Воспалительные заболевания пародонта широко распространены, ими поражено около 95% населения [5, 35]. Известна тесная связь между заболеваниями пародонта и соматическими заболеваниями, которые достоверно сочетаются с поражением тканей пародонта [3, 8]. Изучение патоморфологических и патофизиологических механизмов этой связи необходимо для разработки новых подходов к диагностике и лечению.
Основными факторами развития заболеваний пародонта считаются: нарушение микробиоценоза в полости рта; нейрорегуляторные нарушения; изменения гемодинамики, метаболизма соединительной ткани, минерального обмена; дефицит витаминов; травмирующие аномалии прикуса; курение; чрезмерное потребление алкоголя; нерациональное питание [2, 4, 59].
При оценке состояния тканей пародонта отмечают гигиеническое состояние полости рта, интенсивность и распространенность воспалительной реакции, измеряют глубину пародонтальных карманов и убыль зубодесневого прикрепления, определяют подвижность зубов, проводят количественную и качественную оценку десневой жидкости (ДЖ) [4].
ДЖ в норме представляет собой транссудат жидкой части крови, содержащей до 2% белков, представленных альбуминами и глобулинами. У лиц с интактным пародонтом в течение суток в полость рта поступает от 0,23 до 0,4 мл ДЖ [61]. При воспалительных заболеваниях механизм образования ДЖ изменяется: процесс транссудации сменяется экссудацией. ДЖ при этом содержит до 8% белков, включая альбумины, глобулины и фибриноген. Кроме того, в ДЖ обнаруживаются форменные элементы крови, эпителиоциты, микроорганизмы, лизосомальные ферменты, продукты распада тканей. По данным U. Weik (2008), при хроническом гингивите количество ДЖ достигает 2,7 мл/сут [57], при пародонтите средней степени тяжести и тяжелом — 5 мл/сут и более [44].
С появлением новых данных о выявлении ферментов разных групп и цитокинов в ДЖ при заболеваниях пародонта и их возможном патофизиологическом значении при данной патологии возрос интерес к изучению состава этой биологической жидкости [8, 29, 32, 50].
Среди ферментов ДЖ особое внимание привлекают представители семейства матриксных металлопротеиназ (ММР) — ферментов катаболизма межклеточного вещества, так как при пародонтологических заболеваниях отмечается усиленная деградация тканей десны: базальной пластинки эпителия, экстрацеллюлярного матрикса собственной пластинки слизистой оболочки (СО) десны.
В организме человека обнаружены 23 эндопептидазы из семейства ММР. Эти ферменты существуют в 2 формах: растворимые ММР и мембранно-связанные. Первый представитель семейства MMP — фермент, участвующий в деградации трехцепочечной спирали коллагена, был описан J. Gross и C. Lapiere в 1962 г. и назван матричной коллагеназой [19]. В последующем ферментам присваивались номера в порядке их открытия [23].
Продуцентами ММР являются нейтрофилы, эпителиоциты и фибробласты собственной пластинки СО десны. Большинство ММР имеют нейтрофильное происхождение [60], поскольку 95—97% клеточной популяции десневой борозды представлено нейтрофилами [1]. Одна и та же клетка может синтезировать разные ММР. Все ММР синтезируются как проферменты. Основными способами активации являются: отщепление протеазами небольшого пептида от N-конца про-ММР и взаимодействие профермента с ММР другого типа [37, 45, 48].
На сегодня ДЖ обнаружены ММР1, ММР2, ММР3, ММР7, ММР8, ММР9, ММР13, ММР14, ММР25, ММР26 [17, 30].
ММР1 называют коллагеназой фибробластов, интестинальной коллагеназой, коллагеназой-1, хотя она продуцируется разными клетками: фибробластами, кератиноцитами, остеобластами, хондробластами, эндотелиальными клетками, макрофагами и моноцитами [41]. ММР1 секретируется в латентной форме 52 kDa и конвертируется в форму с молекулярной массой 42 kDa [58]. Активация 42 kDa с помощью ММP2 или ММP7 приводит ММP1 к полной активной форме [6]. Активированная ММР1 расщепляет коллагены I, II, III, VII, VIII и X, желатин, казеин, энтактин, аггрекан, перлекан, IL1β, MMP2, MMP9 [11, 12, 24, 36]. ММР1 найдена не только в межклеточном веществе, но и внутриклеточно и, возможно, действует на внутриклеточные протеины [33]. Синтез MMP1 стимулируется разными агентами, включая цитокины (эпидермальный фактор роста, интерлейкины, фактор некроза опухоли TNFα). MMP1 ингибируется специфическими тканевыми ингибиторами (TIMP) TIMP1 и TIMP2, а также α2-макроглобулином. Имеются клинические исследования, подтверждающие участие MMP1 в развитии заболеваний пародонта. Так, при хроническом пародонтите уровень ММР1 в ДЖ был выше, чем у здоровых лиц; при этом консервативное лечение приводило к его снижению [56]. При агрессивном пародонтите у подростков отмечалось выраженное увеличение уровня ММР1 в ДЖ по сравнению с таковым в контрольной группе [7].
ММР2, или желатиназа А, секретируется в виде предшественника 72 kDa [13] фибробластами десны, остеобластами, одонтобластами. ММР2 расщепляет коллагены I, II, III подобно коллагеназам. Коллагенолитическая активность ММР2 на(у) клеточной поверхности имеет сходство с активностью ММР1, тогда как в растворе много слабее, чем у ММР1, поскольку ее активация связана с мембранно-ассоциированными металлопротеиназами [40]. Кроме интерстициальных коллагенов, субстратами ММР2 являются коллагены IV, V, VII, X, XI и XIV, желатин, эластин, фибронектин, ламинин-1 и ламинин-5, аггрекан, протеогликан-связанный белок, остеонектин, IL1β, MMP1, ММР9, ММР13. ММР2 найдена и внутриклеточно [31].
Транскрипция любой ММР зависит и контролируется рядом факторов (различными группами цитокинов, химических агентов и др.), поэтому их относят к «индуцируемым» ферментам [13]. ММР2 является исключением. Экспрессия желатиназы А происходит по конститутивному пути. Эти различия в регуляции транскрипции объясняются, в частности, различиями в строении промоторов ММР.
Про-ММP2 не активируется большинством протеиназ, которые активируют другие ММP. Этот фермент активируется с помощью автолиза, который имеет концентрационно-зависимый характер и степень которого возрастает в присутствии гепарина [14]. В основе другого механизма активации лежит взаимодействие про-ММР2 с 2 активными ММР14 и TIMP2 [26].
При исследовании ММР2 в ДЖ больных пародонтитом достоверных изменений не было выявлено [47, 62].
ММР3, или стромелизин I, известен как коллагеназа-активирующий фермент. ММР3 синтезируется фибробластами десны и не обнаруживается в нейтрофилах. Этот энзим активирует про-ММР1, про-ММР8, про-ММР9, про-ММР13 [9, 38]. Субстратами ММР3 служат коллагены III, IV, V, IX, желатин, аггрекан, протеогликан-связанный белок, большой тенасцин-С, фибронектин, ламинин, энтактин, остеонектин, эластин, казеин, комплекс MMP2/TIMP2, MMP7, MMP8, MMP9, MMP13, IL1β [12, 27, 28, 36]. Про-ММР3 высвобождается из клетки, имея молекулярную массу 55 kDa; после внеклеточной активации плазмином, триптазой, калликреином, химазой и самой ММР3 (автокатализ) превращается в активную форму (45 kDa). Последняя синтезируется в тканях десны не только при патологическом процессе, но и в норме, что нехарактерно для других ММР [9]. Исследованиями A. Haerian (1995) установлено, что тяжесть пародонтита коррелирует с увеличенным уровнем ММР3 в ДЖ [20].
ММP7, или матрилизин-1, имеет молекулярную массу активного фермента 19—21 kDa. ММР7 — простейший по доменной организации фермент в семействе металлопротеиназ. Он гидролизует ряд белков матрикса: коллагены V и X, желатин, аггрекан, протеогликан-связанный белок, фибронектин, ламинин, энтактин, остеонектин, β4-интегрин, эластин, казеин, трансферрин, плазминоген, MMP1, MMP2, MMP9, комплекс MMP9/TIMP1, но не гидролизует интерстициальные коллагены, т.е. коллагены I, II, III типов и коллаген базальных мембран — коллаген IV типа. Помимо вышеперечисленных белков внеклеточного матрикса, ММР7 воздействует на поверхностные молекулы, такие как про-α-дефензин, Fas-лиганд, Е-кадгерин.
При гингивите, агрессивном и хроническом пародонтитах уровни ММР7 в ДЖ были выше, чем у здоровых лиц, однако различия между группами пародонтологических больных были недостоверными [18].
MMP8 известна как нейтрофильная коллагеназа и коллагеназа-II. Фермент содержится в специфических гранулах полиморфно-ядерных лейкоцитов в виде неактивного профермента. Различные агенты, такие как IL1β и IL8, TNFα, и колониестимулирующий фактор гранулоцитов-моноцитов (GM-CSF), стимулируют высвобождение из нейтрофилов MMP8. Коллагеназа-II — ключевой фермент, начинающий разрушение экстрацеллюлярного матрикса, особенно при воспалительных процессах [44, 48, 50]. Кроме нейтрофилов, ММР8 синтезируется эпителиоцитами, фибробластами десны, моноцитами, макрофагами, плазмоцитами [43, 49, 55]. Молекулярная масса ММР8 зависит от синтезирующей клетки и колеблется от 85 до 20 kDa. Про-ММР8 из гранулоцитов, молекулярной массой 75—80 kDa, превращается в активную форму c молекулярной массой 65 kDa [15]. ММР8, образованная не гранулоцитами, имеет молекулярную массу при секреции из клетки 55 kDa, а после активации — 45 kDa [37, 38]. ММР8 фибробластов не регистрируется в ДЖ здоровых людей [9, 62]. Субстратами ММР8 служат коллагены I, II, III, V, VII, VIII и X, желатин, аггрекан, фибронектин, провоспалительные и антивоспалительные цитокины [52].
У пациентов с тяжелой формой пародонтита, по данным V. Ehlers (2011), концентрация ММР8 в ДЖ составила в среднем 65 нг/мл при уровне данного фермента у здоровых людей в среднем 7 нг/мл [16].
Выраженное увеличение уровня ММР8 в ДЖ при агрессивном пародонтите было выявлено у подростков по сравнению с контрольной группой [7].
ММР9, или коллагеназа IV, желатиназа В, экспрессируется как 92 kDa в латентной форме и конвертируется в 68—82 kDa активные формы в течение активации [10]. При пародонтите главный источник ММР9 в ДЖ — полиморфно-ядерные лейкоциты, макрофаги. Для фибробластов десны нехарактерен синтез ММР9. Субстратами ММР9 служат коллагены IV, V, VII, X, XIV, желатин, эластин, аггрекан, протеогликан-связанный белок, фибронектин, остеонектин, IL1β, плазминоген [46]. Активация ММР9 происходит под влиянием IL1α и TNFα. ММР9 является основной желатиназой в ДЖ при пародонтите, причем регистрируются ее активные формы, тогда как в норме обнаруживается только про-ММР9 [9]. При пародонтите ММР9 в ДЖ была выявлена у 98% больных, при гингивите — у 11% [54].
ММР13 имеет молекулярную массу 60—65 kDa в неактивном состоянии, а после активации — 50—55 и 48 kDa. ММР13 синтезируется фибробластами и макрофагами. Субстратами ММР13 служат коллагены I, II, III, IV, IX, XIV, желатин, аггрекан, фибронектин, остеонектин, ММР9 [24]. ММР13 не регистрируется в ДЖ у людей с интактным пародонтом [22].
Исследования ММР13 в ДЖ больных хроническим пародонтитом выявили достоверные различия концентрации данного фермента по сравнению с его уровнем у здоровых людей и больных гингивитом [25].
ММP14 (МТ1-ММP) обнаружена в клеточных мембранах фибробластов, макрофагов [39]. Экспрессия ММР14 индуцируется TNFα [21, 51]. Молекулярная масса активной ММР14 составляет 66 kDa. ММР14 активирует про-ММР13 и про-ММР2 в присутствии малых количеств TIMP2 на клеточной поверхности. ММР14 способна разрушать интерстициальные коллагены, хотя не относится к группе коллагеназ [26]. Усиление коллагенолизиса происходит при нарушении баланса в системе ММР14/TIMP2 [39]. Кроме разрушения коллагена, ММР14 участвует в расщеплении нематриксных субстратов: IL8, про-TNFα, ингибитора секреторной протеазы лейкоцитов, ростового фактора соединительной ткани [53], что может играть роль в межклеточных взаимодействиях и в регуляции воспаления.
ММР25, или МТ6-ММР, относится к группе мембранных ММР. ММР25 секретируется преимущественно нейтрофилами. Про-ММР25 имеет молекулярную массу 57 kDa и конвертируется в активную форму с молекулярной массой 45—47 kDa. В ДЖ увеличенные значения ММР25 регистрируются при гингивите, хроническом пародонтите, агрессивном пародонтите, в то время как у здоровых людей данный фермент не определяется [17].
ММР26, или матрилизин-2, или эндометаза, имеет молекулярную массу 28 kDa. Эндометаза расщепляет желатин, ингибитор протеиназы α1, α1-антитрипсин и активирует про-ММР9. Матрилизин-2 не вызывает деградацию коллагенов, ламинина, эластина, плазминогена, β-казеина [42]. Характерной чертой ММР26 является способность накапливаться в больших количествах внутриклеточно, что не свойственно другим ММР [34]. Растворимая форма ММР26 найдена в ДЖ у пациентов с пародонтологическими заболеваниями. Уровни ММР26 коррелировали с тяжестью воспалительной реакции, что предполагает участие ММР26 в прогрессировании пародонтологических заболеваний [17].
Как видно из представленного обзора, при развитии заболеваний пародонта наблюдаются изменения уровней различных ферментов семейства ММР. Они выражаются в появлении в ДЖ активных форм ферментов, отсутствующих у лиц с интактным пародонтом, в повышении концентраций большинства ММР, определяемых в полости рта при прогрессировании патологии, а также в снижении содержания данных ферментов при лечении заболеваний. Очевидно, что вышеуказанная реакция ферментов семейства ММР может иметь значение в патогенезе заболеваний пародонта. Однако, несмотря на актуальность проблемы, исследования в этой области немногочисленны. Изучаются уровни всех видов ММР, но до настоящего времени не определено одного либо нескольких типов ферментов этого семейства, показательных для данной патологии, способных служить маркерами состояния тканей десны у больных пародонтитом. Кроме этого, в качестве исследуемого материала используется ДЖ, но, учитывая первичную локализацию ММР в межклеточном веществе десны, их определение в ДЖ может не отражать истинных уровней ММР в тканях. Для решения данной проблемы необходимо проведение сравнительного изучения содержания ММР в тканях десны с помощью иммуногистохимических технологий и в ДЖ с помощью иммуноферментного анализа. Данный подход позволит определить тип ММР, который находится в тканях десны и в ДЖ в эквивалентном соотношении и который коррелирует с тяжестью заболевания. Следовательно, найденный ММР может рассматриваться в качестве диагностического и прогностического фактора, позволяющего определять необходимый объем лечебных и профилактических мероприятий при диспансерном наблюдении больных пародонтитом.