Dental and Medical Problems

Dent Med Probl
Index Copernicus (ICV 2020) – 128.41
MEiN – 70 pts
CiteScore (2021) – 2.0
JCI – 0.5
Average rejection rate (2021) – 81.35%
ISSN 1644-387X (print)
ISSN 2300-9020 (online)
Periodicity – quarterly

Download PDF

Dental and Medical Problems

2014, vol. 51, nr 2, April-June, p. 187–192

Publication type: original article

Language: English

Creative Commons BY-NC-ND 3.0 Open Access

Periodontitis and Atherosclerosis – Mechanisms of Association Through Matrix Metalloproteinase 1 Expression

Zapalenie przyzębia a miażdżyca naczyń – mechanizm związku poprzez ekspresję metaloproteinazy 1

Yevhen Viktorovich Kuzenko1,A,B,C, Yevhen Viktorovich Kuzenko2,A,B,C, Anatoly Mykolayovych Romaniuk3,E,F, Daria Horobchenko4,D

1 Department of Pathology, Medical Institute of Sumy State University, Sumy, Ukraine

2 Maxillofacial Department, Sumy Regional Hospital, Sumy, Ukraine

4 Medical Institute, Sumy State University, Sumy, Ukraine

Abstract

Background. The association between periodontitis and atherosclerosis and its complications has long been postulated.
Objectives. The objective of this study was to analyze the expression of MMP-1 in gingival epithelium.
Material and Methods. 29 pieces of periodontal tissues of patients who had died in Sumy Regional Hospital were evaluated for revealing MMP-1 by immunohistochemistry and fluorescent microscopy.
Results. Immunoexpression of MMP-1 (atherosclerotic group) was confirmed by the presence of brown stained cytoplasm epithelial layers and leukocytic infiltration. Immunoexpression of MMP-1 in epithelial layers showed 95.8 ± 2.43% (P < 0.001) positive cells. In the lamina propria leukocytic infiltration, immunoreactivity of MMP-1 was classified with a score of 19 in most atherosclerotic cases, that is 41.21 ± 3.86% (P < 0.05). Immunoexpression of MMP-1 in epithelial layers showed the result of 35.1 ± 4.89% (P < 0.05) positive cells and immunoexpression of MMP-1 in leukocytic infiltration showed 48.23 ± 5.24% (P < 0.05). In general, MMP-1 staining seemed to be more intense in the granular cell layer.
Conclusion. MMP-1 plays an important role in the biology of periodontal disease. An increased concentration of MMP-1 in the epithelial layers and leukocytic infiltration of group I patients suggests that the expression of MMP-1 contributes to epithelial invasion of collagen matrix in case of atherosclerosis. This mechanism might contribute to explaining the association between major cardiovascular diseases and oral infections..

Streszczenie

Wprowadzenie. Od dawna jest postulowany związek między zapaleniem przyzębia a miażdżycą naczyń i jej powikłaniami.
Cel pracy. Analiza ekspresji metaloproteinazy 1 (MMP-1) w nabłonku dziąsłowym i podnabłonkowej tkance łącznej u osób, które zmarły z powodu powikłań miażdżycy naczyń.
Materiał i metody. Zbadano 20 wycinków dziąsła osób, które zmarły z powodu powikłań miażdżycy w szpitalu w S umie na Ukrainie. Grupę kontrolną stanowiło 9 wycinków dziąsła osób zmarłych z innych przyczyn. Ekspresję MMP-1 oceniano za pomocą badania immunohistochemicznego i badania wykonanego z zastosowaniem mikroskopii fluorescencyjnej.
Wyniki. Immunoekspresja MMP-1 w grupie z miażdżycą była potwierdzona przez brązowe zabarwienie cytoplazmy keratynocytów w nabłonku dziąsłowym i komórkach nacieku leukocytarnego w podnabłonkowej tkance łącznej. Ekspresja MMP-1 w warstwach nabłonka dziąsłowego dotyczyła 95,8 ± 2,43% keratynocytów i była istotnie większa niż w grupie kontrolnej (p < 0,001). Ekspresja MMP-1 na komórkach nacieku leukocytarnego w tkance łącznej była klasyfikowana w 19 przypadkach i wynosiła 41,21 ± 3,86%. W grupie kontrolnej ekspresja MMP-1 w warstwach nabłonka dziąsłowego dotyczyła 35,1 ± 4,89% keratynocytów oraz 48,23 ± 5,24% komórek nacieku leukocytarnego. Ogólnie ekspresja MMP-1 była największa w warstwie ziarnistej nabłonka.
Wnioski. Metaloproteinaza 1 odgrywa istotną rolę w etiologii chorób przyzębia. Nasilona ekspresja MMP-1 w warstwach nabłonka i nacieku leukocytarnego w grupie badanej sugeruje, że ekspresja MMP-1 przyczynia się do inwazji nabłonkowej macierzy kolagenowej w przypadku miażdżycy naczyń. Mechanizm ten mógłby tłumaczyć związek między chorobami sercowo-naczyniowymi a zapaleniem przyzębia..

Key words

atherosclerosis, immunohistochemistry, MMP-1, periodontitis

Słowa kluczowe

miażdżyca naczyń, zapalenie przyzębia, immunohistochemia, MMP-1

References (19)

  1. Hwalee Y., Sam Na H., Yeon Jeong S., Hee Jeong S., Park H.P., Chung J.: Comparison of inflammatory microRNA expression in healthy and periodontitis tissues. Biocell 2011, 35, 43–49.
  2. Feng Z., Weinberg A.: Role of bacteria in health and disease of periodontal tissues. Periodontol. 2000, 2006, 40, 50–76.
  3. Kornman K.S., Page R.C., Tonetti M.S.: The host response to the microbial challenge in periodontitis: assembling the players. Periodontol. 2000, 14, 33–53.
  4. Scannapieco F.A.: Periodontal inflammation: from gingivitis to systemic disease. Compend. Cont. Educ. Dent. 2004, 25, 16–25.
  5. Monteagudo C., Merino M.J., San-Juan J., Liotta L.A., Stetler-Stevenson W.G.: Immunohistochemical distribution of type IV collagenase in normal, benign, and malignant breast tissue. Am. J. Pathol. 1990, 136, 585–592.
  6. Birkedal-Hansen H., Moore W.G., Bodden M.K., Windsor L.J., Birkedal-Hansen B., DeCarlo A., Engler J.A.: Matrix metalloproteinases: a review. Crit. Rev. Oral. Biol. Med. 1993, 4, 197–250.
  7. Kostamo K., Sorsa T., Leino M., Tervahartiala T., Alenius H., Richardson M. Toskala E.: In vivo relationship between collagenase-2 and interleukin-8 but not tumour necrosis factor-alpha in chronic rhinosinusitis with nasal polyposis. Allergy 2005, 60, 1275–1279.
  8. Tamamura R., Nagatsuka H., Gnnduz M., Ge L., Naitoh I., Satlo Y., Yabe A., Nagai N.: Immunohistochemical study of collagen type IV alpha chains and MMP-2, -9 at the basement membrane in oral carcinogenesis. J. Hard Tissue Biol. Proc. 2005, 14, 237–238.
  9. Rashid M.N., Fuentes F., Touchon R.C., Wehner P.S.: Obesity and the risk for cardiovascular disease. Prev. Cardiol. 2003, 6, 42–47.
  10. Sheiham A., Stelle J.G., Marcenes W., Finch S., Walls A.W.G.: The relationship between oral health status and body mass index among older people. A national survey of older people in Great Britain. Br. Dent. J. 2002, 192, 703–706.
  11. Reyes L., Herrera D., Kozarov E., Roldá S., Progulske-Fox A.: Periodontal bacterial invasion and infection: contribution to atherosclerotic pathology. J. Periodontol. 2013, 84, 30–50.
  12. Deshpande R.G., Khan M.B., Genco C.A.: Invasion of aortic and heart endothelial cells by Porphyromonas gingivalis. Infect. Immun. 1998, 66, 5337–5343.
  13. Khlgatian M., Nassar H., Chou H.H., Gibson F.C., Genco C.A.: Fimbria dependent activation of cell adhesion molecule expression in Porphyromonas gingivalis infected endothelial cells. Infect Immun. 2002, 70, 257–267.
  14. Delaisse J.M., Engsig M.T., Everts V., Ovejero M.C., Ferreras M., Lund L.: Proteinases in bone resorption: obvious and less obvious roles. Clin. Chim. Acta. 2000, 291, 223–234.
  15. Ala-Aho R., Kahari V.M.: Collagenases in cancer. Bioch. 2005, 87, 273–286.
  16. Kumar M.S., Vamsi G., Sripriya R., Sehgal P.K.: Expression of matrix metalloproteinases (MMP-8 and -9) in chronic periodontitis patients with and without diabetes mellitus. J. Periodontol. 2006, 77, 1803–1808.
  17. Kremer E.A., Chen Y., Suzuki K., Nagase H., Gorski J.P.: Hydroxyapatite induces autolytic degradation and inactivation of matrix metalloproteinase-1 and -3. J. Bone Min. Res. 1998, 13, 1890–1902.
  18. Beck J.D., Elter J.R., Heiss G.: Relationship of periodontal disease to carotid artery intimamedia wall thickness: the atherosclerosis risk in communities (ARIC) study. Arterioscler. Thromb. Vasc. Biol. 2001, 21, 1816–1822.
  19. Mercanoglu F., Oflaz H., Oz O.: Endothelial dysfunction in patients with chronic periodontitis and its improvement after initial periodontal therapy. J. Periodontol. 2004, 75, 1694–1700.