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
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.
HUVUDHANDLEDARE:
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
paulista, Brazil
MENTORER:
Tommy Olsson
prof, Medicin, Umeå universitet
Anders Gustafsson
prof, Parodontologi, Karolinska institutet
78
ÖVRIGA SAMARBETSPARTNERS:
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
paulista, Brazil
Carlos Alberto de Souza Costa
dr, Department of physiology and pathology,
Araraquara school of dentistry, Univ estadual
paulista, Brazil
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 (NüssleinVolhard och medarbetare; Nobelpristagare 1995)
som när de hade muterat en gen hos bananfluga
fann att den påverkade fosterutvecklingen. Forstandläkartidningen årg 102 nr 11 2010
Ali Kassem: Toll-receptorer och benförlust
Bakterier
Bakterier
Inflammation
TLR4
Leukocyter
Gingivala fibroblaster
TNF-ɑ
IL-1ß
P. Gingivalis
lipoprotein
LPS
TLR1/6
Rothinneceller
IL-6, LIF, OSM
IL-17
OPG
RANK
Benbildning?
IL-1ß
TNF-ɑ
Osteoblaster
RANKL
TLR2
Matrixsyntes?
RANKL
OPG
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 inflamtandläkartidningen årg 102 nr 11 2010
mation, 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
79
VETENSKAP & KLINIK
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 gin-
Ali Kassem: Toll-receptorer och benförlust
giva 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 par­
o­dontala celler, kan påverka nedbrytning av par­
odontal 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.
50 000 kronor för
bästa översiktsartikel
Vem skriver bästa översiktsartikeln i Tandläkartidningen? Styrelsen för Sveriges
Tandläkarförbund delar vartannat år ut ett stipendium på 50 000 kronor till
författaren/författarna av en vetenskaplig översiktsartikel som publicerats i
Tand­läkartidningen under de senaste två åren. Stipendiet delas nästa gång ut
i samband med förbundsmötet i december 2011.
80
tandläkartidningen årg 102 nr 11 2010
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 18 – 20
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, 200 41 Ma lmö
Tel 040 -12 06 60. Fax
040 -61 1 39 59. ww w.t
and ia.s e
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.
GSIII FAKTA:
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.
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, 187 13 täBy, 08-732 61 70, www.Ostech.se, [email protected]
