Therapeutic and diagnostic value of molecular biochemical markers in patients with generalized periodontitis I-III severity and dentition defects

Abstract

Periodontal and peri-implant connective tissue consists mainly of type I collagen. The results of previous studies confirm the concept of matrix metalloproteinase-8 (MMP-8), also known as neutrophilic collagenase or collagenase- 2, as a key biomarker responsible for connective tissue destruction or active degeneration of periodontal and peri-implant tissues. The study aimed to evaluate the markers dynamics of bone metabolism in the patients' oral fluid with chronic generalized periodontitis of varying severity. The research was conducted based on the Medical Educational and Scientific Center "University Clinic" ZSMU. Eighty patients aged 18 to 65 years were examined. Among them, 20 healthy patients were in the control group, and 60 were in the main with periodontal disease and dentition defects. In patients with stage I-III chronic periodontitis, a statistically significant increase in the concentration of bone tissue markers MMP8 and soluble kappa nucleation factor activator (sRANKL) ligand was observed compared to the control group. It is important to note that the dynamics of their content correlated with the disease severity. Thus, in patients of group 1, the MMP8 and sRANKL concentration decreased by an average of 49% and 53%; 2 groups – by 78% and 64%, according to the control group. In patients of group 3, divergent content dynamics of the studied markers were recorded. Thus, the MMP8 concentration was 0.47 [0.1; 0.77] and correlated with the disease stage and changes in clinical parameters index PI, index PMA, and index OHI-S. At the same time, the sRANKL concentration was 0.28 [0.09 0.37], which is on average lower than in patients of groups 1 and 2. In patients of all clinical groups on the treatment background, there was a decrease in the MMP8 concentration on the background of increasing the sRANKL level. Thus, in combination with clinical and radiological research methods and other biochemical indicators involved in bone formation and resorption, MMP8 and sRANKL should be used to monitor changes in bone tissue in the patients' treatment with chronic periodontitis. Резюме. Сучасна діагностика периімплантатних та пародонтальних захворювань базується на клінічних та радіологічних дослідженнях, які протягом десятиліть зазвичай використовуються всіма фахівцями з охорони порожнини рота, і їх легко і практично інтерпретувати. Однак клініцисти можуть виявляти та вимірювати периімплантатні/пародонтальні захворювання лише після того, як клінічні прояви відбулися за допомогою традиційних методів. Ключові біомаркери деструкції периімплантатної та пародонтальної тканин, після їх виявлення, можуть попередити клініциста про початок розпаду колагену задовго до появи клінічних проявів. Результати попередніх досліджень підтверджують концепцію матриксної металопротеїнази-8 (ММР-8), також відомої як нейтрофільна колагеназа або колагеназа-2, як потенційного ключового біомаркера, відповідального за руйнування сполучної тканини або активну дегенерацію пародонту та периімплантатних тканин. MMP-8 є основною колагенолітичною протеїназою і розглядається як відповідальна за необоротне руйнування пародонтальних і периімплантатних тканин. Мета дослідження – оцінити динаміку маркерів метаболізму кісткової тканини в ротовій рідині пацієнтів з хронічним генералізованим пародонтитом різного ступеню тяжкості. Дослідження проводились на базі ННМЦ «Університетська клініка» ЗДМУ. Обстежено 80 пацієнтів віком від 18 до 65 років. Серед них 20 здорових пацієнтів склали контрольну групу та 60 основну із захворюваннями тканин пародонту та дефектами зубних рядів. У хворих на хронічний пародонтит I-III стадії було зафіксовано статистично значуще, порівняно з контрольною групою, збільшення концентрації маркерів деструкції кісткової тканини – MMP8 та ліганд розчинного активатора фактора нуклеації каппа В (sRANKL). Важливо відзначити, що динаміка їхнього змісту корелювала зі ступенем тяжкості перебігу захворювання. Так, у пацієнтів 1 групи концентрація MMP8 та sRANKL увалювалася в середньому на 49% та 53%; 2 групи – на 78% та 64% відповідно до показників контрольної групи. У пацієнтів 3 групи було зафіксовано різноспрямовану динаміку вмісту досліджуваних маркерів. Так, концентрація MMP8 становила 0,47 [0,1; 0,77] і корелювала зі стадією захворювання та змін клінічних параметрів index PI, index РМА, index OHI-S. Водночас концентрація sRANKL була 0,28 [0,09 0,37], що в середньому нижче, ніж у пацієнтів 1 та 2 групи. У пацієнтів всіх клінічних груп на тлі лікування, відбувалось зниження концентрації MMP8 на тлі підвищення вмісту sRANKL. Подібні зміни, на нашу думку, свідчили про зменшення інтенсивності процесів остеодеструкції на тлі підсилення остеосинтезу, що деякою мірою свідчило про ефективність терапії генералізованого пародонтиту у хворих 1-3 групи. У сукупності з комплексом клінічних та рентгенологічних методів досліджень та іншими біохімічними показниками, що беруть участь у процесах формування та резорбції кістки, показники MMP8 та sRANKL необхідно використовувати у моніторингу змін стану кісткової тканини при лікуванні пацієнтів на хронічний пародонтит. Розкриття регуляторної ролі MMP8 та sRANKL в остеокластогенезі кісткової тканини обґрунтовує створення високоефективних шляхів фармакологічної корекції хронічного пародонтиту аго-антогоністами зазначених білкових молекул.