Chcesz wydać pracę habilitacyjną, doktorską czy monografię? Zrób to w Wydawnictwie Borgis – jednym z najbardziej uznanych w Polsce wydawców książek i czasopism medycznych. W ramach współpracy otrzymasz pełne wsparcie w przygotowaniu książki – przede wszystkim korektę, skład, projekt graficzny okładki oraz profesjonalny druk. Wydawnictwo zapewnia szybkie terminy publikacji oraz doskonałą atmosferę współpracy z wysoko wykwalifikowanymi redaktorami, korektorami i specjalistami od składu. Oferuje także tłumaczenia artykułów naukowych, skanowanie materiałów potrzebnych do wydania książki oraz kompletowanie dorobku naukowego.

© Borgis - Nowa Stomatologia 1/2003, s. 49-51
Anna Maria Wasilewska, Sylwia Małgorzata Słotwińska
Rola czynnika martwicy nowotworów (TNF) i jego receptorów w zapaleniu przyzębia na podstawie piśmiennictwa
The role of tumor necrosis factor (TNF) and TNF receptors in periodontal disease
z Zakładu Stomatologii Zachowawczej Instytutu Stomatologii Akademii Medycznej w Warszawie
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. M. Wierzbicka
W obronie organizmu przed zakażeniem biorą udział mechanizmy odpornościowe komórkowe i humoralne. W przebiegu odpowiedzi immunologicznej na patogeny bakteryjne istotną rolę pełnią komórki immunokompetentne oraz cytokiny – podstawowe mediatory zapalenia (1, 2). Na szczególną uwagę zasługuje czynnik martwicy nowotworów (TNF), biorący udział zarówno w odpowiedzi immunologicznej jak i zapalnej. TNF wraz z innymi, także indukowanymi przez siebie cytokinami, w sposób endo-, para- i autokrynowy oddziaływuje na monocyty, makrofagi, fibroblasty, neutrofile, keratynocyty oraz komórki tuczne. Przede wszystkim powoduje martwicę krwotoczną nowotworów litych. Nie tylko uszkadza śródbłonek naczyń nowotworu, ale również wpływa na wzrost, różnicowanie i czynność wielu komórek, zarówno nowotworowych, jak i prawidłowych. Aktywuje komórki NK, zwiększa fagocytarność neutrofili, wzmaga proliferację i różnicowanie limfocytów T i B, indukuje syntezę IL-1 i zwiększa jej ekspresję na powierzchni komórek nabłonkowych. Zwiększa ponadto zdolność komórek endotelialnych do adhezji limfocytów, stymuluje wzrost fibroblastów i reguluje syntezę kolagenu, fibronektyny i kwasu hialuronowego. Indukuje wytwarzanie kolagenaz i innych proteaz oraz aktywuje osteoklastogenezę, dojrzewanie osteoklastów i resorpcję kości. Jest miejscowym moderatorem przebudowy kości w stanach zapalnych (3, 4, 5).
Gen dla ludzkiego TNF zlokalizowany jest na krótkim ramieniu chromosomu 6, w regionie pomiędzy p23 a q12. Poznano dwie postacie czynnika martwicy nowotworu: TNFα inaczej zwany kachektyną i TNFβ zwany limfotoksyną (wyróżnia się 2 jej formy: α i β). Prekursorem TNF jest białko błony komórkowej, uwalniane do środowiska po zadziałaniu enzymu. Tak, więc forma błonowa kachektyny jest prekursorem formy rozpuszczalnej (wolnej); limfotoksyna związana i wolna mają odmienną budowę, dlatego też wyróżniamy dwie jej formy: α (postać wolna) i β (postać błonowa, czyli związana). TNF uwalniany jest przez komórki układu odpornościowego w odpowiedzi na różne bodźce, np. endotoksyny, lipopolisacharydy, limfokiny, wirusy, parazyty, inne cytokiny, komórki nowotworowe oraz niektóre leki, np. inhibitory fosfatazy, cyklooksygenazy, benzodiazepiny. Wydzielanie TNF hamowane jest przez inne cytokiny: TGFβ, IFNα, IFNβ, IL-4, IL-6, IL-10, IL-11, IL-13, wirus Epstein-Barra, inhibitory fosfodiesterazy, metaloproteinazy, lipooksygenazy, prostaglandynę E2, estradiol, progesteron (5, 6, 7).
Aktywacja TNF następuje poprzez odpowiednie receptory komórkowe. Na komórkach istnieją 2 typy receptorów dla czynnika TNF: TNF RI o masie cząsteczkowej 55 kDa oraz TNF RII o masie cząsteczkowej 75 kDa. Oba typy receptorów są glikoproteinami. Wykazują różną aktywność i zdolność przekazywania sygnałów komórce, jednak większą aktywność posiada TNF RI. Opisano decydującą rolę receptora p55 w indukowanym przez TNFα zwiększeniu ekspresji receptorów integrynowych na neutrofilach. Obydwa receptory wiążą zarówno TNFα jak i TNFβ (LTα i LTβ). Paśnik i wsp., powołując się na badania Della Bianca i wsp., piszą, że zarówno p55 jak i p75 uczestniczą w procesie fagocytozy. Do przenoszenia sygnału konieczny jest receptor p55. Natomiast za łączenie swoistego ligandu z tym receptorem odpowiedzialny jest receptor p75 (8, 9, 10). We krwi człowieka mogą się pojawiać rozpuszczalne formy receptorów dla TNF, zwane białkami wiążącymi TNF. Są one zewnątrzkomórkowymi fragmentami receptorów błonowych, które powstają po zadziałaniu odpowiednich enzymów. W surowicy ludzkiej i w moczu zidentyfikowano dwa receptory: TNF-R55-BP i TNF-R75-BP. Rozpuszczalny receptor TNF jest dalej zdolny do wiązania cytokiny, działając już jako inhibitor rywalizujący z receptorem błonowym. Komórka po oddzieleniu receptora traci zdolność odbierania sygnału. Forma wolna receptora TNF w małym stężeniu może działać agonistycznie w stosunku do TNF, natomiast w dużym stężeniu wykazuje efekt antagonistyczny, wiążąc nadmiar cytokiny w miejscu toczącego się procesu zapalnego. Występuje tu system jakby samoregulacji (11, 12, 13).
Obecnie wiadomo, że pobudzona komórka, np. makrofag, produkuje szerokie spektrum cytokin, a receptory komórek mają powinowactwo do wielu cytokin. W tym kompleksie cytokin, występujących w ognisku chorobowym, każda cytokina może zarówno indukować, jak i hamować inną. Wkrótce po uwolnieniu prozapalnych cytokin, uwolnione zostają cytokiny o właściwościach przeciwzapalnych, co prowadzi do ograniczenia rozprzestrzeniania się i czasu trwania stanu zapalnego. Czynnik TNF oddziaływuje na wiele różnych komórek docelowych, jest silnym mediatorem procesów zapalnych i immunologicznych. Prowadzone są liczne prace badawcze in vitro i in vivo nad wyjaśnieniem udziału cytokin w procesach zapalnych. Schemat na rycinie 1 ilustruje kaskadę cytokin wzbudzoną przez czynnik TNFα w reumatoidalnym zapaleniu stawów (14).
Ryc. 1. Kaskada cytokin wzbudzona przez czynnik TNFα w reumtoidalnym zapaleniu stawów.
Od lat prowadzone są badania nad rolą cytokin w patogenezie zapaleń przyzębia. Przeprowadzono wiele badań monitorujących występowanie TNF w tkankach przyzębia, w płynie dziąsłowym, we krwi. Według Matsuki i wsp., TNFα jest kluczową cytokiną odpowiedzi zapalnej, powstającą lokalnie w kieszonce dziąsłowej, w odpowiedzi na czynnik bakteryjny (15). Cytokina ta inicjuje proces zapalny i uruchamia mechanizm prowadzący do destrukcji tkanek przyzębia. Z badań tych wynika, że TNFα pełni funkcję dzwonka alarmowego (fire alarm) i koordynatora odpowiedzi cytokinowej po zadziałaniu czynnika zapalnego (infekcyjnego). Poprzez indukcję chemokin i cząsteczek adhezyjnych, TNFα prowadzi do szybkiej odpowiedzi immunologicznej i wędrówki leukocytów do szczeliny dziąsłowej, a poprzez stymulację i ekspresję fibroblastów i osteoklastów, dochodzi do degradacji ozębnej i tkanki kostnej przyzębia (15). Kjeldsen i wsp., wykazali, że limfocyty, monocyty i polimorfonuklearne granulocyty wyizolowane z krwi pacjentów z zapaleniem przyzębia i stymulowane lipopolisacharydem z Actinobacillus actinomycetemcomitans i Porphyromonas gingivalis, wydzielają większe ilości TNFα, w porównaniu z komórkami wyizolowanymi z krwi grupy kontrolnej (16). Jednak nie znaleziono związku pomiędzy poziomem TNFα w płynie dziąsłowym a wskaźnikiem dziąsłowym, wskaźnikiem płytki i głębokością kieszonek, co sugeruje, że cytokina ta może być markerem wczesnego zapalenia. Autorzy ci zaobserwowali ponadto znaczną redukcję występowania TNFα w płynie dziąsłowym po zastosowaniu efektywnego leczenia periodontologicznego (16). Terrahartiala i wsp., w badaniach porównawczych występowania czynnika TNFα i jego receptorów p55 i p75 u pacjentów z zapaleniem przyzębia wykazali, że wraz ze wzrostem nacieczenia szczeliny dziąsłowej makrocytami, makrofagami, fibroblastami i komórkami śródbłonka wzrasta poziom TNFα i receptora p55. Receptor p75 był wykrywany w ilościach śladowych (17). W warunkach wzrostu ilości TNFα-pozytywnych komórek nabłonkowych szczeliny dziąsłowej i receptora p55, nasila się również ekspresja kolagenolityczna metaloproteinaz. Można zatem sądzić, że receptor ten odgrywa ważną rolę w stymulowaniu osteolizy, podczas gdy receptor p75 uczestniczy w różnicowaniu komórek we wczesnej fazie chemopoezy. Górska i wsp., badając stężenie cytokin prozapalnych in situ i we krwi obwodowej nie stwierdzili prostej zależności między stopniem zaawansowania choroby przyzębia a wyższym stężeniem cytokin prozapalnych we krwi, przy jednocześnie, zdecydowanie wyż-szym stężeniu cytokin prozapalnych in situ (18). Nie zaobserwowano korelacji pomiędzy poszczególnymi parametrami stanu klinicznego przyzębia a poziomem poszczególnych cytokin in situ i w surowicy krwi w grupie badanej, za wyjątkiem czynnika INFα. Wykazano dodatnią korelację pomiędzy wskaźnikiem krwawienia a stężeniem TNFα (18). Stashenko i wsp., wykazali, że leczenie chorób przyzębia zmniejsza w sposób istotny stężenie cytokin prozapalnych, co może sugerować związek ze stopniem zaawansowania procesu chorobowego (19). Graves i wsp., dowiedli, że po zastosowaniu ludzkiego monoklonalnego przeciwciała przeciwko TNF u zwierząt z eksperymentalnie wywołanym zapaleniem przyzębia zmniejszyło się nacieczenie tkanek komórkami zapalnymi. Zwiększył się dystans pomiędzy „frontem zapalenia” a powierzchnią kości wyrostka zębodołowego; osteoklasty w badanych próbkach były wykrywane sporadycznie w odróżnieniu od grupy zwierząt, której nie podano przeciwciała; tutaj miał miejsce proces odwrotny (20). Badania polimorfonuklearnych leukocytów (PMN), wskazały na upośledzenie chemotaksji, migracji i zdolności fagocytarnej oraz istotne zwiększenie ekspresji receptorów powierzchniowych. Zaburzona funkcja PMN w chorobach przyzębia, prowadzi do szybkiej progresji zmian chorobowych związanych z miejscowym działaniem enzymów proteolitycznych. Jeden z tych enzymów – elastaza jest silnie destrukcyjna dla tkanki łącznej przyzębia i aktywuje prozapalne cytokiny, np. IL-1β, IL-8 (21). Wykazano, że flora bakteryjna chorego przyzębia może być przyczyną zakażeń tzw. odogniskowych, np. w zapaleniu wsierdzia, zapaleniu stawów czy chorobie reumatycznej. Według Becka i wsp., możliwy jest tu wspólny patomechanizm, polegający na genetycznej nadreaktywności monocytów, które stymulowane endotoksynami, wydzielają cytokiny zapalne. Dochodzi wówczas do zwiększonej ekspresji molekuł adhezyjnych i rozregulowania odpowiedzi immunologicznej (22). Cope i wsp., wykryli, że poziom rozpuszczalnego receptora TNF we krwi pacjentów z zapaleniem stawów, wzrastał wraz ze wzrostem ciężkości choroby, co pozwoliło na zastosowanie tego receptora jako markera i monitorowania procesu zapalnego (23).
Spostrzeżenie, że rozpuszczalne postacie receptorów dla TNF mogą pełnić rolę fizjologicznych inhibitorów tej cytokiny prozapalnej pozwoliło na wykorzystanie ich w leczeniu niektórych chorób (24, 25, 26, 27). Przetworzenie cząsteczki receptora p75 poprzez połączenie z IgG pozwoliło na wyprodukowanie leku o nazwie Etanercept, mającego zdolność silnego, kompetencyjnego wiązania TNFα. Natomiast odpowiednie przetworzenie receptora p55 pozwoliło na wyprodukowanie leku o nazwie Lenercept. W leczeniu wykorzystywane są również monoklonalne przeciwciała przeciwko TNF: ludzkie D2E7, a także chimeryczne, składające się z fragmentu mysiego Fv i ludzkiego IgGI o nazwie Remicade. Było to pierwsze przeciwciało użyte do leczenia reumatoidalnego zapalenia stawów, a obecnie podejmowane są próby jego zastosowania w chorobie Crohna (28, 29).
Syntetyczne inhibitory, stosowane w leczeniu i monitorowaniu przewlekłych chorób, charakteryzujących się wzrostem poziomu czynnika TNFα, być może znajdą też zastosowanie w leczeniu zapaleń przyzębia. Alternatywą terapeutyczną może również okazać się terapia genowa, wykorzystująca zmodyfikowane techniki transferu genów do komórki docelowej, zwłaszcza w przypadkach ciężkich i opornych na leczenie (30).
Piśmiennictwo
1. Tracey K.J., Cerami A.: Tumor necrosis factor, other cytokines and diseases. Annu. Rev. Cell Biol., 1993, 9:317-343. 2. Vandenabeele P. et al.: Two tumor necrosis factor receptors: structure and function. Trends in cell biology., 1995, 5:392-399. 3. Beyeart R., Fiers W.: Tumor necrosis factor and lymphotoxin cytokines. Akademic Press., 1998, 335-360. 4. Wiench R.: Badanie wybranych cytokin – praca doktorska. 1999. 5. Jakóbisiak M.: Immunologia. PWN., W-wa 2000. 6. Aggarwal B.B. et al.: TNFα. Akademic Press., 2000. 7. Scheiffenbaum B., Fehr J.: The tumor necrosis receptor and human neutrophil function. J. Clin. Invest., 1990, 86:184-195. 8. Paśnik J. i wsp.: Rola niektórych receptorów i szlaków transdukcji sygnału w preaktywacji neutrofila przez TNFα. Postępy biologii komórki., 1999, 26, 1:181-199. 9. LeBoeuf R.C., Schreyer S.A.: The role of tumor necrosis factor-α receptors in atherosclerosis. Trends cardiovasc Med., 1998, 8:131-138. 10. Aggarwal B.B. et al.: TNF receptors. Akademic Press., 2000. 11. Carteron N.L.: Cytokines in rheumatoid arthritis: trial and tribulations. Molecular Medicine Today., 2000, 6:315-323. 12. Ulich T.R. et al.; Intratracheal Administration of endotoxin and cytokines VII. The soluble interleukin-1 receptor and the soluble tumor necrosis factor receptor II (p80) inhibit acute inflammation. Clinical Immunology and Immunopathology, 1994, 72, 1:137-140. 13. Howells G.L.: Cytokine networks in destructive periodontal disease. Oral-Dis., 1995, 1, 4:266-270. 14. Feldman M., Maini R.N.: Anti-TNFα therapy of rheumatoid arthritis: what have we learned? Annu. Rev. Immunol., 2001, 19:163-169. 15. Matsuki Y. et al.: Detection of inflammatory cytokine messenger RNA (mRNA) – expressing cells in human inflamed gingiva by combined in situ hybridization and immunohistochemistry. Immunology., 1992, 76:42-47. 16. Kjeldsen H. et al.: Bacterial – Stimulated cytokine production of peripheral mononuclear cells from patients of various periodontitis categories. J. Periodontol., 1995, 66:139-144. 17. Tervahartiala T. et al.: Tumor necrosis factor-α and its receptors, p-55 and p75 in gingiva of adult periodontitis. J. Dent. Res., 2001, 80, 6:1535-1539. 18. Górska R. i wsp.: Stężenie cytokin prozapalnych in situ i we krwi obwodowej u osób z zapaleniem przyzębia. Czas. Stomat., 2001, LIV, 11:712-717. 19. Stashenko P. et al.: Tissue levels of bone resorptive cytokines in periodontal disease. J. Periodontol., 1991, 62, 504-509. 20. Graves D.T. et al.: Interleukin-1 and tumor necrosis factor antagnists inhibit the progression of inflammatory cell infiltration toward alveolar bone in experimental periodontitis. J. Periodontol., 1998, 69:1419-1425. 21. Kaczmarek W., Warwus M.: Rola leukocytarnej elastazy w patogenezie i diagnostyce laboratoryjnej chorób przyzębia. Stomat. Współ., 2001, 8, 2:49-54. 22. Beck J. et al.: Periodontal disease and cardiovascular disease. J. Periodnotol., 1996, 67:1123-1137. 23. Cope A.P. et al.: Increased levels of soluble tumor necrosis factor receptors in the sera and synovial fluid of patients with rheumatic diseases. Arthritis Rheum., 1992, 35:1160-1169. 24. Yoshimura A. et al.: Secretion of IL-1β, TNFα, IL-8 and IL-Ra by human polymorphonuclear leukocytes in response to lipopolysaccharides from periodontopathic bacteria. J. Periodont. Res., 1997, 32:279-286. 25. Sasaki C.Y., Patek P.Q.: Transformation is associated with an increase sensivity to TNF – mediated lysis as a result of an increase in TNF – induced protein tysorine phosphatase activity. Int. J. Cancer., 1999, 81, 141-147. 26. Hieber U., Heim M.E.: Tumor necrosis factor for the treatment of malignencies. Oncology., 1994, 51:142-153. 27. Bristow M.R. et al.: Tumor necrosis factor-α nad cacriomyopathy. Circulation., 1998, 97:1340-1341. 28. Haak-Frendcho M. et al.: Inhibition of TNF by a TNF receptor immunoadhesin. Journal of Immunology., 1994, 152:1347-1353. 29. Breedveld F.: New tumor necrosis factor-alpha biologic therapies for rheumatoid arthritis. Eur. Cytokine Netw., 1998, 9, 3:233-238. 30. Tarner J.H., Fathman C.G.: Gene therapy in autoimmune disease. Current Opinion in Immunology., 2001, 13, 676-682.
Nowa Stomatologia 1/2003
Strona internetowa czasopisma Nowa Stomatologia