Энергетический гомеостаз в присутствии кислорода является основой для жизнедеятельности клеток всего организма. Такие патофизиологические процессы, как гипоксия и воспаление, гипоксия и деструктивно-некротические процессы в тканях часто сопряжены и моделируют интенсивность друг друга [1]. На уровне тканей и клеток, в том числе комплекса пародонта, адаптивные реакции на низкое напряжение кислорода в основном опосредованы через ключевой механизм регуляции клеточной транскрипции или переноса генетической информации с ДНК на РНК. В этом направлении наибольший интерес представляет изучение гипоксия-индуцибельного фактора-1α (HIF-1α), контролирующего активацию транскрипционных процессов в клетках в ответ на гипоксическое состояние [2].

Гипоксия имеет патогенетическое значение для развития хронических воспалительных изменений в тканях пародонта. Грамотрицательные анаэробные бактерии способствуют снижению тканевого напряжения кислорода в глубине пародонтальных карманов [3]. При воспалительной инфильтрации пародонта иммунокомпетентными клетками и активации резидентных Т-лимфоцитов наблюдается повышенное потребление кислорода [4].

В свою очередь, повреждение эндотелия микрососудов и отек ткани при воспалении пародонта приводят к нарушению микроциркуляции и снижению кислородного обеспечения ткани [5]. Низкий уровень кислорода в тканях пародонта может быть мощным иммуномодулирующим сигналом. Так, в условиях гипоксии клетки периодонтальных связок экспрессируют провоспалительные цитокины — интерлейкин-1β, интерлейкин-6, простагландин Е2, рецептор-активатор ядерного фактора-каппа B (RANKL) и остеопротегерин [6], которые тесно связаны с разрушением тканей пародонта [7, 8].

Выраженная гипоксия может оказывать цитотоксический эффект на стволовые клетки периодонтальной связки (PDL) через митохондриально-апоптический и аутофагический пути с участием HIF-1α [9, 10]. При онкологических заболеваниях полости рта гипоксия-зависимый фактор способствует инвазии и миграции опухолевых клеток, развитию гнойных осложнений при химиолучевом лечении злокачественных опухолей [11].

Все вышеуказанное определяет научный интерес к изучению диагностической и клинической информативности уровня HIF-1α в локальных биотопах при воспалительных и гнойных процессах полости рта различного генеза.

Цель исследования — оценить клинико-диагностическую информативность определения уровня HIF-1α в десневой жидкости у пациентов при хроническом генерализованном пародонтите (ХГП) и обострении воспалительных заболеваний пародонта у больных раком слизистой оболочки полости рта (СОПР).

Материал и методы

Исследование было одобрено Локальным независимым этическим комитетом ФГБУ НМИЦ «Центрального научно-исследовательского института стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России и этическим комитетом ФГБУ «Ростовский научно-исследовательский онкологический институт» Минздрава России.

Клиническая часть работы была проведена совместно ФГБУ НМИЦ CЧЛХ Минздрава России, Республиканским стоматологическим центром г. Нальчика и ФГБУ РНИОИ Минздрава России. Всего в работе принимали участие 97 человек обоего пола в возрасте от 30 до 60 лет. Из них 15 пациентов — практически здоровые лица без патологии пародонта вошли в группу контроля. 60 пациентов с диагнозом ХГП (МКБ-10 К05.31) составили 1-ю группу, 22 пациента с раком СОПР — 2-ю группу.

Стоматологическое обследование всех пациентов проходило согласно стандартному протоколу с определением глубины пародонтальных карманов и гигиенических индексов.

При формировании 1-й группы учитывали следующие критерии включения: ХГП легкой и средней степени (К05.31); возраст больных 30—60 лет. Критерии исключения: пациенты с глубиной пародонтальных карманов ≥6 мм, а также в стадии обострения; с тяжелой общесоматической патологией — ВИЧ, СПИД, онкологические заболевания; пациенты, системно принимающие медикаментозные препараты общего или местного действия, в том числе стероидные или нестероидные противовоспалительные, антибиотики, антимикробные препараты; беременность или период лактации.

При формировании 2-й группы критериями включения были: плоскоклеточный рак СОПР; возраст больных до 60 лет включительно; проведение неоадъювантной лучевой терапии. Критерии исключения: наличие тяжелой сопутствующей патологии с декомпенсацией дыхательной, сердечно-сосудистой и мочевыделительной системы.

Группа контроля из 15 практически здоровых лиц (8 мужчин и 7 женщин) без патологии пародонта в возрасте 40—60 лет была сформирована для определения значений иммунологических показателей.

Всем пациентам были разъяснены цель и задачи исследования в устном и письменном виде. Пациенты, согласившиеся принять участие в исследовании, подписывали форму добровольного информированного согласия на проведение исследования.

Средний возраст пациентов 1-й группы составлял 48,05±0,54 года (медиана 49 лет), 2-й группы — 53,2±2,5 года. В 1-ю группу вошли 34 (56,7%) женщины и 26 (43,3%) мужчин, во 2-ю группу 15 (68%) мужчин и 7 (32%) женщин.

Пациенты 1-й группы с ХГП в зависимости от глубины пародонтальных карманов (ПК) были разделены на две подгруппы: с легкой степенью — 27 (45%) пациентов, со средней степенью — 33 (55%).

Во 2-ю группу больных с диагнозом рак СОПР включали пациентов со стадией Т1-2N0M0. Размер первичной опухоли составлял от 2 до 4 см. Опухоль располагалась в слизистой оболочке альвеолярного отростка нижней челюсти. Пациенты 2-й группы были также разделены на две подгруппы: 12 пациентов с обострением ХГП и гингивитом после лучевой терапии и 10 пациентов с отсутствием осложнений.

Лабораторную часть исследования проводили при помощи иммуноферментного анализа. В качестве исследуемого материала использовали десневую жидкость. Сбор жидкости осуществляли при помощи пинцета стерильным бумажным эндодонтическим штифтом размером № 25, помещая его в пародонтальный карман или в зубодесневую борозду не менее, чем на 10 секунд на максимальную глубину. Объем экссудата определяли по разнице весов бумажного штифта до и после сорбции экссудата.

Содержание HIF-1α в десневой жидкости определяли методом иммуноферментного анализа с помощью тест-систем ELISA Kit for Hypoxia Inducible Factor 1 Alpha (HIF1α) (Cloud-Clone Corp.) на фотометре Multiscan-Р 2 («Thermo Fisher Scientifi c Inc.», Финляндия) при длине волны 450 нм.

Статистический анализ результатов исследования проводился с помощью программы Statistica 12.0 («Stat Soft Inc.», США).

Результаты исследования

У пациентов группы контроля в содержимом зубо-десневого желобка концентрация HIF-1α была в среднем 81,2±1,20 пг/мкл с колебанием от 74 до 91 пг/мкл. Межквартильный диапазон с колебанием около медианы 50% величин маркера составил от 77,6 до 84,3 пг/мкл (табл. 1).

Примечание. M — средняя выборочная, m — ошибка средней выборочной величины, Me —медиана, [25—75] — межквартильный диапазон.

У пациентов 1-й группы с ХГП (легкой и средней степени) в общем по группе концентрация HIF-1α была в среднем 196,4±13,87 пг/мкл с колебанием от 76 до 378 пг/мкл, медианой 176,4 пг/мкл и межквартильным диапазоном 92,5—302,6 пг/мкл. По сравнению с показателями группы контроля содержание HIF-1α в экссудате пародонтальных карманов было выше в 2,4 раза (р<0,001) (рис. 1).

У пациентов 2-й группы в десневой жидкости концентрация HIF-1α возросла по отношению к аналогичному показателю у здоровых лиц в 7,5 раза (р<0,001) (рис. 1). Имело место статистически значимое различие и по отношению к пациентам 1-й группы.

Таким образом, нами установлен факт повышения гипоксия-зависимого фактора в десневой жидкости, активирующего транскрипционные процессы в клетках пародонта при ХГП. Наличие усиленной экспрессии белка HIF-1α в биоптатах десневой ткани у пациентов с ХГП было установлено ранее в молекулярно-генетических исследованиях [9]. Поскольку нами было обнаружено повышение концентрации HIF-1α в исследуемом материале, эти данные указывают на возможную роль гипоксия-зависимых механизмов в регуляции иммунных реакций в ответ на бактериальное воспаление тканей пародонта.

Кроме того, при наличии злокачественного процесса в ротовой полости повышение концентрация HIF-1α в десневой жидкости было многократным.

На следующем этапе задачей исследования явилось выяснить, как тяжесть ХГП влияла на уровень HIF-1α в десневой жидкости, а также оказывало ли наличие обострения ХГП после неоадъювантного лучевого воздействия у больных раком СОПР на уровень изучаемого маркера.

Концентрация HIF-1α в содержимом пародонтальных карманов у пациентов с ХГП зависела от тяжести заболевания: при ХГП легкой степени составляла 89,9±1,69 пг/мкл, а при ХГП средней степени была выше в 3,15 раза (р<0,001) и соответствовала 283,6±10,75 пг/мкл (табл. 2).

Примечание. M — средняя выборочная, m — ошибка средней выборочной величины, Me —медиана, [25—75] — межквартильный диапазон.

Концентрация HIF-1α в десневой жидкости у здоровых лиц и у пациентов с ХГП легкой степени статистически значимо не различалась, а у пациентов с ХГП средней степени была выше в содержимом пародонтальных карманов в 3,5 раза (р<0,001) (рис. 2). Следовательно, накопление гипоксия-зависимого фактора контроля транскрипционных процессов в воспалительном экссудате при ХГП имело место только при средней степени заболевания в отличие от легкой.

У больных раком СОПР концентрация HIF-1α в десневой жидкости не зависела от наличия обострения ХГП (табл. 3).

Примечание. M — средняя выборочная, m — ошибка средней выборочной величины, Me — медиана, [25—75] — межквартильный диапазон.

Таким образом, факт, способствующий повышению активности гипоксия-зависимых механизмов, был обусловлен наличием злокачественного процесса в ротовой полости.

Неоадъювантное химиолучевое лечение больных раком СОПР угнетает иммунологический статус организма и способствует развитию воспалительных и гнойных осложнений, что обусловливает необходимость проводить дополнительные стоматологические осмотры ротовой полости с профилактическими и лечебными мероприятиями, изучать и совершенствовать методы прогнозирования и лечения гнойных осложнений [12].

Для решения подобных практических задач возникает потребность в дополнительных молекулярных прогностических маркерах, которые могли бы отражать фактическое состояние опухолевой прогрессии и определять объективный прогноз развития заболевания [13].

Концентрация HIF-1α в десневой жидкости резко возрастала при онкологическом заболевании и не зависела от отсутствия или наличия ХГП и его обострения. Следовательно, мониторирование концентрации HIF-1α в десневой жидкости информативно у пациентов с ХГП для объективной оценки степени тяжести заболевания, а также при дифференциальной диагностике воспалительных и онкологических заболеваний ротовой полости.

Повышенная активность HIF-1α содействует синтезу защитных факторов и увеличивает бактерицидную активность, обеспечивает способы усиления врожденных иммунных реакций на микробную, в том числе бактериальную инфекцию [14]. Усиление секреции HIF-1α ассоциировано также с механизмами развития рака СОПР, что требует тщательного дальнейшего доказательства.

Вывод

Уровень гипоксия-зависимого контроля активности транскрипционных процессов посредством стабилизации и накопления в пародонтальных карманах фактора HIF-1α у пациентов при ХГП повышается (p<0,05) по мере нарастания воспалительно-деструктивных процессов в пародонте, в частности, при переходе ХГП от легкой степени к средней.

У пациентов при раке СОПР концентрация HIF-1α в десневой жидкости многократно возрастает вне зависимости от наличия или присутствия ХГП или его обострения.

Мониторирование концентрации HIF-1α в десневой жидкости информативно у пациентов с ХГП для оценки тяжести состояния пародонта, а также при дифференциальной диагностике со злокачественными образованиями полости рта.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

The authors declare no conflict of interests.