Sammenhængen mellem genkomposition og sygdom

For en lang række sygdomme er det velkendt, at arvelighed indgår som en komponent i sygdommens ætiologi og patogenese, og det kan ikke undre, at den markante inter-individuelle forskel i fæstetabsudvikling og respons på behandling hos parodontitispatienter med sammenlignelig plakerfaring er søgt forklaret ud fra genetisk betingede forskelle i det immunologiske respons på bakterierne. De senere årtiers væsentlige fremskridt i forståelsen af genernes betydning har således medført et øget indblik i reguleringen af værtsresponset ved infektion. Det står klart, at genomet i høj grad kontrollerer de talrige interaktioner mellem inflammationsprocessens mange komponenter, og man har derfor forsøgt at identificere forskelle i de gener, som kunne tænkes at have betydning for forløbet af den parodontale infektions- og inflammationsproces. Betydningen af denne forskning understreges af, at ændringer i DNA-molekylets nukleotidsekvenser vil kunne nedarves og således resultere i arvelige forskelle i sygdomstilbøjelighed.

Inter-individuel variation i nukleotidsekvensen et bestemt sted i DNA''et betegnes genetisk polymorfi. Hvis forskellen kun involverer et enkelt nukleotid, tales om «single nucleotide polymorphism» - SNP (3). Hvis den pågældende polymorfi forekommer på begge kromosomparrets dele, er genotypen homozygot, mens en heterozygot genotype indebærer, at den kun forekommer på det ene af kromosomerne i et kromosompar. Ændringer i DNA-sekvenser kan opstå i forbindelse med celledeling, enten spontant eller som følge af kemisk eller strålemæssig påvirkning. Ændringer i DNA-sekvenser kaldes også mutationer, om end denne betegnelse oftest anvendes om ændringer, der medfører sygdom.

Opdagelsen af de genetiske polymorfier har stimuleret forskere til at identificere «kandidat-gener» med betydning for udvikling af medicinske og odontologiske sygdomme. Kandidat-genernes forekomst er blevet undersøgt i patientgrupper med bestemte sygdomme sammenlignet med raske kontrolgrupper, idet der derved kan opnås et indtryk af, om der er sammenhæng mellem de enkelte polymorfier og sygdommene.

De genetiske polymorfier, der især har interesse, viser sig ved sekvensforskelle i gener, der koder for syntetiserede proteiner og cellulære receptorer, der er involveret i de inflammatoriske processer. Ikke kun marginal parodontitis, men også talrige andre sygdomme har multifaktoriel baggrund. Der er derfor søgt efter forklaringer på en lang række kroniske inflammatoriske sygdomme i samspillet mellem gener og omgivelser. Det har i den forbindelse overraskende vist sig, at sygdomme så forskellige som fedme og astma har ligheder på det molekylære og cellulære plan (4). Der er således identificeret adskillige sygdomsrelaterede polymorfier, der kan tænkes at forklare dele af de reaktionsforskelle, som betinger individets tilbøjelighed til disse og andre sygdomme. Imidlertid tyder undersøgelser på, at de enkelte geners betydning for udvikling af sygdom er begrænset. Det har fx vist sig, at sygdomsassocierede gener kun står for 1 % af arveligheden for type 2-diabetes til trods for, at arvelighedsundersøgelser har vist, at nære slægtninge med type 2-diabetes indebærer en 3 - 4 gange øget risiko for at få sygdommen (5 - 7). Der synes således ikke at være nogen simpel sammenhæng mellem genkomposition og individuel tilbøjelighed til sygdom.

Dette indebærer fx, at en genetisk test for identifikation af sygdomstilbøjelighed ved type 2-diabetes er nytteløs (4). Det betyder dog ikke, at de enkelte sekvensforskelle i gener, der er relateret til det immunologiske respons, er uden betydning for sygdomsudviklingen, men der ligger formentlig en kombination af en lang række sekvensforskelle bag det, der i klinikken opleves som forskellig tilbøjelighed til sygdom (4).

I den forbindelse er det vigtigt, at ikke alle genetiske forskelle nødvendigvis kommer til udtryk i det enkelte individ. Mekanismer uden for generne, betegnet epigenetiske mekanismer, er således afgørende for, om generne bliver gjort tilgængelige og aflæst. For yderligere uddybning vedr. epigenetik kan henvises til (8). Det betyder, at om end en given genetisk forskel er til stede i de celler, der har betydning for det immunologiske respons, er det ikke sikkert, at denne forskel kommer til udtryk i den inflammatoriske proces. Forskelle i de epigenetiske mekanismer er dermed også afgørende for cellernes reaktionsmønstre, og miljøfaktorer kan påvirke de epigenetiske mekanismer. Dermed spiller også miljøfaktorer en betydelig rolle for den individuelle sygdomstilbøjelighed (9). Disse miljøfaktorer kan fx være mikroorganismer, ernæringsforhold og tobak. Det er således beskrevet, at hungersnød i fostertilstanden har medført blivende arvelige epigenetiske ændringer (10), og epigenetiske forskelle er dermed blevet forklaret som bindeleddet mellem generne, miljøet og fænotypeudviklingen, herunder udviklingen af en given sygdom (4).

Sammenhængen mellem genkomposition og marginal parodontitis

En netop offentliggjort amerikansk undersøgelse (NHANES) har vist en prævalens af marginal parodontitis på over 47 % hos personer over 30 år. Sygdommen fordelte sig med 8,7 %, 30 % og 8,5 % i grupperne let, moderat og svær, henholdsvis (11). Parodontitis er således ikke blot en af de hyppigste sygdomme i mundhulen, men også en af de hyppigste sygdomme i mennesker i det hele taget. Til trods for dette og den viden, der eksisterer om sygdommens bakterielle ætiologi, ved vi i dag fortsat ikke i detaljer, hvorfor nogle individer rammes hårdere af parodontitis end andre. Introduktionen af genetisk test til identifikation af polymorfier, der måske kunne begrunde særlig tilbøjelighed til parodontal nedbrydning, skabte på den baggrund betydelig optimisme for 15 år siden (12).

Idet der henvises til en nylig publikation om marginal parodontitispatogenese i Tandlægebladet (13) for en nærmere gennemgang af sygdommens patogenetiske aspekter, blev det, som nævnt i denne artikel, allerede for mange år siden erkendt, at især defekter, der involverer fagocytternes antal og funktion (14), indebærer en stærkt forøget risiko for at udvikle aggressiv marginal parodontitis. Flere af de involverede sygdomme, fx Papillon-Lefèvres syndrom, vides at være monogenetisk arvelige, dvs. de kan henføres til mutationer i et enkelt gen (se nedenfor). Tidlige studier af marginal parodontitisnedarvning inden for familier har imidlertid antydet, at også former for marginal parodontitis, der ikke er relateret til sådanne sygdomme, kan vise tegn på arvelighed (15). I tvillingestudier blev det således vist, at halvdelen af sygdomsvariationen ved marginal parodontitis kunne forklares ud fra genetiske forhold. Ligeledes er der konstateret familiær ophobning i studier af unge individer med aggressiv parodontitis (16,17). På den baggrund har omfattende nyere forskning vist, at marginal parodontitis er delvist arvelig med baggrund i en lang række forskellige gener af betydning for immunreaktioner.

Mens immundefekter som led i syndromer som regel kan henføres til et enkelt sygdomsgen med stor penetrans, medfører hver enkelt variant for de ikke-syndromassocierede modifikationer af immunsystemet kun en begrænset øgning af sygdomsrisikoen (odds-ratio ca. 1,5 - 3,0) (18). Endvidere har risikogener identificeret i en bestemt population ikke altid kunnet genfindes ved undersøgelser af andre etniske grupper. De foreliggende undersøgelser tyder således på, at marginal parodontitis kan være knyttet til defekter forskellige steder i immunsystemet, men formentlig skal flere led være ændret, før tilbøjeligheden til sygdommen øges. Endvidere synes forskellige kombinationer af risikogener at kunne føre til øget sygdomsrisiko, hvilket bl.a. fremgår af flere oversigtsartikler om emnet (18,19). Kompleksiteten af de genetiske variationer, der kan øge risikoen for marginal parodontitis, medfører formentlig sygdomstilbøjelighed på mange forskellige niveauer.

Cytokinerne har pga. deres betydning for inflammationsprocessen medført betydelig interesse. Individuelle forskelle i deres syntese kunne måske forklare en del af den store variation i tilbøjeligheden til sygdomsaktivitet. I den forbindelse har der været fokuseret på genetisk polymorfi i de gener, der koder for inflammatoriske cytokiner, fx IL-1 (20), IL-6 (21) og IL-10 (22 - 25) og deres antagonister (26).

I et pionerstudie af Kornman og medarbejdere (12) blev forekomsten af fem polymorfier relateret til svær, moderat og let forekomst af marginal parodontitis undersøgt. Fire af polymorfierne havde relation til gruppen af interleukin (IL)-1-relaterede gener, og en havde relation til Tumor Necrosis Factor (TNF). Ingen af disse enkelte polymorfier viste signifikant øget hyppighed i patientgrupperne, men en kombination af to af de undersøgte polymorfier (IL1A -889 og IL1B +3953) blev konstateret særligt hyppigt forekommende hos ikke-rygende patienter med svær parodontitis (12). Genkombinationen (haplotypen) blev efterstående undersøgt i associationsstudier af genetisk polymorfi og marginal parodontitis. Den var imidlertid positiv hos omkring 1/3 af befolkningen, og så mange patienter har, som bekendt, ikke svær eller aggressiv parodontitis. Endvidere var sammenhængen til IL-1-gener ikke påviselig hos rygere, måske som udtryk for, at rygning som risikofaktor overdøvede IL-1-genvarianter. Andre undersøgelser har vist varierende resultater, og den funktionelle relevans af haplotypen er ikke afklaret.

Mange andre studier af forskellige genetiske polymorfier og parodontitis er udført efterstående. Et af de generelle problemer med disse studier er manglende statistisk styrke pga. små undersøgelsesgrupper. Det er således blevet nævnt, at studier af denne type kan kræve flere tusind patienter for at opnå bæredygtige resultater (27). En omfattende ny oversigtsartikel har sammenfattet resultaterne af kandidat-gen-undersøgelser med mindst 100 involverede parodontitispatienter (28). I undersøgelserne indgik ovennævnte haplotype og andre cytokin-relaterede kandidat-gener (TNFA, IL4, IL6, IL10), gener relateret til Fc-gamma receptorer (Fc?R), der er vigtige for iværksættelse af fagocytose af bakterier, og vitamin D receptor-gener (VDR). Gener, der er relateret til det innate immunforsvar, er ligeledes undersøgt, herunder polymorfier med relation til matrixmetalloproteinase (MMP) 1 og især Toll-like receptors (TLR), der er afgørende for iværksættelse af det innate og dermed også det adaptive immunforsvar (28). Laine et al. (28) understregede, at der er store variationer i genotypefrekvenser mellem forskellige populationer, hvorfor etnicitet må indgå i vurderingen af eventuelle kandidat-gener.

Et af de problemer, der fremgår af undersøgelserne, er de anvendte sygdomsklassifikationer, herunder definitioner af aggressiv og kronisk parodontitis, der varierer. Det blev konkluderet, at der kan være associationer mellem aggressiv parodontitis og polymorfier i generne IL1B, IL1RN, Fc?RIIIb, VDR og TLR4. Tilsvarende kan der være associationer mellem kronisk parodontitis og IL1B, IL1RN, IL6, IL10, VDR, CD14,TLR4, og MMP1 polymorfier. På baggrund af disse fund er der udviklet metoder til gentest af patienter med henblik på forudsigelse af stor tilbøjelighed til destruktiv marginal parodontitis. Da nogle klinikker, som det bl.a. fremgår ved søgning på internettet, gør brug heraf, er det dog vigtigt at understrege, at der ikke ved nogen kendt gentest kan forudsiges noget om risiko for stor sygdomsaktivitet i forbindelse med marginal parodontitis (29 - 32).

Ved studier af specielle kandidat-geners sammenhæng med marginal parodontitis sker en selektion i udvælgelsen af de undersøgte gener, og hidtil ukendte kandidat-gener kan måske overses. Yderligere udvikling af forskningen har ved screening af hele det menneskelige genom givet mulighed for at erkende genetisk sammenhæng med sygdomme i mere omfattende analyser. Sådanne undersøgelser, betegnet «genome-wide association studies» (GWAS), har været anvendt ved studier af flere systemiske sygdomme, herunder type 2-diabetes, hjerte-kar-sygdom og osteoporose (33,34), og må forventes at kunne kaste yderligere lys over genetikkens betydning for marginal parodontitis. Der er foreløbig kun få af denne type studier inden for odontologi, men en associationsundersøgelse af 1.758 individer med aggressiv parodontitis eller sunde parodontale forhold har medført identifikation af en SNP med relation til marginal parodontitis, lokaliseret i glycosyltransferase-genet, GLT6D1. Den funktionelle betydning af denne SNP er dog ukendt (35).

Andre mutationer kan som nævnt forekomme i et enkelt gen og derved manifestere sig ved opståen af monogenetiske syndromer, der nedarves if. Mendels love. Flere af disse sygdomme kan præsentere sig i mundhulen, fx sygdomme med defekter i de neutrofile granulocytters antal og funktion (36). Et eksempel er Papillon-Lefèvres syndrom, der er karakteriseret ved svær aggressiv parodontitis og sår i mundhulen. Da der ikke er muligheder for at behandle den genetiske baggrund for sygdommen, indebærer behandlingsstrategien for marginal parodontitis en forstærket indsats med infektionskontrol. Baggrunden for Papillon-Lefèvres syndrom er en mutation i cathepsin C-genet. Cathepsin C er en vigtig lysosomal protease med specifik betydning for de neutrofile granulocytters funktion ved at aktivere proenzymer og ved eliminering af patogener og rekruttering af andre leukocytter (37,38). Defekten i genet ved Papillon-Lefèvres syndrom medfører således beskadiget funktion af de neutrofile granulocytter, hvorved infektionsmodstanden reduceres. Sygdommens manifestationer viser sig allerede i tidlig barnealder med hurtigt progedierende marginal parodontitis i mælketandsættet og efterstående i det permanente tandsæt (Fig.1). Om end der gøres alt for infektionskontrollen hos disse patienter, er prognosen for tænderne yderst tvivlsom. Flere andre monogenetisk betingede former for parodontitis er beskrevet (18).

Etiske overvejelser om gentest af patienter med marginal parodontitis

Som det fremgår af ovenstående, eksisterer der ikke en genetisk test, der kan anvendes til at bedømme det enkelte individs risiko for stor parodontal sygdomsaktivitet. Dermed er det med den aktuelle viden naturligvis ikke i overensstemmelse med god klinisk praksis at tilbyde gennemførelse af gentest til patienterne. En sådan handling er ikke forenelig med den sundhedsvidenskabelige model for tandlægepraksis. Den er næppe heller forenelig med købmandsmodellen, da testen ikke leverer det, der loves (39). Med baggrund i den kompleksitet, der karakteriserer genernes mulige betydning for marginal parodontitis, kan man betvivle, at der nogensinde kommer en sådan test. Skulle en test for sygdomstilbøjelighed alligevel blive mulig, ville det dog rejse en række etiske spørgsmål, især fordi et positivt fund kunne medføre frygt hos de undersøgte patienter. Der ville også opstå betydelig risiko for sygeliggørelse af raske individer, hvilket er i konflikt med det nytteetiske princip, dvs. det princip, der indebærer, at udbyttet af en handling bør overstige de negative konsekvenser. Da det er vigtigt som tandlæge ikke at skabe unødig frygt (40), er der også af den grund et etisk problem, som ikke bare knytter sig til de undersøgte, men også til deres slægtninge (1,2).

Sygeliggørelse og frygt er negative effekter, og der kan spørges om, hvad der kunne være på positivsiden? Under alle omstændigheder må de kliniske fund danne grundlag for tilrettelæggelse af en behandling. Med den aktuelle viden betyder det, at en gentest næppe kan tilføre noget, der ændrer behandlingssituationen, hverken i hygiejnefasen, i den korrektive fase eller i vedligeholdelses- og kontrolfasen. Positivsiden er dermed vanskelig at få øje på.

Den fortsatte videnskabelige søgen efter genetiske faktorer, der kan spille en rolle for forståelsen af patogenesen ved aggressive former for marginal parodontitis, er væsentlig og kan tænkes med tiden at indebære øgede muligheder for effektiv behandling.

Gentest af subgingivale bakterier hos patienter med marginal parodontitis: etiske overvejelser

Det er muligt ved genetisk analyse af subgingival plak at bestemme forekomst og mængde af bakteriearter i plakken. Disse metoder er baseret udelukkende på analyse af bakteriernes DNA, og resultaterne påvirkes således ikke af, at kun ca. 50 % af plakkens bakterier er dyrkbare. Undersøgelsen kan være rettet mod opnåelse af et totalt billede af artssammensætningen eller mod identifikation af enkelte bakteriearter. I nogle få tilfælde har man mulighed for at teste for tilstedeværelsen af en enkelt bakterieklon inden for en art. Interessen for sådanne undersøgelser knytter sig til en hypotese om, at visse bakterier i særlig grad bidrager til udvikling af marginal parodontitis og måske i særlige tilfælde kan være hovedansvarlige for et aggressivt forløb af sygdommen. Disse bakteriers identitet og virkninger har været genstand for omfattende forskning (41,42) og skal ikke gennemgås detaljeret her.

Hypotetisk har det været fremført, at præcise oplysninger om plakkens sammensætning vil kunne føre til et optimalt valg af behandling, svarende til hvad der gælder ved behandling af eksogene infektioner med klassisk patogene mikroorganismer, hvor isolation, identifikation og antibiotisk resistenstest er standard (43,44). Berettigelsen af denne analogi er dog langtfra indlysende. For det første tilhører næsten alle kendte parodonto-patogene bakterier mundhulens fysiologiske normalflora, hvorfor antibiotisk behandling med den tilhørende uundgåelige forstyrrelse af mikrofloraens balance, så vidt muligt bør undgås. Antibiotisk behandling kan dog i visse tilfælde være indiceret (for detaljer, se (45)), men forsøges sjældent rettet mod enkelte, identificerede medlemmer af mikrofloraen. Tilmed kan et resistenstest-baseret valg af antibiotisk behandling, hvor denne måtte være indiceret, ikke med fordel foretages på grundlag af en genetisk analyse. For det andet er der ikke generelt grund til at antage, at parodontitis med en bestemt sammensætning af den lokale subgingivale flora bedst behandles efter et regime, der indrettes efter de mikrobiologiske fund.

Forskningsresultater fra de seneste år har dog identificeret en parodontitisform, hvor infektion med en bestemt bakterie synes at spille en dominerende rolle. Det drejer sig om aggressiv parodontitis induceret af en mikroflora indeholdende den såkaldte JP2-klon af bakterien Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A.a.). Denne klon, som næsten udelukkende koloniserer børn og unge mennesker af afrikansk oprindelse, heriblandt afroamerikanere, er karakteriseret ved sin produktion af særligt store mængder af et leukotoksin, der dræber fagocyterende celler og efterlader vævet i forsvarsløs, men stærkt inflammeret tilstand. Bakteriens øgede produktion af toksin skyldes en mutation inden for det genområde, der regulerer toksinproduktionen. Dette udnyttes i en DNA-baseret påvisning af bakterien ved en såkaldt polymerase chain reaction, der kan udføres direkte på en prøve af hel plak (46). Der er for nylig udviklet apparatur til udførelse af denne test i områder uden laboratoriefaciliteter (47). Det er håbet, at testen kan spille en vigtig rolle i diagnostikken af denne sygdom og i evalueringen af den efterfølgende behandling. Der er endnu ikke udført systematiske behandlingsstudier af sygdommen, men det forekommer sandsynligt, at en optimal behandling bl.a. vil involvere administration af antibiotikum med virkning på JP2-klonen. Samtidig må det omvendt understreges, at genetisk analyse af plakprøver fra andre end individer med risiko for infektion med JP2-klonen af A.a. synes at savne faglig begrundelse.

Samlet set tilfører en genetisk test af subgingivale bakterier som hovedregel kun en beskeden information, hvis nytte er meget begrænset. Det etiske problem i denne sammenhæng er især knyttet til betalingen. Vil man udsætte patienten for en sådan udgift, når nyttevirkningen i bedste fald er dubiøs?

Konklusion

Der synes ikke at være tilstrækkelig saglig baggrund for at tilbyde genetisk test af patienter. Undtagelsesvis kan test af subgingival mikroflora for tilstedeværelse af JP2-klonen af A.a. være indiceret ved tilfælde af aggressiv parodontitis i særlige befolkningsgrupper af afrikansk oprindelse. De etiske problemer knytter sig til sygeliggørelse af raske personer, til etablering af frygt og til betaling for en ydelse, der savner fagligt grundlag.