6278;

^{1, 7} Peoples' Friendship University of Russia, Moscow, Russia;

^2-6 N. P. Ogarev National Research Mordovian State University, Saransk, Russia

⁸First Moscow State Medical University,Moscow, Russia

* Corresponding author (9023060[at]mail.ru)

Abstract

Periodontitis is an inflammatory disease characterized by damaged periodontium. There are various known pathogenesis factors in the development of periodontitis such as oral bacteria, the presence of plaque, metabolic disorders, etc. Recently, special attention has been paid to oxidative stress in the formation of periodontal diseases. A model of periodontitis in rats (n=10) was created by ligating the first two molars with ligature. The control group consisted of rats (n=10), which were not exposed to any procedures. The activity level of catalase, superoxide dismutase and free oxyproline in blood plasma was determined in all animals on the 3rd, 7th, and 25th days. The animals of the main group had a significant decrease in the activity of enzymes of the antioxidant system compared to the control group (p<0.001) The authors identified a negative correlation of the activity of catalase enzymes (r=-0.84) and superoxide dismutase (r = -0.79) in the experimental group of rats with respect to the indicators of free oxyproline. In periodontitis, the antioxidant defense system is disrupted, which manifests itself in a decrease in the activity of key enzymes of antioxidant defense activity: catalase and superoxide dismutase. Low antioxidant status in rats with periodontitis leads to the destruction of collagen structures in periodontal tissues.

Keywords: periodontitis, oxidative stress, reactive oxygen species, periodontal diseases, catalase, superoxide dismutase, collagen.

Введение

Пародонтит обычно встречается у взрослых людей. С пародонтитом сталкивается почти каждый взрослый человек, хотя бы один раз в жизни [1]. В патогенезе заболеваний пародонта важную роль играют патогенные микроорганизмы, присутствующие в зубном налете, и воздействующие на иммунную систему хозяина. За счет хронического воспаления в тканях пародонта происходит активация нейтрофилов, лимфоцитов, которые синтезируют цитокины, простагландины. Длительное хроническое воспаление в тканях приводит к увеличению активных форм кислорода (АФК), и нарушению баланса антиоксидантной системы [2]. Известно, что длительное хроническое воспаление способствует деструкции тканей, поддерживающих зубы, включая десны, периодонтальную связку и альвеолярную кость [3]. Также хронический пародонтит является основной причиной потери зубов, что значительно ухудшает качество жизни пациентов. Оценка оксидативных процессов, выявление корреляции активности антиоксидантной системы с деструкцией коллагеновых структур тканей пародонта является актуальным вопросом современной стоматологии.

Окислительный стресс лежит в основе патогенеза многих заболеваний: рак, сахарный диабет, ревматоидный артрит, мужское бесплодие, инсульт и т.д. [4], [5]. Многие авторы указывают на то, что оксидативный стресс является важным фактором в этиологии и патогенезе заболеваний полости рта и зубов [1]. Поддерживая воспаление, окислительный стресс способствует угнетению клеток остеобластов и резорбции костной ткани челюсти. Исследование YangP.S. etal. показало, что увеличение активности супероксиддисмутазы положительно связано с тяжестью пародонтита [6]. В клиническом исследовании также было доказано, что активность каталазы также была в 1,5 раза выше у пациентов с пародонтитом по сравнению с здоровыми людьми (р <0,05) [7].

Цель исследования: оценить активность системы антиоксидантной защиты при пародонтите у крыс.

Материалы и методы исследования

В экспериментальное исследование были включены 20 здоровых беспородных крыс в возрасте 12 недель и средней массой 200 грамм. При работе с животными соблюдались этические принципы, установленные Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых для экспериментальных и других научных целей (Страсбург, 1986).

Для эксперимента, методом случайного отбора распределили крыс на две группы наблюдения: контрольная – группа (n=10) – животные, с которыми манипуляции не проводились; основная группа (n=10) – животные, которым была создана модель пародонтита. Для создания модели пародонтита под наркозом накладывали между двумя молярами лигатуру, при этом старались прошить межзубной сосочек между первым и вторым моляром верхней челюсти слева. Лигатура действовала как раздражитель для десен и вызывала накопление бактериального налета, с последующим развитием пародонтита на тридцатый день наблюдения.

В исследовании оценивали интенсивность оксидативного стресса и ключевые ферменты антиоксидантной системы – каталазу и супероксиддисмутазу в плазме крови. Активность ферментов определяли в обеих группах животных с использованием наборов для спектрофотометрического анализа. Определяли степень деструкции коллагена по изменению уровня свободного оксипролина (мг/л) – одной из основных аминокислот коллагена. Колебания уровня этого показателя указывает на интенсивность деградации коллагеновых структур. Оксипролин сыворотки крови определяли колориметрическим методом. Показатели оценивали на 3, 7 и 25 дни.

Методом описательной статистики оценивали полученные данные с расчетом средних значений и среднеквадратичных отклонений М±σ, с использованием непараметрических критериев Крускала-Уоллиса (Н), Манна-Уитни (U). Различия считали статистически значимыми при р≤0,05.

Результаты исследования

Показатели активности антиоксидантной системы до начала исследования достоверно не отличались между группами животных. На третий день наблюдения активность каталазы у крыс основной группы была ниже в 2,2 раза (р <0,001), а через 3 недели активность каталазы снизилась в 3 раза (р <0,001) по сравнению с контрольной группой. В наблюдении зафиксировали динамическое снижение активности каталазы у крыс основной группы – на 23,6% (р <0,05) (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Показатели активности каталазы и супероксиддисмутазы в плазме крови животных обеих групп

Срокинаблюдения	Показатели уровня каталазы (ммоль/л)			Показатели уровня супероксиддисмутазы (ед/мл)
	Контрольная группа (n=10	Основная группа (n=10)	р	Контрольная группа (n=10	Основная группа (n=10)	р
До исследования	1,17±0,05	1,15±0,02	p>0,05	1,30±0,04	1,31±0,03	p>0,05
3 день	1,16±0,04	0,51±0,02	р <0,001	1,31±0,02	0,45±0,04	р <0,001
7 день	1,19±0,03	0,44±0,04	р <0,001	1,29±0,03	0,48±0,05	р <0,001
25 день	1,15±0,03	0,40±0,03	р <0,001	1,32±0,04	0,52±0,06	р <0,001

У крыс с моделированным пародонтитом активность супероксиддисмутазы была в 3 раза ниже в течение всего периода наблюдения (р<0,001) (см. таблицу 1). У крыс основной группы было достоверное снижение активности супероксиддисмутазы в 3 раза на 3-й день мониторинга по сравнению с исходными данными (р<0,001). При динамическом наблюдении исследуемые показателиоставались стабильно низкими и между собой достоверно не отличались (p>0,05). Уровень свободного оксипролина у животных основной группы был достоверно выше по сравнению с контрольной (р<0,001), что указывает на высокую активность метаболизма коллагенсодержащих структур соединительной ткани в периодонтите (см. рисунок 1).

Рис. 1 – Динамика изменения уровня свободного оксипролина у животных двух групп

На момент окончания эксперимента выявлялась отрицательная зависимость уровня свободного оксипролина и каталазы плазмы крови (r = - 0,84), и супероксиддисмутазы (r = - 0,79).

Исследование показало, что у крыс с моделированным пародонтитом на фоне оксидативного стресса активность каталазы и супероксиддисмутазы существенно изменяется, что отрицательно отражается на метаболизме коллагена в опорных тканях зуба.

Каталаза и супероксиддисмутаза являются основными антиоксидантными ферментами, которые нейтрализуют АФК, следовательно играют важную роль в защите тканей пародонта от окислительного стресса. У крыс с пародонтитом нарушена система антиоксидантной защиты, что проявляется в снижении активности ключевых ферментов активности антиоксидантной защиты: каталазы и супероксиддисмутазы. Причем, чем дольше присутствует воспаление (более трех недель), тем ниже активность антиоксидантной системы защиты.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1.Gölz L. LPS from P. gingivalis and hypoxia increases oxidative stress in periodontal ligament fibroblasts and contributes to periodontitis / L. Gölz, S. Memmert, B. Rath-Deschner et al. // Mediators Inflamm. – 2014.– DOI: 10.1155/2014/986264.

2.Кульченко Н.Г. Оксидативный стресс в развитии необструктивной азооспермии / Н. Г. Кульченко //Трудный пациент. – 2017. – № 15(4-5). – С. 44-46.

3.Castro M.M.L. Antioxidants as Adjuvants in Periodontitis Treatment: A Systematic Review and Meta-Analysis / M.M.L. Castro; N.N. Duarte, P.C. Nascimentoet al. // Oxidative medicine and cellular longevity. – 2019. –DOI: 10.1155/2019/9187978

4.Аванесов А.М. Стоматологический статус пациентов с плоскоклеточной карциномой орофарингеальной области / А.М. Аванесов, Е.Н. Гвоздикова, Д.А. Хайдар идр. // Research'n Practical Medicine Journal. – 2019 – №6(4). – С. 109-115.

5.Кульченко Н.Г. Основные виды антиоксидантной терапии патоспермии / Н. Г. Кульченко // Вестник медицинского института «РЕАВИЗ»: реабилитация, врач и здоровье. – 2018. – №1 (31). – С. 41-48.

6.Yang P.S. Scaling-stimulated salivary antioxidant changes and oral-health behavior in an evaluation of periodontal treatment outcomes / P.S. Yang, W.C. Huang, S.Y. Chenet al.// ScientificWorld Journal. – 2014. – DOI: 10.1155/2014/814671.

7.Bhagat S. Assessment of Levels of Plasma Oxidative Stress in Patient Having Aggressive Periodontitis before and after Full Mouth Disinfection / S. Bhagat, P. Singh, A.S. Pariharet al.// J Pharm Bioallied Sci. – 2021. – № 13 (Suppl 1). – P. 432-435. – DOI: 10.4103/jpbs.JPBS_599_20.

Список литературы на английском языке / References in English

1.Gölz L. LPS from P. gingivalis and hypoxia increases oxidative stress in periodontal ligament fibroblasts and contributes to periodontitis / L. Gölz, S. Memmert, B. Rath-Deschner et al. // Mediators Inflamm. – 2014.– DOI: 10.1155/2014/986264.

2.Kulchenko N.G. Oksidativnyj stress v razvitii neobstruktivnoj azoospermii [Oxidative stress in the development of non-obstructive azoospermia] /N.G. Kulchenko // Trudnyj pacient[Difficult patient]. – 2017. – № 15(4-5). – P. 44-46. [in Russian]

3.Castro M.M.L. Antioxidants as Adjuvants in Periodontitis Treatment: A Systematic Review and Meta-Analysis / M.M.L. Castro; N.N. Duarte, P.C. Nascimentoet al. // Oxidative medicine and cellular longevity. – 2019. –DOI: 10.1155/2019/9187978

4.Avanesov A.M. Stomatologicheskij status pacientov s ploskokletochnoj karcinomoj orofaringeal'noj oblasti [Dental status of patients with squamous cell carcinoma of the oropharyngeal region] / A.M. Avanesov, E.N. Gvozdikova, D.A. Khaydar, T.V. Tarasova, I.V. Saushev, E.P. Tyurina // Research and Practical Medicine Journal. – 2019. – №6(4). – P. 109-115. – DOI: 10.17709/2409-2231-2019-6-4-11 [in Russian]

5.Kulchenko N.G. Osnovnye vidy antioksidantnoj terapii patospermii [Antioxidant therapy for patospermia] / N.G. Kulchenko // Vestnik medicinskogo instituta «REAVIZ»: reabilitacija, vrach i zdorov'e[Bulletin of the Medical Institute «REAVIZ»: Rehabilitation, Doctor and Health]. – 2018. – № 1 (31). – P. 41-48 [in Russian]

6.Yang P.S. Scaling-stimulated salivary antioxidant changes and oral-health behavior in an evaluation of periodontal treatment outcomes / P.S. Yang, W.C. Huang, S.Y. Chenet al. // ScientificWorld Journal. – 2014. – DOI: 10.1155/2014/814671.

7.Bhagat S. Assessment of Levels of Plasma Oxidative Stress in Patient Having Aggressive Periodontitis before and after Full Mouth Disinfection / S. Bhagat, P. Singh, A.S. Pariharet al. // J Pharm Bioallied Sci. – 2021. – № 13 (Suppl 1). – P. 432-435. – DOI: 10.4103/jpbs.JPBS_599_20.