Cytokine profile of gingival crevicular fluid in children with impaired immunological surveillance system

Aim. To study the cytokine profile of the gingival crevicular fluid (GCF) in children with a juvenile rheumatoid arthritis (JRA).

Materials and methods. We examined 20 children with JRA and 10 patients without somatic pathology aged 6 to 16 years old. The condition of periodontal tissues was assessed by periodontal indices – gingival index GI (Loe, Silness, 1963) and gingival bleeding index GBI. Biomaterial sampling from the gingival sulcus was carried out using special endodontic absorbent paper points. Enzyme immunoassay for IL-18, IL-10, IL-1ß, IL-1RA, MCP-1, VEGFs in the GCF was performed using the test kits of Vector-Best LLC (Novosibirsk, Russia).

Results. Mean GI index in the JRA group was 0.31 ± 0.10 and in the control group – 0.20 ± 0.05 (p < 0.05), mean GBI index – 19.90 ± 3.14 and 10.80 ± 2.60 respectively (p < 0.05), which was accompanied by a more pronounced degree of inflammation of periodontal tissues. The GCF concentration of IL-18 in the JRA group was 6.70 (4.97–7.92) pg/ml, in the control group – 11.25 (8.70–13.10) pg/ml (p < 0.05), while the concentration of IL-1ß was 15.30 (13.79–17.18) pg/ml in the JRA group and 5.36 (5.32–5.54) pg/ml in the control group.

The IL-10 concentration in the JRA group was 3.60 (2.89–4.45) pg/ml, which was comparable to the values of the control group. The concentration of IL-1RA was lower in the JRA group than in the control group: 3638.5 (2397.5–4133.5) pg/ml and 4951.0 (4303.0–5455.0) pg/ml respectively. The total GCF chemokine concentration for MCP-1 was determined at the level of 15.65 (14.15–17.39) pg/ml and 15.50 (12.80–21.20) pg/ml for the main and control groups and for VEGF – 49.60 (41.95–54.50) pg/ml in the JRA group and 12.00 (11.00–13.00) pg/ml in control group.

Conclusion. In children with juvenile rheumatoid arthritis, an imbalance of pro- and anti-inflammatory cytokines in GCF plays a role in the development of gingivitis: an increased of IL-1ß concentration – a triggering factor of pro-inflammatory chains, a decreased concentration of IL-1RA – an anti-inflammatory cytokine, an increased concentration of VEGF – a marker of hypoxia.

1. Захватов А. Н., Хайдар Д. А., Тарасова Т. В. и др. Динамика показателей цитокинового профиля при экспериментальном пародонтите. Вестник «Биомедицина и социология». 2022; 7(3): 43–47. http://dx.doi.org/10.26787/nydha-2618-8783-2022-7-3. EDN: RCTWGI.

2. Buduneli N., Kinane D.F. Host-derived diagnostic markers related to soft tissue destruction and bone degradation in periodontitis. J Clin Periodontol. 2011 Mar; 38 Suppl 11: 85–105. https://doi.org/10.1111/j.1600-051X.2010.01670.x. PMID: 21323706.

3. Liu J., Dan R., Zhou X., et al. Immune senescence and periodontitis: From mechanism to therapy. J Leukoc Biol. 2022 Nov; 112(5): 1025–1040. https://doi.org/10.1002/JLB.3MR0822-645RR. Epub 2022 Oct 11. PMID: 36218054.

4. Царев В.Н., Николаева Е.Н., Ипполитов Е.В., Царева Т.В. Экспрессия цитокинов пародонтального кармана и зубодесневой борозды у пациентов после внутрикостной дентальной имплантации и при развитии периимплантитов. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2012; 6: 110–114.

5. Островская Л.Ю., Захарова Н.Б., Могила А.П. и др. Изменение баланса цитокинов в десневой жидкости при заболеваниях пародонта и его значение для прогнозирования регенераторных нарушений в тканях пародонта. Саратовский научно-медицинский журнал. 2014; 10(3).

6. Базарный В.В., Полушина Л.Г., Семенцова Е.А. Являются ли саливарные цитокины семейства ИЛ-1 биомаркерами хронического пародонтита? Проблемы стоматологии. 2020; 16(3): 18–22. https://doi.org/10.18481/2077-7566-2020-16-3-18-22. EDN XGKUTY.

7. Супрун Е.Н. Динамика иммунного ответа. Аллергология и иммунология в педиатрии. 2014; 37(2): 35–40. EDN: WXBOCR.

8. Ганковская Л.В., Хелминская Н.М., Молчанова Е.А., Свитич О.А. Роль факторов врожденного иммунитета в патогенезе пародонтита. Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2016; 2: 100–107. EDN: ZRJCU.

9. Исамулаева А.З., Спицына А.В., Магомедов Ш.Ш. и др. Значимость цитокиновой регуляции в патогенезе заболеваний полости рта. Современные проблемы науки и образования. 2014; 6. EDN: TGQTNV.

10. Насонов Е.Л., Авдеева А.С. Интерлейкин 18 при иммуновоспалительных ревматических заболеваниях и COVID-19. Научно-практическая ревматология. 2022; 60(2): 195–204. https://doi.org/10.47360/1995-4484-2022-195-204. EDN EBRJCP.

11. Singh S., Anshita D., Ravichandiran V. MCP-1: Function, regulation, and involvement in disease. Int Immunopharmacol. 2021 Dec; 101 (Pt B): 107598. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2021.107598. Epub 2021 May 20. PMID: 34233864; PMCID: PMC8135227.

12. Szabo Y.Z., Burns C.M., Lantrip C. Understanding associations between rumination and inflammation: A scoping review. Neurosci Biobehav Rev. 2022 Apr; 135: 104523. https://doi.org/10.1016/j.neubiorev.2022.104523. Epub 2022 Jan 5. PMID: 34998832; PMCID: PMC8957598.

13. Ерокина Н.Л., Лепилин А.В., Миронов А.Ю. и др. Роль цитокинов, хемокинов и факторов роста в заживлении лунок удаленных зубов. Пародонтология. 2021; 26(1): 58–63. https://doi.org/10.33925/1683-3759-2021-26-1-58-63. EDN: XWTMAN.

14. Яковлев В.В., Бадаева А.В., Иванова Е.И. и др. VEGF-C – биомаркер повреждения почек при экспериментальной интраабдоминальной гипертензии. Сеченовский вестник. 2020; 11(3): 47–56. https://doi.org/10.47093/2218-7332.2020.11.3.47-56. EDN: TYZVZK.

15. Журбенко В.А. Роль соматической патологии в развитии заболеваний тканей пародонта. Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2016; 1(1): 92. EDN: VJFXAV.

16. Bansal M., Rastogi S., Vineeth N.S. Influence of periodontal disease on systemic disease: inversion of a paradigm: a review. J Med Life. 2013 Jun 15; 6(2): 126–130. Epub 2013 Jun 25. PMID: 23904870.

17. Leksell E., Ernberg M., Magnusson B., Hedenberg-Magnusson B. Intraoral condition in children with juvenile idiopathic arthritis compared to controls. Int J Paediatr Dent. 2008 Nov; 18(6): 423–433. https://doi.org/10.1111/j.1365-263X.2008.00931.x. Epub 2008 Jul 4. PMID: 18637044.

18. Potempa J., Mydel P., Koziel J. The case for periodontitis in the pathogenesis of rheumatoid arthritis. Nat Rev Rheumatol. 2017 Oct; 13(10): 606–620. https://doi.org/10.1038/nrrheum.2017.132. Epub 2017 Aug 24. PMID: 28835673.

19. Порядин Г.В., Салмаси Ж.М., Кукес И.В. и др. Современные знания о воспалительных заболеваниях различной локализации и этиологии: новые возможности фармакотерапии. Фарматека. 2020; 27(14): 37–46. https://dx.doi.org/10.18565/pharmateca.2020.14.37-46. EDN: QTKQGQ.

20. Hatipoğlu M., Daltaban Ö., Uğur S., et al. B cell depletion in patients with rheumatoid arthritis is associated with reduced IL-1β in GCF. Clin Oral Investig. 2022 Jun; 26(6): 4307–4313. https://doi.org/10.1007/s00784-022-04378-0. Epub 2022 May 17. PMID: 35578115.

21. Cetinkaya B., Guzeldemir E., Ogus E., Bulut S. Proinflammatory and anti-inflammatory cytokines in gingival crevicular fluid and serum of patients with rheumatoid arthritis and patients with chronic periodontitis. J Periodontol. 2013 Jan; 84(1): 84–93. https://doi.org/10.1902/jop.2012.110467. Epub 2012 Mar 13. PMID: 22414257.

22. Acar B., Demir S., Özşin-Özler C., et al. Evaluation of periodontal status and cytokine response in children with familial Mediterranean fever or systemic juvenile idiopathic arthritis. Clin Oral Investig. 2022 Oct 5. https://doi.org/10.1007/s00784-022-04730-4. Epub ahead of print. PMID: 36197547.

23. Miranda L.A., Fischer R.G., Sztajnbok F.R., et al. Increased interleukin-18 in patients with juvenile idiopathic arthritis and early attachment loss. J Periodontol. 2005 Jan; 76(1): 75–82. https://doi.org/10.1902/jop.2005.76.1.75. PMID: 15830640.

24. Bozkurt F.Y., Yetkin Ay Z., Berker E., et al. Anti-inflammatory cytokines in gingival crevicular fluid in patients with periodontitis and rheumatoid arthritis: a preliminary report. Cytokine. 2006 Aug; 35(3-4): 180–185. https://doi.org/10.1016/j.cyto.2006.07.020. Epub 2006 Sep 18. PMID: 16982199.