Ulyanovsk Medico-biological Journal

PHYSIOLOGY

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2022-4-139-148

CYTOKINE-MEDIATED REACTIONS IN THE PATHOGENESIS OF EXPERIMENTAL PERIODONTITIS

A.N. Zakhvatov1, D.A. Khaydar2, I.A. Zakharkin1, T.V. Kurmysheva1, S.A. Tambovtsev1, A.S. Kurmyshev1, A.Yu. Parshina1, I.Yu. Zhuravleva1

1National Research Ogarev Mordovia State University, Saransk, Russia;

2Peoples' Friendship University of Russia (RUDN University), Moscow, Russia

 

Determining cytokinemia role in the destructive processes of the periodontal complex gives new opportunities to the development and subsequent implementation of practical methods for chronic periodontitis diagnosis, justifies including pathogenetic drugs that inhibit the secretion of pro-inflammatory mediators in treatment regimens.

The aim of the study is to evaluate the dynamics of cytokine profile indicators and identify their correlation with the local status of periodontal tissues in animals with experimental periodontitis.

Materials and methods. The study enrolled 65 white outbred rats weighing 180±20 g. The authors reproduced the model of experimental periodontitis according to K.D. Shkolnaya, V.G. Atrushkevich method (patent RU No. 2625295, December 07, 2017). The cytokine profile was assessed by pro-inflammatory and anti-inflammatory cytokine levels, determined by enzyme-linked immunosorbent assay, Bender MedSystems reagent kit. Local status of periodontal tissues was assessed according to the degrees of gingival hemorrhage, dental mobility and depth of periodontal pockets with a button-shaped and modified periodontal probes.

Results. During the experimental periodontitis modeling, a high level of cytokinemia was determined. It destructively effects the periodontal connective tissue matrix, which was confirmed by an increase in the depth of periodontal pockets, gingival hemorrhage and dental mobility. A strong correlation between a high level of cytokinemia and local destructive changes in periodontal tissues was determined. This fact emphasized the conjugation of these pathophysiological mechanisms.

Conclusion. Defined disorders of physiological balance in the cytokine balance necessitate the use of pathogenic drugs, as they have an inhibitory effect on the synthesis of pro-inflammatory cytokines and prevent further destruction of the periodontal complex. Changes in the cytokine profile indicate inflammation process, and a decrease in the level of cytokinemia indicate the resolution of infection and can be considered a criterion for the effective treatment.

Key words: periodontitis, cytokines, inflammatory process, pathological mobility, bleeding, periodontal pocket.

 

References

  1. Sabirova A.I., Akramov I.A., Ramazanova Z.D., Sergeeva V.V., Ibisheva L.K. Covremennye aspekty epidemiologicheskikh voprosov zabolevaniy tkaney parodonta [Modern aspects of epidemiological issues of periodontal tissue diseases]. The Scientific Heritage. 2021; 73 (2): 31–38. DOI: 10.24412/9215-0365-2021-73-2-31-38 (in Russian).

  2. Antonov I.I., Mudrov V.P., Nelyubin V.N., Muraev A.A., Ivanov S.Yu. Sovremennye vozmozhnosti

    i perspektivy immunotropnoy terapii khronicheskogo generalizovannogo parodontita [Current opportunities and prospective of immunotropic therapy in chronic generalized periodontitis]. Meditsinskaya immunologiya. 2021; 23 (5): 1055–1068. DOI: https://doi.org/10.15789/1563-0625-COA-2156 (in Russian).

  3. Kazeko L.A., Zakharova V.A., Anfinogenova E.A., Cherstvyy E.D. Znachenie ekspressii matriksnykh metalloproteinaz v differentsial'noy diagnostike patologii parodonta [The significance of the expression of matrix metalloproteinases in the differential diagnosis of periodontal diseases]. Arkhiv patologii. 2021; 83 (3): 20–29. DOI: https://doi.org/10.17116/patol20218303120 (in Russian).

  4. Xu W., Zhou W., Wang H., Liang S. Roles of Porphyromonas gingivalis and its virulence factors in periodontitis. Adv Protein Chem Struct Biol. 2020; 120: 45–84. DOI: 10.1016/bs.apcsb.2019.12.001.

  5. Abramkina E.S., Petrova T.G., Pospelova T.I., Vanyunina V.V., Zvereva T.V. Osobennosti balansa tsitokinov v rotovoy zhidkosti u bol'nykh zhelezodefitsitnoy anemiey i vospalitel'nymi zabolevaniyami parodonta [Characteristics of oral fluid cytokine balance in patients with iron deficiency anemia and inflammatory periodontal diseases]. Parodontologiya. 2022; 27 (2): 142–147. DOI: https://doi.org

    /10.33925/1683-3759-2022-27-2-142-147 (in Russian).

  6. Ramadan D.E., Hariyani N., Indrawati R., Ridwan R.D., Diyatri I. Cytokines and Chemokines in Periodontitis. Eur J. Dent. 2020; 14 (3): 483–495. DOI: 10.1055/s-0040-1712718.

  7. Zakhvatov A.N., Tarasova T.V., Vinogradova A.A. Dinamika tsitokinovogo profilya u bol'nykh s posttravmaticheskim sinovitom na fone ozonoterapii [Changes of the cytokine profile in patients with traumatic synovitis on the background of ozone therapy]. Nauka i innovatsii v meditsine. 2020; 5 (4):

    262–266. DOI: 10.35693/2500-1388-2020-5-4-262-266 (in Russian).

  8. Mudrov V.P., Davydova N.V., Mishina T.E., Kazakov S.P. Lokal'nyy kletochnyy immunnyy otvet pri khronicheskom parodontite [Local cellular immune response in chronic periodontitis]. Meditsinskaya immunologiya. 2021; 23 (6): 1389–1394. DOI: https://doi.org/10.15789/1563-0625-LCI-2377 (in Russian).

  9. Yang B., Pang X., Li Z., Chen Z., Wang Y. Immunomodulation in the Treatment of Periodontitis: Progress and Perspectives. Front Immunol. 2021; 12: 781378. DOI: 10.3389/fimmu.2021.781378.

  10. Kitaura H., Marahleh A., Ohori F. Osteocyte-Related Cytokines Regulate Osteoclast Formation and Bone Resorption. International journal of molecular sciences. 2020; 21 (14): 5169. DOI: https://doi.org

    /10.3390/ijms21145169.

  11. Kang W., Hu Z., Ge S. Healthy and inflamed gingival fibroblasts differ in their inflammatory response to Porphyromlonas gingivalis lipopolysaccharide. Inflammation. 2016; 39 (5): 1842–1852. DOI: 10.1007/s10753-016-0421-4.

  12. Almubarak A., Tanagala K.K.K., Papapanou P.N., Lalla E., Momen-Heravi F. Disruption of Monocyte and Macrophage Homeostasis in Periodontitis. Front Immunol. 2020; 11: 330. DOI: 10.3389/fimm.

    2020.00330.

  13. Huang N., Dong H., Luo Y., Shao B. Th17 Cells in Periodontitis and Its Regulation by A20. Frontiers in immunology. 2021; 12: 125–137. DOI: 10.3389/fimmu.2021.742925.

  14. Noguchi S., Ukai T., Kuramoto A., Yoshinaga Y., Nakamura H., Takamori Y, Yamashita Y, Hara Y. The histopathological comparison on the destruction of the periodontal tissue between normal junctional epithelium and long junctional epithelium. Journal of Periodontal Research. 2017; 52 (1): 74–82. DOI: 10.1111/jre.12370.

  15. Weam Banjar, Muteb H. Alshammari. Genetic factors in pathogenesis of chronic periodontitis. Journal of Taibah University Medical Sciences. 2014; 9 (3): 245–247. DOI: 10.1016/j.jtumed.2014.04.003.

  16. Hoare A., Soto C., Rojas-Celis V., Bravo D. Chronic Inflammation as a Link between Periodontitis and Carcinogenesis. Mediators Inflamm. 2019; 2019: 1029857. DOI: 10.1155/2019/1029857.

  17. Kim E.H., Kim S., Kim H.J. Prediction of Chronic Periodontitis Severity Using Machine Learning Models Based On Salivary Bacterial Copy Number. Front Cell Infect Microbiol. 2020; 10: 571515. DOI: 10.3389/fcimb.2020.571515.

  18. Han M.X., Ding C., Kyung H.M. Genetic polymorphisms in pattern recognition receptors and risk of periodontitis: Evidence based on 12,793 subjects. Human Immunology. 2015; 76 (7): 496–504. DOI: 10.1016/j.humimm.2015.06.006.

  19. Tadin A., Gavić L., Roguljić M., Babić M., Galić I., Želježić D. Assessment of cytogenetic damage to exfoliated gingival cells in patients with chronic generalized periodontitis. Acta Clin Croat. 2021; 60 (2): 209–215. DOI: 10.20471/acc.2021.60.02.06.

  20. Shkol'naya K.D., Atrushkevich V.G., Berchenko G.N. Patent RF № 2625295; 2017 (in Russian).

Received 27 September 2022; accepted 18 October 2022.

 

Information about the authors

Zakhvatov Aleksey Nikolaevich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Chair of General Surgery named after professor N.I. Atyasov, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-1433-0337.

Khaydar Dalila Ali, Teaching Assistant, Chair of General and Clinical Dentistry, Peoples’ Friendship University of Russia. 117198, Russia, Moscow, Miklukho-Maklay St., 6; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-8519-3408.

Zakharkin Il'ya Aleksandrovich, Senior Lecturer, Chair of Dentistry, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-7132-4887.

Kurmysheva Tat'yana Viktorovna, Candidate of Sciences (Biology), Associate Professor, Chair of Cytology, Histology and Embryology with courses in Medical Biology and Molecular Cell Biology, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-0210-276X.

Tambovtsev Sergey Aleksandrovich, Postgraduate Student, Chair of Dentistry, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-7514-1153.

Kurmyshev Andrey Sergeevich, Postgraduate student, Chair of Dentistry, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-2915-8667.

Parshina Alina Yur'evna, Student, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-0415-1132.

Zhuravleva Irina Yur'evna, Student, National Research Ogarev Mordovia State University. 430005, Russia, Saransk, Bol'shevistskaya St., 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-8694-5620.

 

For citation

Zakhvatov A.N., Khaydar D.A., Zakharkin I.A., Kurmysheva T.V., Tambovtsev S.A., Kurmyshev A.S., Parshina A.Yu., Zhuravleva I.Yu. Rol' tsitokinoposredovannykh reaktsiy v patogeneze eksperimental'nogo parodontita [Cytokine-mediated reactions in the pathogenesis of experimental periodontitis]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2022; 4: 139–148. DOI: 10.34014/2227-1848-2022-4-139-148 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 616.314.17-008.1

DOI 10.34014/2227-1848-2022-4-139-148

РОЛЬ ЦИТОКИНОПОСРЕДОВАННЫХ РЕАКЦИЙ В ПАТОГЕНЕЗЕ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО ПАРОДОНТИТА

А.Н. Захватов1, Д.А. Хайдар2, И.А. Захаркин1, Т.В. Курмышева1, С.А. Тамбовцев1, А.С. Курмышев1, А.Ю. Паршина1, И.Ю. Журавлева1

1ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева», г. Саранск, Россия;

2ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов», г. Москва, Россия

 

Определение роли цитокинемии в деструктивных процессах пародонтального комплекса открывает новые возможности в разработке и последующем внедрении в практическую медицину методов диагностики хронического пародонтита, а также обосновывает необходимость включения
в схемы лечения препаратов патогенетической направленности, ингибирующих секрецию провоспалительных медиаторов.

Цель исследования. Оценка динамики показателей цитокинового профиля и выявление их взаимосвязей с местным статусом пародонтальных тканей при пародонтите в эксперименте.

Материалы и методы. Исследование проводилось на 65 белых беспородных крысах с массой тела 180±20 г путем воспроизведения модели экспериментального пародонтита в соответствии с методикой, предложенной К.Д. Школьной, В.Г. Атрушкевич (патент RU № 2625295 от 12.07.2017). Оценка цитокинового профиля проводилась по показателям провоспалительных и противовоспалительных цитокинов, определяемых при помощи твердофазного иммуноферментного анализа с использованием комплекта реактивов Bender MedSystems. Оценка местного статуса пародонтальных тканей проводилась по показателям кровоточивости десны, степени подвижности зубов, глубины пародонтальных карманов с применением пуговчатого и модифицированного пародонтологических зондов.

Результаты. В ходе экспериментального исследования при моделировании пародонтита определялся высокий уровень цитокинемии, оказывающий деструктивное действие на соединительнотканный матрикс пародонта, что подтверждалось увеличением глубины зондирования пародонтальных карманов, появлением кровоточивости и подвижности зубов. Определялась сильная корреляционная зависимость между высоким уровнем цитокинемии и местными деструктивными изменениями тканей пародонта, что подчеркивало сопряженность указанных патофизиологических механизмов.

Выводы. Определяемые расстройства физиологического равновесия в цитокиновом балансе обусловливают необходимость включения в терапию препаратов, обладающих патогенетической направленностью, оказывающих ингибирующее влияние на синтез провоспалительных цитокинов и предотвращающих дальнейшую деструкцию пародонтального комплекса. Динамическое изменение показателей цитокинового профиля может выступать чутким методом детекции, а уменьшение уровня цитокинемии – признаком купирования активности воспалительного процесса и критерием эффективности лечения.

Ключевые слова: пародонтит, цитокины, воспалительный процесс, патологическая подвижность, кровоточивость, пародонтальный карман.

 

Литература

  1. Сабирова А.И., Акрамов И.А., Рамазанова З.Д., Сергеева В.В., Ибишева Л.К. Cовременные аспекты эпидемиологических вопросов заболеваний тканей пародонта. The Scientific Heritage. 2021; 73 (2): 31–38. DOI: 10.24412/9215-0365-2021-73-2-31-38.

  2. Антонов И.И., Мудров В.П., Нелюбин В.Н., Мураев А.А., Иванов С.Ю. Современные возможности и перспективы иммунотропной терапии хронического генерализованного пародонтита. Медицинская иммунология. 2021; 23 (5): 1055–1068. DOI: https://doi.org/10.15789/1563-0625-COA-2156.

  3. Казеко Л.А., Захарова В.А., Анфиногенова Е.А., Черствый Е.Д. Значение экспрессии матриксных металлопротеиназ в дифференциальной диагностике патологии пародонта. Архив патологии. 2021; 83 (3): 20–29. DOI: https://doi.org/10.17116/patol20218303120.

  4. Xu W., Zhou W., Wang H., Liang S. Roles of Porphyromonas gingivalis and its virulence factors in periodontitis. Adv Protein Chem Struct Biol. 2020; 120: 45–84. DOI: 10.1016/bs.apcsb.2019.12.001.

  5. Абрамкина Э.С., Петрова Т.Г., Поспелова Т.И., Ванюнина В.В., Зверева Т.В. Особенности баланса цитокинов в ротовой жидкости у больных железодефицитной анемией и воспалительными заболеваниями пародонта. Пародонтология. 2022; 27 (2): 142–147. DOI: https://doi.org/10.33925/1683-3759-2022-27-2-142-147.

  6. Ramadan D.E., Hariyani N., Indrawati R., Ridwan R.D., Diyatri I. Cytokines and Chemokines in Periodontitis. Eur J. Dent. 2020; 14 (3): 483–495. DOI: 10.1055/s-0040-1712718.

  7. Захватов А.Н., Тарасова Т.В., Виноградова А.А. Динамика цитокинового профиля у больных с посттравматическим синовитом на фоне озонотерапии. Наука и инновации в медицине. 2020; 5 (4): 262–266. DOI: 10.35693/2500-1388-2020-5-4-262-266.

  8. Мудров В.П., Давыдова Н.В., Мишина Т.Е., Казаков С.П. Локальный клеточный иммунный ответ при хроническом пародонтите. Медицинская иммунология. 2021; 23 (6): 1389–1394. DOI: https://doi.org/10.15789/1563-0625-LCI-2377.

  9. Yang B., Pang X., Li Z., Chen Z., Wang Y. Immunomodulation in the Treatment of Periodontitis: Progress and Perspectives. Front Immunol. 2021; 12: 781378. DOI: 10.3389/fimmu.2021.781378.

  10. Kitaura H., Marahleh A., Ohori F. Osteocyte-Related Cytokines Regulate Osteoclast Formation and Bone Resorption. International journal of molecular sciences. 2020; 21 (14): 5169. DOI: https://doi.org

    /10.3390/ijms21145169.

  11. Kang W., Hu Z., Ge S. Healthy and inflamed gingival fibroblasts differ in their inflammatory response to Porphyromlonas gingivalis lipopolysaccharide. Inflammation. 2016; 39 (5): 1842–1852. DOI: 10.1007/s10753-016-0421-4.

  12. Almubarak A., Tanagala K.K.K., Papapanou P.N., Lalla E., Momen-Heravi F. Disruption of Monocyte and Macrophage Homeostasis in Periodontitis. Front Immunol. 2020; 11: 330. DOI: 10.3389

    /fimmu.2020.00330.

  13. Huang N., Dong H., Luo Y., Shao B. Th17 Cells in Periodontitis and Its Regulation by A20. Frontiers in immunology. 2021; 12: 125–137. DOI: 10.3389/fimmu.2021.742925.

  14. Noguchi S., Ukai T., Kuramoto A., Yoshinaga Y., Nakamura H., Takamori Y., Yamashita Y., Hara Y. The histopathological comparison on the destruction of the periodontal tissue between normal junctional epithelium and long junctional epithelium. Journal of Periodontal Research. 2017; 52 (1): 74–82. DOI: 10.1111/jre.12370.

  15. Weam Banjar, Muteb H. Alshammari. Genetic factors in pathogenesis of chronic periodontitis. Journal of Taibah University Medical Sciences. 2014; 9 (3): 245–247. DOI: 10.1016/j.jtumed.2014.04.003.

  16. Hoare A., Soto C., Rojas-Celis V., Bravo D. Chronic Inflammation as a Link between Periodontitis and Carcinogenesis. Mediators Inflamm. 2019; 2019: 1029857. DOI: 10.1155/2019/1029857.

  17. Kim E.H., Kim S., Kim H.J. Prediction of Chronic Periodontitis Severity Using Machine Learning Models Based On Salivary Bacterial Copy Number. Front Cell Infect Microbiol. 2020; 10: 571515. DOI: 10.3389/fcimb.2020.571515.

  18. Han M.X., Ding C., Kyung H.M. Genetic polymorphisms in pattern recognition receptors and risk of periodontitis: Evidence based on 12,793 subjects. Human Immunology. 2015; 76 (7): 496–504. DOI: 10.1016/j.humimm.2015.06.006.

  19. Tadin A., Gavić L., Roguljić M., Babić M., Galić I., Želježić D. Assessment of cytogenetic damage to exfoliated gingival cells in patients with chronic generalized periodontitis. Acta Clin Croat. 2021; 60 (2): 209–215. DOI: 10.20471/acc.2021.60.02.06.

  20. Школьная К.Д., Атрушкевич В.Г., Берченко Г.Н. Патент РФ № 2625295; 2017.

Поступила в редакцию 27.09.2022; принята 18.10.2022.

 

Авторский коллектив

Захватов Алексей Николаевич – доктор медицинских наук, профессор кафедры общей хирургии им. профессора Н.И. Атясова, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-1433-0337.

Хайдар Далила Али – ассистент кафедры общей и клинической стоматологии, ФГАОУ ВО «Российский университет дружбы народов». 117198, Россия, г. Москва, ул. Миклухо-Маклая, 6; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-8519-3408.

Захаркин Илья Александрович – старший преподаватель кафедры стоматологии, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0001-7132-4887.

Курмышева Татьяна Викторовна – кандидат биологических наук, доцент кафедры цитологии, гистологии и эмбриологии с курсами медицинской биологии и молекулярной биологии клетки, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-0210-276X.

Тамбовцев Сергей Александрович – аспирант кафедры стоматологии, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-7514-1153.

Курмышев Андрей Сергеевич – аспирант кафедры стоматологии, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-2915-8667.

Паршина Алина Юрьевна – студентка, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0003-0415-1132.

Журавлева Ирина Юрьевна – студентка, ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева». 430005, Россия, г. Саранск, ул. Большевистская, 68; e-mail: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-8694-5620.

 

Образец цитирования

Захватов А.Н., Хайдар Д.А., Захаркин И.А., Курмышева Т.В., Тамбовцев С.А., Курмышев А.С., Паршина А.Ю., Журавлева И.Ю. Роль цитокинопосредованных реакций в патогенезе экспериментального пародонтита. Ульяновский медико-биологический журнал. 2022; 4: 139–148. DOI: 10.34014/2227-1848-2022-4-139-148.