Toll-receptorer och benförlust

Transkript

1 VETENSKAP&KLINIK Toll-receptorer och benförlust Bakteriers betydelse vid nedbrytning av parodontal vävnad undersöks SAMMANFATTATAli Kassem, doktorand på Nationella forskarskolan i odontologisk vetenskap, undersöker om bakteriella substanser direkt kan påverka vävnadsnedbrytning vid parodontit. Godkänd för publicering 6 augusti 2010 Ali Kassem tdl, Oral cellbiologi, Umeå universitet E-post: ali.kassem@ odont.umu.se HUVUD HANDLEDARE: Ulf Lerner prof, Oral cellbiologi, Umeå universitet, Centrum för ben- och artritforskning, Sahlgrenska akademin, Göteborgs universitet BIHANDLEDARE: Pernilla Lundberg doc, Parodontologi/Oral cellbiologi, Umeå universitet Pedro Souza dr, Department of physiology and pathology, Araraquara school of dentistry, Univ estadual MENTORER: Tommy Olsson prof, Medicin, Umeå universitet Anders Gustafsson prof, Parodontologi, Karolinska institutet Benvävnaden i käkbenet och skelettet byggs ständigt om och gammalt ben byts ut mot nytt. Detta åstadkoms genom att osteoklaster resorberar den benvävnad som behöver ersättas och sedan bildar osteoblaster nytt ben i motsvarande omfattning i detta område. Inflammatoriska processer, som parodontit, periimplantit och artrit, förändrar ombyggnaden av ben lokalt så att resorptionsprocessen blir mer omfattande än benbildningen, vilket leder till att benmassa förloras. På så sätt minskar mängden alveolärt ben kring tänder och implantat med parodontit och periimplantit och även mängden ben i leder hos patienter med artrit. I detta projekt studerar vi hur en infektiöst utlöst inflammationsprocess kan påverka bencellernas förmåga att resorbera ben och bilda nytt ben. ÖVRIGA SAMARBETS PARTNERS: Claes Ohlsson prof, Medicin, Sahlgrenska akademin, Göteborg Dan Mellström prof, Geriatrik, Sahlgrenska akademin, Göteborg Ulrika Pettersson dr, Klinisk farmakologi, Umeå universitet João Antônio Chaves de Souza dr, Department of periodontology, Araraquara school of dentistry, Univ estadual Carlos Alberto de Souza Costa dr, Department of physiology and pathology, Araraquara school of dentistry, Univ estadual toll-liknande receptorer I en inflammerad gingiva bildas, dels av invandrade vita blodkroppar och dels av celler som normalt finns i parodontiet, till exempel fibroblaster och rothinneceller, en mängd olika signalsubstanser som kan påverka omgivande celler. Många av dessa signalsubstanser är cytokiner, ett slags proteiner som alla celler kan bilda och som på ett hormonliknande sätt påverkar framför allt närliggande celler. Några cytokiner frisätts i stor omfattning till blod, i likhet med vanliga hormoner, och påverkar levern att bilda akutfas-proteiner och hjärnan att åstadkomma feber. Vissa cytokiner, till exempel il-1ß, tnf-α, il-6, lif, Osm och il-17, har förmåga att lokalt aktivera benresorption genom att stimulera bildning av rankl (receptor activator of nuclear factor kappa B ligand) i osteoblaster, en signalmolekyl som är nödvändig för att enkärniga monocyter ska utvecklas till flerkärniga osteoklaster (figur i). Denna process hämmas av osteoprotegerin (OpG), en antagonist till rankl som i stort sett alla celler kan bilda. Sedan cirka tio år tillbaka har man upptäckt att celler inte bara kan reagera på signaler från cytokiner och liknande kroppsegna signalsubstanser, utan även på molekyler från bakterier via receptorer på eller inuti celler. Detta receptorsystem kallas Toll-liknande receptorer. Det har stor betydelse för hur en infektion kan påverka våra vävnader och är en viktig del i vårt medfödda immunsystem. Toll upptäcktes av tyska forskare (Nüsslein- Volhard och medarbetare; Nobelpristagare 1995) som när de hade muterat en gen hos bananfluga fann att den påverkade fosterutvecklingen. Fors- 78 tandläkartidningen årg 102 nr

2 Ali Kassem: Toll-receptorer och benförlust Bakterier Bakterier Inflammation LPS P. Gingivalis lipoprotein TLR4 TLR1/6 TLR2 Leukocyter Gingivala fibroblaster Rothinneceller IL-1ß TNF-ɑ IL-6, LIF, OSM IL-17 IL-1ß TNF-ɑ Benbildning? Osteoblaster RANKL OPG Matrixsyntes? RANKL OPG RANK Matrixnedbrytning? Monocyter Parodontal nedbrytning Osteoklast Figur I. Inflammation i gingiva leder till ansamling av vita blodkroppar (leukocyter) och påverkan på gingivala fibroblaster och rothinneceller och därav en ökad produktion av pro- och anti-inflammatoriska cytokiner. En del av dessa cytokiner, som till exempel interleukin-1ß (IL-1ß), tumörnekrotiserande faktor-ɑ (TNF-ɑ), IL-6, leukemia inhibitory factor (LIF), oncostatin M (OSM) och IL-17, har förmåga att stimulera RANKL (receptor activator of nuclear factor kappa B ligand) i osteoblaster. Detta leder till ökad aktivering av receptorn RANK på monocyter varvid de kommer att differentiera till stora, mångkärniga, mogna osteoklaster som sedan kan bryta ner käkbenet. En ny alternativ väg är att gramnegativa bakterier genom lipopolysackarid (LPS) aktiverar Tollliknande receptor 4 (TLR4) och direkt stimulerar celler att bilda cytokiner som till exempel IL-1ß och TNF-ɑ. Porphyromonas gingivalis har också en unik förmåga att via lipoprotein aktivera TLR2, som bildar ett komplex med antingen TLR1 eller TLR6. I detta projekt studerar vi hur denna aktivering kan påverka syntes och nedbrytning av extracellulär matrix i gingiva samt nybildning och nedbrytning av ben. karna tyckte att upptäckten var»helt fantastisk«(»toll«på tyska) och därav fick genen sitt namn. Senare fann man att denna gen också har betydelse för bananflugans infektionsförsvar. Hos människan har tio liknande gener upptäckts, vilka kodar för Toll-liknande receptorer och kan känna igen strukturer hos bakterie, virus och svampar så kallade Pathogen-Associated Molecular Patterns (pamp:s). Dessa receptorer ingår i en större famlj av Pattern Recognition Receptors (prr:s) som detekterar pamp:s. Lipopolysackarid (lps; endotoxin) hos gramnegativa bakterier är en sådan pamp som aktiverar Toll-liknande receptor 4 (tlr4), vilket resulterar i en mängd effekter på celler som är involverade i inflammation, till exempel bildning av pro- och antiinflammatoriska cytokiner (figur i). Monocyter, som bland annat kan differentiera till osteoklaster, har tlr4, men lite oväntat leder stimulering av dessa med lps till minskad osteoklastbildning, vilket inte kan förklara hur lps in vivo kan stimulera benresorption. IN VIVO- och IN VITRO-projekt Porphyromonas gingivalis är en av de bakterier som associerats med parodontit. Eftersom det är en gramnegativ bakterie bildar den lps, men en typ av lps som endast är en svag stimulator av tlr4 och som till och med under vissa betingelser kan fungera som en antagonist till denna tandläkartidningen årg 102 nr

3 VETENSKAP & KLINIK Ali Kassem: Toll-receptorer och benförlust receptor. Däremot har Porphyromonas gingivalis en unik förmåga att bilda ett lipoprotein som är associerat till lps som kan aktivera tlr2. Denna receptor är en dimer (molekyl bestående av två proteiner) som består antingen av tlr1 och tlr2 eller av tlr6 och tlr2 (figur i). I mitt doktorandprojekt studerar vi betydelsen av dessa receptorer för processer involverade i vävnadsnedbrytning vid parodontit med hjälp av följande in vivo- och in vitro-projekt: n Hur påverkar aktivering av tlr2 nedbrytning av intakt ben där vävnaden utgörs av organodlat periostklätt mineraliserat ben i skalltak från nyfödda möss? Tanken är att denna vävnad mer liknar osteoklastbildning i parodontium jämfört med osteoklastbildning i isolerade monocyter från benmärg. n Om en stimulerande effekt på benresorption kan påvisas i skalltaksbenen avser vi att klarlägga vilka celler i periost som härbärgerar tlr2 kopplade till benresorption och hur detta molekylärt resulterar i ökad bildning av osteoklaster. n Hur påverkar tlr2 benbildning in vitro? n Hur påverkar Porphyromonas gingivalis nedbrytning av ben in vivo? Detta delprojekt innefattar ett samarbete med en brasiliansk forskargrupp i Sao Paolo (dr Pedro Souza och medarbetare) och med en forskargrupp vid Sahlgrenska akademin med stor erfarenhet av datortomografi av skelett på möss (professor Claes Ohlsson och medarbetare). Avsikten är att studera effekter av Porphyromonas gingivalis på gingiva (histologi och genuttryck) och på käkben (microct och histologi) på normala möss och på möss som saknar tlr2 eller tlr4. n Studier på mrna- och proteinnivå för att kartlägga olika typer av tlr i fibroblaster från gingiva och rothinna och vad som händer i dessa celler när receptorerna aktiveras avseende dels produktion av pro- och anti-inflammatoriska cytokiner och dels syntes och nedbrytning av kollagen och andra matrixproteiner. n Är mängden tlr2 och tlr4 olika i fibroblaster från frisk och inflammerad gingiva? n Kan genetisk polymorfism i generna för tlr2 eller tlr4 associeras till förekomst och svårighetsgrad av parodontit? Vi kommer att ha tillgång dels till stora patientmaterial där hela genomet sekvenserats och där parodontit ska undersökas och dels till en fallkontrollstudie i projektet»nätverket Nord för Parodontit och Gener«. Vi vill alltså i detta projekt studera möjligheten att bakteriella substanser direkt, via tlr:s på paro dontala celler, kan påverka nedbrytning av parodontal vävnad (figur i). Detta till skillnad från nuvarande uppfattning att det är inflammatoriska cytokiner som via sina receptorer är ansvariga för dessa processer. Hittills erhållna resultat visar att både lps från Porphyromonas gingivalis och syntetiska ligander för tlr2 stimulerar resorption av skalltak från möss och att detta är associerat med ökat mrna-uttryck av rankl. Osteoblaster i periostet förefaller vara målceller för tlr2-agonister eftersom stimulans av sådana celler leder till ökat mrna-uttryck av rankl. Det långsiktiga kliniska syftet är att med hjälp av cellbiologiska, molekylära, djurexperimentella och humangenetiska studier hos patienter med och utan parodontit förstå vilka medlemmar av den stora inflammatoriska orkester som är involverade i det mäktiga musikstycke som leder till att käkbenet försvinner kring en parodontitisk tand eller vid periimplantit kronor för bästa översiktsartikel Vem skriver bästa översiktsartikeln i Tandläkartidningen? Styrelsen för Sveriges Tandläkarförbund delar vartannat år ut ett stipendium på kronor till författaren/författarna av en vetenskaplig översiktsartikel som publicerats i Tand läkartidningen under de senaste två åren. Stipendiet delas nästa gång ut i samband med förbundsmötet i december tandläkartidningen årg 102 nr

4 Kära Kunder, Sommaren går mot sitt slut. Tack och ajöss för denna gång till rosévinet, smultronen och grillbiffarna. Motvilligt drar vi på oss arbetskläderna och ko nstaterar att de krympt i somma r. (Grillbiffarna?) Tandia ligger i startg ropar na för ett aktiv t andra halvår. Under hösten arrange rar vi en ny resa till Ki na. Där kommer vi bland annat att besöka Roya l Dental Laboratory i Shenzhe n. Mer information om detta längre fram. Samarbetet med detta labb har varit till stor glädje och nytta för våra kund er. Tandia kommer att stä lla ut på Svenska Mä ssan i Göteborg den november och vi önska r er redan nu välkomna till monte r C03:49. Val i sikte. Den 19 sep tember går vi till val. Hur det går vet ingen, inte ens SIF O. Redan nu kan du em ellertid göra ett riktigt gott val Ta ndia. Ett fördelaktigt alternativ för dig som vill ha hög kv alitet utan att betala en förmögenhet. Det stora varuhuset lanserade på sin tid en lyckad slogan: Inte för de rika, me n för de kloka. Synd att detta motto är upptaget det passa r som hand i handske för Tandia. Med hälsningar TANDIA AB Bo Ekström Djä kne gat an 4, Box 801 7, Ma lmö Tel Fax ww w.t and ia.s e

5 Gör ett stabilt val som gör det enklare att nå det perfekta resultatet utan att det kostar skjortan. Du får en distributör som har rätt kunskap och tar sig tid för just dig på köpet. Osstem implants olika implantatsystem täcker tillsammans alla tänkbara indikationer och installeras smidigt med enkla kirurgikitslösningar. Osstem implant är idag en av världens största tillverkare av implantat och distribueras i sverige av oss på Ostech. GSIII FAKTA: Bennivåimplantat Microgängor i kortikala benet Rotformad Korkskruvsgängor tätslutande konisk koppling Överlägsen initial stabilitet Vi startade för några år sedan med en gemensam dröm, om att med mer än 50 år i branschen och passion för vårt yrke kunna erbjuda bästa möjliga service och dessutom stå bakom en förstklassig kedja av produkter. i vår produktfamilj ingår idag förutom Osstem implant även: ostechbridge, vår precisionsfrästa implantatbro, våra egna implantatkomponenter samt nytillkomna och unika benersättningsmaterial från easy-graft. Kontakta oss gärna för ett första möte. PROUD DISTRIBUTOR OF Ostech AB, täby, , info@ostech.se