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Untersuchungen zur Assoziation zwischen Sphingosin-1-phosphat und Parodontitis: Ergebnisse aus der Bevölkerungsstudie Study of Health in Pomerania (SHIP-Trend)

  • Parodontitis als eine Volkskrankheit ist die Entzündung des Zahnhalteapparates. Sie wird durch parodontalpathogene Mikroorganismen im Biofilm der Mundhöhle verursacht und kann unbehandelt über zunehmenden Attachmentverlust und Knochenabbau bis hin zum Zahnverlust führen. In der Ätiologie ist die bakterielle Plaque der entscheidende Auslöser, während Verlauf und Schwere durch die Wirtsreaktivität und modulierende Faktoren (Genetik, systemische Vorerkrankungen, Verhaltensfaktoren) determiniert werden. Durch Bestandteile und Stoffwechselprodukte der in der Plaque enthaltenden Bakterien wird die Immunantwort des Wirtes initiiert. Infolgedessen zerstören freigesetzte proinflammatorische Mediatoren das umgebende Stützgewebe und den Knochen. Auch das proinflammatorische Lipidmolekül Sphingosin-1-phosphat (S1P) scheint bei der Pathogenese der Parodontitis eine Rolle zu spielen. S1P ist an zahlreichen physiologischen Prozessen wie Zellproliferation, vaskulärer Barrierefunktion und Lymphozyten-Zirkulation beteiligt und beeinflusst pathologische Zustände wie beispielsweise das Entzündungsgeschehen und Osteoporose. Die zellulären Signalwege werden durch eine Familie von G-Protein-gekoppelten Rezeptoren (S1PR1 bis 5) gesteuert, wobei die S1P Ausgangskonzentrationen und die unterschiedliche Rezeptoren-Expression in den Geweben entscheidend sind. Verschiedene Studien deuten auf einen Zusammenhang zwischen Parodontitis und S1P hin: Durch Eingriff in den Knochenmetabolismus fördert S1P insgesamt die Knochen-Resorption und steigert die Expression von Zytokinen in humanen gingivalen Epithelzellen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde basierend auf der randomisierten Bevölkerungsstudie Study of Health in Pomerania (SHIP) untersucht, ob die individuellen S1P-Serumkonzentrationen mit der Parodontitis-Prävalenz in der SHIP-Trend-Kohorte assoziiert sind. Darüber hinaus wurden die individuellen S1P Konzentrationen mit verschiedenen Parodontitis-Variablen (Taschentiefe, klinischer Attachmentverlust, Anzahl der Zähne) und mit klassischen systemischen Entzündungsparametern (hoch-sensitives C-reaktives Protein, Leukozytenzahl, Fibrinogen) korreliert. Außerdem wurde anhand von Gewebeschnitten untersucht, inwiefern Enzyme des S1P-Stoffwechsels im Parodontalgewebe exprimiert sind und ob sich deren Expression im entzündeten Gewebe verändert. Sowohl höhere Werte der untersuchten Parodontitis-Variablen als auch höhere Werte der untersuchten Entzündungsmarker waren konsistent mit höheren S1P-Konzentrationen assoziiert. S1P stellt somit einen potentiellen Biomarker für Parodontitis dar und ist möglicherweise in der Lage, das lokale parodontale Entzündungsgeschehen als systemische Konzentrationserhöhung im Serum zu reflektieren. Kein Zusammenhang konnte zwischen Karies-Variablen und S1P gefunden werden, wodurch die Spezifität der Assoziation zwischen den Parodontitis-Variablen und S1P hervorgehoben wird. Die Enzyme des S1P-Stoffwechsels waren sowohl in gesunden Gewebeproben als auch im Gewebe von parodontal erkrankten Probanden nachweisbar. Allerdings waren die Enzyme Sphingosin-Kinase 1 und S1P-Lyase im Gewebe von Probanden mit Parodontitis hochreguliert und zunehmend auch in anderen Zelltypen exprimiert, sodass womöglich ebenso die lokalen S1P-Gewebekonzentrationen bei Parodontitis erhöht sind. Basierend auf den in dieser Arbeit gewonnenen Erkenntnissen und den bereits existierenden Studien zum Thema ist ein Zusammenhang zwischen Parodontitis und S1P anzunehmen. Bei einer Parodontitis liegen sowohl ein lokal verstärkter S1P-Metabolismus im Gewebe als auch systemisch erhöhte S1P-Konzentrationen im Serum vor.
  • The signaling lipid sphingosine-1-phosphate (S1P) plays a crucial role in inflammatory and immunomodulatory responses. In addition to its function in, for example, sepsis and cardiovascular disease, S1P has recently been identified as a mediator and biomarker in osteoporosis. Therefore, it was hypothesized that S1P may also play a role in inflammatory bone-destructive disorders such as periodontitis. Periodontitis is an inflammatory disease of the oral cavity that is caused by periodontal pathogenic microorganisms in the biofilm. Untreated, it can lead to increasing attachment loss, bone resorption and even tooth loss. The goal of this study was to evaluate associations between periodontitis parameters (probing depth, clinical attachment loss, number of teeth) and individual S1P serum concentrations in the Study of Health in Pomerania (SHIP)-Trend cohort. In addition, possible associations between S1P serum concentrations and inflammation markers (high-sensitivity C-reactive protein, white blood cell count, fibrinogen levels) were investigated and the expression of S1P-metabolizing enzymes in inflamed gingival tissue was analyzed. These analyses showed that S1P concentrations were significantly associated with the probing depth and clinical attachment loss, as well as with the examined inflammation markers. In contrast, no significant association of S1P with caries variables (number and percentage of decayed or filled surfaces) could be observed. Furthermore, in comparison to healthy controls, inflamed human gingival tissue exhibited elevated expression levels of the S1P-generating enzyme sphingosine kinase 1 (SphK1). Taken together, these results indicate that S1P represents a novel biomarker for chronic periodontitis and suggest that modulation of local S1P levels may serve as a future therapeutic strategy.

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Metadaten
Author: Josefine Negnal
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-44206
Title Additional (English):Analysis of the association between sphingosine-1-phosphate and periodontal disease: results from the population study Study of Health in Pomerania (SHIP-Trend)
Referee:Prof. Dr. Bernhard Rauch, Prof. Dr. Burkhard Hinz
Advisor:Prof. Dr. Bernhard Rauch
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2021
Date of first Publication:2021/03/23
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2021/03/05
Release Date:2021/03/23
Tag:SHIP-Trend, Sphingosin-1-phosphat
GND Keyword:Parodontitis
Pagenumber:112
Faculties:Universitätsmedizin / Institut für Pharmakologie
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit