Несмотря на накопленный опыт и широкий спектр технических возможностей, патогенез многих заболеваний человека по-прежнему остается не до конца изученным. Понимание всех звеньев патологического процесса не только помогает проводить эффективное лечение, но и позволяет разрабатывать новые диагностические инструменты. Кариес зубов — наиболее часто встречающаяся стоматологическая патология и, как следствие, является одной из основных причин потери зубов.
Давно доказано, что ведущей причиной возникновения кариеса является микробный фактор. Расширение представлений о гигиенических процедурах и спектра средств для индивидуальной гигиены, постоянное совершенствование техники лечения и материалов, к сожалению, не дают значительной редукции в приросте распространенности кариеса, в том числе и вторичного. Таким образом, поиск новых диагностических и прогностических инструментов для оценки риска кариозного процесса не теряет своей актуальности [1].
Одним из стимулов секреции и местного накопления в тканях антимикробных пептидов при повышении числа бактерий является гипоксиязависимый фактор-1α (ГИФ-1α). Грамположительные бактерии используют в качестве сигнальных молекул N-ацил-гомосеринлактоны и 2-алкил-4-хинолоны (2А4Х) [2]. 2А4Х приводят к деградации ГИФ-1α на протеосомном многобелковом комплексе 26S, что в свою очередь приводит к снижению экспрессии генов врожденного иммунитета и угнетению секреции антимикробных пептидов [3].
При гипоксии в тканях активируется гликолиз, что ведет к накоплению молочной и пировиноградной кислот, перекисных соединений, нарушению обмена кальция [4]. Усиление биосинтеза молочной кислоты в полости рта способствует развитию кариозного процесса. Локальное повышение концентрации ГИФ-1α сопровождает снижение напряжения кислорода в крови и тканях. При этом белковая молекула ГИФ-1α не гидроксилируется, остается стабильной и накапливается [5]. Характер изменения ГИФ-1α в жидкости десневого желобка, в том числе при кариесе дентина, неизвестен, так как исследования в этом направлении пока не проводились. Существуют работы, в которых ГИФ-1α определяли в слюне и биоптатах при различных онкологических заболеваниях (карциномах головы и шеи, слизистой оболочки полости рта) [6, 7], в синовиальной жидкости при патологии височно-нижнечелюстного сустава [5], аутоиммунных процессах [8]. Изменение тканевой экспрессии ГИФ-1α при онкологических и аутоиммунных процессах сказывалось на течении заболеваний, что позволяет предположить диагностическую информативность данного регуляторного фактора при инфекционной патологии полости рта.
Цель исследования — изучить диагностическую информативность изменения концентрации ГИФ-1α в десневой жидкости для оценки риска развития рецидива кариозного процесса.
Материал и методы
В работе приняли участие 75 пациентов (39 мужчин и 36 женщин) с диагнозом «кариес дентина» (К02.1 по МКБ-10), класс полостей I и/или II (по Блэку), проходивших обследование и лечение в отделении терапевтической стоматологии ФГБУ ЦНИИС и ЧЛХ Минздрава России (Москва) в период с ноября 2017 г. по январь 2019 г. При отборе участников руководствовались следующими критериями включения: пациенты обоего пола старше 18 лет; пульпа, периодонт, пародонт и слизистая оболочка полости рта без видимых патологических изменений; тяжелые соматические заболевания отсутствовали.
Также была сформирована группа контроля, в которую вошли 25 практически здоровых лиц без выявленной стоматологической патологии. Возраст всех пациентов варьировал от 20 до 45 лет.
У всех пациентов, принимавших участие в исследовании, определяли интенсивность кариеса зубов по интегральному показателю КПУ и эффективность гигиены полости рта с помощью индекса РНР. При значении индекса более 1,7, которое свидетельствует о неудовлетворительном уровне гигиены, пациента исключали из исследования. Все пациенты подписывали форму информированного согласия на участие в исследовании.
Пациенты с диагнозом «кариес дентина» были разделены на две группы. В 1-й группе (n=30) кариес дентина диагностировался в ранее не леченном зубе или зубах. Во 2-й группе (n=45) диагностировали рецидив кариеса в ранее леченном зубе или зубах. 2-я группа была сформирована из пациентов, не менее 1 года назад проходивших лечение кариеса дентина (К02.1) по классу I и/или II в отделении терапевтической стоматологии и явившихся на контрольный осмотр или в связи с наличием жалоб. Техника ранее проведенного лечения в каждом случае была одинаковой и соответствовала мировым стандартам — с обязательной изоляцией системой коффердам, использованием кариес-детектора для объективной оценки полного удаления некротизированных тканей при препарировании, в качестве пломбировочных материалов использовали современные светоотверждаемые гибридные композитные материалы одной фирмы. Все это позволило исключить вероятность рецидива кариеса в связи с ошибками в технике лечения. Для установления диагноза в 1-й и 2-й группах проводили стандартное клиническое обследование со сбором жалоб, визуальным и инструментальным осмотром, в том числе с применением кариес-детектора, и при необходимости рентгенологическое обследование.
До лечения кариозного поражения в обеих группах при стоматологическом осмотре производили сбор десневой жидкости около кариозного зуба.
В десневой жидкости определяли содержание ГИФ-1α методом твердофазного иммуноферментного анализа с помощью набора реагентов Hypoxia Inducible Factor 1 Alpha (HIF1α) (Cloud-Clone Corp., США). Сбор десневой жидкости в области зуба, пораженного кариесом, осуществляли перед лечением с помощью бумажных эндодонтических штифтов стандартного размера (№ 30), сорбируя жидкость в течение 30 с. Для приготовления образцов супернатантов десневой жидкости эндодонтический штифт помещали в 0,5 мл физиологического раствора. Затем центрифугировали в течение 10 мин при 4 °C и 1500 об/мин. Полученный супернатант хранили при –20 °С до постановки реакции.
Статистический анализ результатов исследования проводился с помощью программы Statistica 12.0 (StatSoft Inc., США). Математическая модель прогноза течения кариеса дентина была разработана методом логистической регрессии. Поиск прогностических параметров предикторов течения заболевания был осуществлен с помощью метода ROC-анализа при сопоставлении концентрации медиатора с наличием или отсутствием прогрессирования заболевания. С помощью ROC-анализа для предиктора была определена дифференциальная точка разделения, позволяющая с максимальной диагностической чувствительностью и специфичностью сформулировать заключение о прогнозе течения заболевания. На ROC-кривой выстраивали соотношение между чувствительностью и специфичностью при различных уровнях показателя и находили точку, соответствующую разделительной. Величина площади под ROC-кривой (AUC) позволила определить информативность лабораторного теста по стандартной шкале. Достоверность отличия AUC от площади, ограниченной диагональной линией y=x (AUC=0,5), оценивали по z-критерию и соответствующей ему доверительной вероятности р. Критическим принимали уровень р, равный 0,05. При p≤0,05 отличие экспериментальной AUC от критической (AUC=0,5) считали статистически значимым, а следовательно, предиктор — прогностически ценным.
Результаты и обсуждение
После клинического осмотра полости рта перед лечением у пациентов с кариесом интенсивность заболевания характеризовали путем индивидуального расчета индекса КПУ и нахождения средней величины в группах. Средняя величина индекса КПУ в 1-й группе составила 11,4±0,9, а во 2-й группе — 12,2±1,0 (табл. 1).
Применение сравнительного анализа не выявило различий между группами как интегрального показателя КПУ зубов, так и его составляющих по числу кариозных, пломбированных и удаленных зубов. Уровень интенсивности кариеса зубов по суммарному индексу КПУ был средним и находился в диапазоне 6,3—12,7 балла как в 1-й, так и во 2-й группе.
Высокая интенсивность кариеса зубов с колебанием индекса КПУ в диапазоне 12—28 в 1-й группе встречалась у 6 (20%), а во 2-й группе — у 8 (17%) пациентов. В остальных наблюдениях интенсивность кариеса зубов была средняя: в 1-й группе — у 24 (80%) больных, во 2-й — у 37 (83%).
У пациентов группы контроля в десневой жидкости содержание ГИФ-1α составило в среднем 93,6±1,5 пг/мл, медиана была 93 пг/мл с межквартильным диапазоном 87—99 пг/мл. Содержание ГИФ-1α в десневой жидкости колебалось с размахом от 81 до 107 пг/мл. У пациентов с кариесом дентина средняя величина концентрации ГИФ-1α в десневой жидкости была 136,0±5,5 пг/мл, что было на 45% выше аналогичного показателя у здоровых лиц (p<0,001). Следовательно, при кариесе зубов в жидкости зубодесневого желобка около зуба с кариозной полостью происходило повышение ГИФ-1α.
Содержание ГИФ-1α в десневой жидкости у пациентов 1-й и 2-й групп резко различалось. В 1-й группе при первичном поражении зуба кариесом в жидкости желобка концентрация ГИФ-1α составила 83,8±1,6 пг/мл, а во 2-й при рецидиве кариозного процесса концентрация ГИФ-1α была выше практически в 2 раза (p<0,001) и соответствовала в среднем 170,8±3,7 пг/мл.
По сравнению с пациентами группы контроля изменение содержания ГИФ-1α в десневой жидкости в группах исследования было разнонаправленным: у пациентов 1-й группы происходило снижение концентрации на 11% (p<0,001), в то время как во 2-й группе концентрация ГИФ-1α возросла на 82% (p<0,001).
Чаще других в спектре микроорганизмов содержимого десневого желобка у пациентов 1-й группы встречались кариесогенные Streptococcus salivarius (75,4%), S. mutans (70,8%), S. sanguis (64,6%). Во 2-й группе по частоте выявления среди микроорганизмов также превалировали S. sanguis (82,6%), S. mutans (80,4%), S. salivarius (76,1%). Обсеменность кариесогенными стрептококками была сходной между группами. У пациентов с кариесом дентина обеих групп была изучена корреляция между содержанием бактерий микробиоты содержимого десневого желобка и концентрацией ГИФ-1α в десневой жидкости (табл. 2).
Статистически значимая прямая связь была установлена между содержанием в десневой жидкости ГИФ-1α и количеством в микробиоте содержимого десневого желобка S. sanguis (R=0,43, p<0,001). Вероятно, транскрипционный фактор ГИФ-1α косвенно оказывал влияние на колонизацию бактерий в биотопах полости рта за счет регуляции антимикробного врожденного иммунитета.
Проведение ROC-анализа позволило уточнить, что у пациентов с кариесом дентина при концентрации ГИФ-1α в десневой жидкости выше 98 пг/мл ассоциирована с высоким риском рецидива кариозного процесса в течение 12 мес после лечения, с чувствительностью 88,4% и специфичностью 78,1% (рис. 1).
Исследование соотношения чувствительности и специфичности, отношение шансов при различных концентрациях ГИФ-1α в десневой жидкости в области пораженного кариесом зуба показало, что при достижении ГИФ-1α уровня 98 пг/мл риски возникновения рецидива кариозного процесса через 12 мес после лечения повышались в 4 раза (p<0,0001).
Методом логистического регрессионного анализа нами было получено математическое выражение, которое позволяло рассчитать коэффициент прогноза рецидива кариеса. Выражение имело вид:
1+exp (–6,0+0,5·ГИФ1α)
exp (–6,0+0,5·ГИФ1α)
где К — коэффициент прогноза, ГИФ1α — концентрация ГИФ-1α в десневой жидкости в пг/мл, –6,0 — постоянная константа (определялась экспериментально методом логистической регрессии), 0,5 — коэффициент перед предикторной переменной (определялся экспериментально методом логистической регрессии).
Критерий χ2 Пирсона составил 50,3 при р<0,0001, что указывало на статистическую значимость полученной математической зависимости между риском и величиной предиктора. На рис. 2 представлена
Полученное уравнение и соответствующий график позволили рассчитать значения риска прогрессирования кариеса дентина после лечения по исходной концентрации медиатора в десневой жидкости (табл. 3).
Таком образом, статистический анализ позволил установить величины содержания ГИФ-1α в десневой жидкости, сопряженные с риском возникновения рецидива кариозного поражения. Показано, что у пациентов до лечения при превышении в десневой жидкости концентрации ГИФ-1α 98 пг/мл риск развития рецидива кариеса дентина повышается, что требует стоматологического мониторинга с повышенной кратностью. Определение индивидуального риска развития рецидива кариозного процесса позволяет применить персонифицированные меры по профилактике прогрессирования заболевания.
Таким образом, прогностическая модель для выделения пациентов с высоким риском развития рецидива кариозного процесса, связанного с предшествующим, через 12 мес после лечения основывалась на анализе изменений концентрации ГИФ-1α в десневой жидкости. Следовательно, оценка системы гипоксиязависимого контроля активности врожденного антимикробного иммунитета играет высокозначимую роль для прогноза прогрессирования кариеса дентина после лечения.
Вывод
Появление нового кариозного процесса через 12 мес после лечения сопровождается активацией гипоксиязависимого механизма контроля колонизации бактерий в биотопах полости рта. При повышении в десневой жидкости концентрации ГИФ-1α выше 98 пг/мл риск возникновения рецидива кариозного поражения после предшествующего лечения повышается, что требует увеличения кратности осмотров и применения профилактических гигиенических мероприятий.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflicts of interest.
Сведения об авторах
Для корреспонденции: Зорина Оксана Александровна — д.м.н., проф., зав. отделением терапевтической стоматологии ФГБУ ЦНИИС и ЧЛХ; е-mail: zorina-cniis@yandex.ru; тел.: +7(910)469-3849; https://orcid.org/0000-0002-4143-4513