Ассоциации генетических полиморфизмов в ключевых генах воспалительного ответа с риском развития хронического апикального периодонтита

Хронический апикальный периодонтит (ХАП) — распространенное воспалительное заболевание периапикальных тканей, ассоциированное с внутриканальной инфекцией. По данным эпидемиологических исследований, патология диагностируется у 52% взрослого населения, требуя ресурсоемких стоматологических вмешательств и снижая качество жизни пациентов [1, 2]. Генетические факторы, включая однонуклеотидные полиморфизмы (SNP), играют ключевую роль в патогенезе ХАП, влияя на восприимчивость к инфекциям, интенсивность воспалительных реакций и резорбцию костной ткани [3—5]. Ряд генов обладают четкой биологической функциональностью, что упрощает интерпретацию результатов. Например, полиморфизмы фактора некроза опухоли альфа (TNF-α) и интерлейкина-1β (IL-1β) ассоциированы с повышенными уровнями провоспалительных маркеров и более агрессивным течением ХАП [6]. Клинические наблюдения подтверждают значимость генетических вариаций в прогнозировании исходов лечения [5, 7]. Это позволяет выявлять конкретные механизмы патогенеза, такие как дисбаланс провоспалительных/противовоспалительных цитокинов и нарушение ремоделирования костной ткани [8, 9]. Однако необходимость учета эпигенетических и микробиомных факторов ограничивает универсальность генетических моделей [10]. Таким образом, анализ кандидатных генов как метод позволяет целенаправленно изучать механизмы ХАП, сочетая клиническую значимость с молекулярно-генетическими данными.

Цель исследования — оценить степень влияния генетических детерминант воспалительного ответа на шансы развития хронического апикального периодонтита.

Чтобы достичь поставленной цели, было проведено одноцентровое проспективное исследование типа «случай—контроль», включающее пациентов с ХАП и контрольную группу здоровых лиц. Лечение ХАП заключалось в удалении пораженного зуба. Исследование одобрено Комитетом по медицинской этике ЯГМУ (протокол №71/2024) и выполнено в соответствии с Хельсинкской декларацией. Все участники подписали информированное согласие. Работа выполнена на базе кафедры клинической стоматологии и челюстно-лицевой хирургии №1, отдела молекулярно-биологических исследований клинико-диагностической лаборатории Ярославского государственного медицинского университета и стоматологического отделения ООО «Медицинский центр диагностики и профилактики «Содружество» с августа 2024 по март 2025 г. В исследование было включено 200 пациентов: 50 в контрольной группе (группа 1) и 150 с ХАП (группа 2). Группы сопоставимы по полу и возрасту (средний возраст 33,6±9,2 года в группе ХАП и 31,5±8,4 года в контрольной группе, p>0,05). Диагноз верифицирован клинически и рентгенологически. Заболевание характеризовалось деструкцией костной ткани в области верхушки корня. Контрольная группа состояла из пациентов без воспалительных заболеваний пародонта. Критерии включения для группы ХАП: верифицированный диагноз ХАП, возможность удаления зуба, добровольное согласие. Для контрольной группы: отсутствие воспалительных заболеваний полости рта, регулярные стоматологические осмотры, добровольное согласие. Критерии исключения: острый апикальный периодонтит, беременность/лактация, прием антибиотиков/кортикостероидов/НПВС за месяц до исследования, предшествующая химиотерапия или облучение головы/шеи, аллергия на анестетики, психические расстройства. Рандомизация проводилась с помощью компьютеризированной системы генерации случайных чисел для распределения пациентов с ХАП на подгруппы. Контрольная группа формировалась из добровольцев, соответствующих критериям включения. Такая методология обеспечила стандартизацию выборки и минимизацию потенциальных источников смещения данных. Физикальное клиническое обследование выполнялось непосредственно перед лечением. ХАП проявлялся самопроизвольной болью, болью при накусывании на зуб и от горячего раздражителя, резко болезненной перкуссией и болезненной пальпацией в области переходной складки. Симптоматика находила подтверждение на конусно-лучевой компьютерной томографии (КЛКТ, компьютерный томограф HDX Will Dentri 3D 18x16,5 с цефалостатом, Южная Корея). Хирургическое лечение осуществлялось врачом-хирургом-стоматологом. Перед лечением у пациента путем венепункции локтевой вены проводился забор крови в вакуумную пробирку Lab-Vac (Shandong Chengwu Medical Products Factory, Китай) объемом 6 мл. Транспортировка и хранение материала осуществлялись в течение 12 ч. после взятия. Далее проводился анализ однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) методом полимеразной цепной реакции с флуоресцентной схемой детекции продуктов в режиме реального времени (ПЦР-РВ). Для анализа выделенной из лейкоцитов цельной крови геномной ДНК человека использовались наборы реагентов для ПЦР-РВ «ДНК-экспресс-кровь» (ООО НПФ «Литех», Россия). Реакция амплификации проводилась с использованием амплификатора детектирующего «ДТпрайм» модификации 5М3 (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия) без стадии электрофореза. Проводились две реакции амплификации с двумя парами аллель-специфичных праймеров для каждого полиморфизма. Для флуоресцентной детекции амплифицированного фрагмента ДНК применялся интеркалирующий асимметричный цианиновый краситель SYBR (Synthetic Bromide) Green I (Molecular Probes Inc., США). Анализ накопления флуоресцентного сигнала по 6-карбоксифлуоресцеин(FAM)-каналу осуществляли с использованием программного обеспечения DT-Master (ООО «НПО ДНК-Технология», Россия). При наличии гомозиготного генотипа сигнал наблюдался только по одному каналу флуоресценции, в то время как гетерозиготный генотип давал сигнал по обоим каналам.

Результаты анализа позволяли определить три типа заключений: гомозигота по аллели 1, гетерозигота и гомозигота по аллели 2. Изучались следующие однонуклеотидные полиморфизмы:

— rs1800896 (c.-1082G>A) гена интерлейкин-10 (IL-10, хромосома 1 в локусе 1q32.1), характеризующийся заменой гуанина на аденин в позиции —1082 относительно транскрипционной стартовой точки (TSS) промоторной области, который ассоциирован с повышенным уровнем экспрессии IL-10;

— rs1143627 (c.-31T>C) гена интерлейкин-1β (IL-1β, хромосома 2 в локусе 2q14.1), характеризующийся заменой тимина на цитозин в позиции —31 относительно TSS промоторной области, который ассоциирован со снижением транскрипционной активности и уровня экспрессии IL-1β;

— rs1800629 (c.-308G>A) гена фактора некроза опухоли альфа (TNF-α, хромосома 6 в локусе 6q21.3), характеризующийся заменой гуанина на аденин в позиции –308 относительно транскрипционной стартовой точки промоторной области, который ассоциирован с повышенной экспрессией TNF-α;

— rs1695 (p.Ile105Val) гена глутатион-S-трансфераза P1 (GSTP1, хромосома 11 в локусе 11q13.2), характеризующийся заменой изолейцина на валин в позиции 105 относительно старт-кодона, который ассоциирован со снижением ферментативной активности GSTP1.

Статистический анализ проводился с использованием пакета прикладных программ JMP Pro Statistical Discovery v. 18.0 (SAS Institute Inc., https://www.jmp.com, 2024). При разработке дизайна исследования был рассчитан объем выборки. Мощность была установлена на уровне 80% при α <0,05. Рассчитанный минимальный объем выборки составил 50 наблюдений для каждой из групп, учитывая возможное непосещение или позднее исключение. Различия между группами анализировались с использованием критерия хи-квадрат. Для углубленного анализа ассоциаций в исследуемых группах было использовано программное обеспечение Haplostats v. 1.9.7 (Schaid D.J., Sinnwell J.P. Software for haplotype-based association analysis, США, 2024), предназначенное для статистического анализа гаплотипов с признаками и ковариатами, когда фаза сцепления неоднозначна. Критический уровень значимости при проверке статистических гипотез принимался равным 0,05.

Проведенный анализ полиморфизма rs1800896 гена IL-10 выявил существенное снижение частоты встречаемости гомозиготного генотипа G/G в группе пациентов с ХАП — 51% против 78% в контрольной группе (табл. 1). Такая тенденция может свидетельствовать о защитной роли генотипа G/G, что согласуется с его ассоциацией с повышенной экспрессией противовоспалительного цитокина IL-10 [3]. Параллельно отмечено увеличение доли гетерозигот G/A в группе ХАП (39% против 18% в контроле), что, вероятно, отражает компенсаторный механизм подавления воспаления.

Таблица 1. Частота встречаемости генотипов в полиморфизмах изучаемых генов

Анализ полиморфизма rs1143627 гена IL-1β выявил, что в контрольной группе преобладает генотип T/T (68%), ассоциированный с нормальной экспрессией IL-1β. В группе ХАП частота T/T снижается до 41%, тогда как доля гетерозигот T/C возрастает до 47%. Учитывая, что T/C снижает продукцию IL-1β, это может указывать на нарушение раннего противомикробного ответа, способствующее хронизации воспаления [2, 5].

Для полиморфизма rs1800629 гена TNF-α наблюдалось резкое снижение гомозигот A/A в группе ХАП (30% против 60% в контроле). Возможное объяснение — участие TNF-α в хронизации процесса: высокий уровень цитокина на ранних стадиях может способствовать деструкции кости, но при хроническом течении его продукция может подавляться за счет регуляторных механизмов [8, 10].

Полиморфизм rs1695 гена GSTP1 продемонстрировал рост гомозигот A/A в группе ХАП (45% против 24% в контроле). Поскольку аллель A ассоциирован со сниженной антиоксидантной активностью фермента GSTP1, это подтверждает роль окислительного стресса в прогрессировании ХАП [1, 3]. Пациенты с генотипом A/A могут быть более уязвимы к повреждению периапикальных тканей из-за недостаточной нейтрализации реактивных форм кислорода, что согласуется с данными о взаимосвязи окислительного стресса и периапикального воспаления [3, 7].

Анализ равновесия Харди—Вайнберга (HWE) для полиморфизмов генов IL-10, IL-1β, TNF-α и GSTP1 выявил различия в распределении генотипов между группами пациентов с ХАП и контрольной выборкой (табл. 2). Полиморфизмы IL-10 (rs1800896) и TNF-α (rs1800629) соответствуют HWE в обеих группах, что подтверждает их корректное использование в анализе ассоциаций [9]. Для полиморфизма rs1143627 гена IL-1β в группе ХАП наблюдается снижение частоты гомозигот T/T (41% против 48% в контроле) и рост гетерозигот T/C (47% против 41%). При этом тест на HWE не выявил статистически значимых отклонений (p>0,05).

Таблица 2. Выделенные модели наследования для каждого из полиморфизмов

Это позволяет предположить, что изменение распределения генотипов связано с заболеванием, а не с нарушением случайного сочетания аллелей. Для полиморфизма rs1695 гена GSTP1 в группе ХАП выявлено значимое отклонение от HWE (p=0,0079), что сохраняет статистическую значимость даже после коррекции на множественные сравнения (критический уровень α=0,0125 при использовании поправки Бонферрони). Это может указывать на ассоциацию SNP с патогенезом ХАП, учитывая роль GSTP1 в нейтрализации окислительного стресса. В контрольной группе rs1695 соответствует HWE (p=0,27), что подтверждает корректность отбора [2, 9]. Напротив, в группе ХАП отклонение от равновесия может быть связано с действием отбора против генотипа G/G, ассоциированного с низкой антиоксидантной активностью [1].

Анализ моделей наследования (табл. 3) показал, что сверхдоминантная модель для rs1800896 предполагает повышенный в 2 раза риск заболевания у гетерозигот (G/A). Доминантная модель для rs1143627 указывает, что наличие хотя бы одного аллеля C (T/C или C/C) ассоциировано с 3,8-кратным повышением риска ХАП. Не менее сильная ассоциация выявлена для rs1800629 (TNF-α): доминантная модель предполагает, что аллель G (G/A и G/G) повышает риск ХАП в 3,3 раза. Для rs1695 (GSTP1) гомозиготы G/G ассоциированы со снижением риска ХАП, что согласуется с их связью с более высокой ферментативной активностью [3, 5, 6].

Таблица 3. Ассоциация однонуклеотидных полиморфизмов с вероятностью развития ХАП

Проведенное исследование подтвердило значимую роль генетических факторов в развитии ХАП. Все изучаемые однонуклеотидные полиморфизмы показали статистически значимые ассоциации с риском развития ХАП. Генотип G/G rs1800896 проявил защитный эффект, связанный с повышенной экспрессией противовоспалительного цитокина. Полиморфизмы rs1143627 и rs1800629 увеличивают риск заболевания в 3,8 и 3,3 раза соответственно. Гомозиготы G/G rs1695 снижают риск ХАП благодаря высокой антиоксидантной активности. Полученные данные могут служить основой для персонализированных подходов к диагностике и лечению.

Автор заявляет об отсутствии конфликта интересов.