La malattia parodontale è una patologia infiammatoria cronica dei tessuti di supporto del dente. A causa dell’infezione batterica si instaura il processo flogistico con conseguente danno tissutale. Tuttavia, associata all’infezione batterica deve essere presente un’altra importante componente: la risposta immunitaria dell’ospite che risulta disregolata. In caso di salute parodontale vi è un equilibrio tra biofilm e la risposta immunitaria dell’ospite. La prima sfida nel trattamento della malattia parodontale è una diagnosi tempestiva e accurata, poiché la perdita di osso parodontale e dei tessuti molli è incrementale e in gran parte irreversibile.
La matrice extracellulare è una rete di macromolecole, composta da collagene, enzimi e proteine, che promuovono un supporto strutturale e biochimico alle cellule dei tessuti. Inoltre, regola molti comportamenti delle cellule, come la crescita e la sopravvivenza. Il corretto e costante rinnovamento dei componenti della matrice extracellulare è in grado di fare la differenza tra stato di salute e malattia parodontale in cui si osserva uno sbilanciamento tra sintesi e degradazione. Le metalloproteinasi della matrice (matrix metalloproteinases, MMP) sono responsabili del rimodellamento e della degradazione delle componenti della matrice. Le MMP rappresentano i principali enzimi proteolitici coinvolti nel rimodellamento e nella degradazione dei componenti della matrice extracellulare, nelle modificazioni delle interazioni tra cellule, e di quelle tra cellule e la ECM che regolano ad esempio i processi di migrazione cellulare.
L’espressione costitutiva dei geni codificanti le MMP è bassa. Tuttavia, in tutte quelle condizioni fisiologiche o patologiche che richiedono un rimodellamento della ECM, viene indotto un aumento della sintesi regolato, sia a livello trascrizionale che post-trascrizionale. Tra i fattori che influenzano la trascrizione dei geni delle MMP, vi sono citochine pro-infiammatorie, fattori di crescita, ormoni, oncogeni e promotori tumorali. In vitro l’espressione di numerose MMP può essere indotta da IL-1, IL-6, TNF-α, EGF, PDGF, FGF e TGF-β.
La maggior parte delle MMP è rilasciata dalle cellule in forma latente come pro-enzima (pro-MMP). La conversione delle pro-MMP nelle forme attive richiede uno specifico processo di attivazione chiamato “cystein switch”. Il clivaggio del pro-dominio porta alla distruzione del legame zinco-cisteina e alla perdita del pro-dominio N-terminale, rendendo il sito attivo accessibile. Per la maggior parte delle MMP, l’attivazione proteolitica viene iniziata nello spazio extracellulare ad opera di serino proteasi quali la plasmina, l’attivatore del plasminogeno di tipo urochinasico (uPA) o da altri membri della famiglia delle MMP.
L’attività delle MMP è regolata anche dalla famiglia degli inibitori tissutali delle MMP (TIMP), di cui fanno parte almeno quattro membri (TIMP-1/TIMP-4). Un complesso sistema di regolazione assicura il mantenimento dell’equilibrio tra espressione ed inibizione delle MMP garantendo il corretto rimodellamento della matrice extracellulare essenziale nei processi di morfogenesi tissutale, riparazione ed apoptosi. A livello del tessuto parodontale i TIMP possono essere sintetizzati da numerosi tipi cellulari quali: fibroblasti, osteoblasti, cellule endoteliali, monociti, macrofagi e cheratinociti.
La MMP-8 viene anche detta collagenasi dei neutrofili in quanto si riteneva che fosse prodotta esclusivamente da questo tipo cellulare. La MMP-8 viene sintetizzata principalmente dai neutrofili, le cellule del sistema immunitario più importanti nella difesa contro i batteri parodontopatogeni. Per le sue proprietà enzimatiche la aMMP-8 degrada le fibre del collagene di tipo I, II e III promuovendo la distruzione dei tessuti parodontali. Distrugge le strutture di collagene fibrillare nella sua forma attiva ed è anche associata alla distruzione dell'osso alveolare.
In realtà, la ricerca scientifica ha dimostrato che MMP-8 viene prodotta anche dalle cellule endoteliali, dalle cellule muscolari lisce, dai macrofagi e da tessuti più specializzati quali ad esempio gli odontoblasti, i fibroblasti gengivali, le cellule del ligamento parodontale e del solco gengivale. Già nel corso di una gengivite, le fibre collagene vengono degradate favorendo l’infiltrazione delle cellule infiammatorie alla fonte di infezione con conseguente arrossamento gengivale e gonfiore. La malattia parodontale e la perimplantite si caratterizzano per la progressiva distruzione dei tessuti di supporto dei denti e degli impianti, conseguente alla risposta infiammatoria dovuta all’infezione batterica.
Numerosi studi presenti in letteratura sottolineano la presenza di elevati livelli delle metalloproteinasi ed in particolare della MMP-8, nel fluido crevicolare, nella saliva o in campioni bioptici di pazienti parodontali. La presenza a livello del cavo orale della aMMP-8, correla con la progressione e con la severità dei parametri clinici parodontali: presenza di sanguinamento gengivale, perdita di attacco e maggiore profondità delle tasche. Studi presenti in letteratura dimostrano anche che la valutazione della concentrazione salivare della aMMP-8 consente l’individuazione dei pazienti parodontali che presentano una significativa perdita di osso alveolare. Inoltre, una riduzione della concentrazione della aMMP-8 salivare correla con il successo della terapia parodontale e con il miglioramento dei parametri clinici.
La metalloproteinasi di matrice-8 (MMP-8), soprattutto nella sua forma attiva, è considerata uno dei biomarcatori più affidabili della parodontite. Gli articoli pubblicati in letteratura hanno identificato 36 potenziali biomarcatori per la rilevazione della parodontite e le metanalisi sono state eseguite per quattro di essi: MMP-8, elastasi, catepsina e tripsina che, proprio in quest’ordine, hanno mostrato le migliori potenzialità. In particolare MMP-8 ha fatto registrare una sensibilità e una specificità medie rispettivamente del 76,7% e del 92,0%.
Un biomarcatore salivare affidabile potrebbe rappresentare un'alternativa semplice e non invasiva alla diagnosi parodontale convenzionale, basata su parametri clinico-radiografici. Per il suo monitoraggio clinico, alcuni ricercatori dell'Università della Campania hanno proposto dei test diagnostici point-of-care (POCT), altamente sensibili. La metodica, basata su un biosensore a fibra ottica di plastica (POF), sfrutta la risonanza plasmonica di superficie (SPR) per rilevare la MMP-8 salivare.
Un biosensore SPR-POF è stato funzionalizzato con un anticorpo specifico per sviluppare uno strato di autoassemblaggio (SAM) superficiale per la rilevazione della MMP-8 totale. Per quantificare il livello di MMP-8 sia in un tampone che in una matrice reale (saliva), i ricercatori hanno utilizzato una sorgente di luce bianca e uno spettrometro collegato al biosensore. Sono state realizzate curve dose-risposta tramite diluizioni seriali di MMP-8 ricombinante umana, ottenendo un limite di rilevamento (LOD) di 40 pM (1,76 ng/ml) nel tampone e 225 pM (9,9 ng/ml) nella saliva, con un'alta selettività rispetto ad altri analiti interferenti (MMP-2 e IL-6).
La tecnologia SPR-POF potrebbe essere impiegata per creare biosensori altamente sensibili per monitorare i livelli di MMP-8 salivari. La possibilità di rilevare in modo specifico la sua forma attiva, piuttosto che totale, deve essere ulteriormente investigata. Tuttavia, se confermato e clinicamente validato, un simile dispositivo potrebbe rappresentare uno strumento promettente per effettuare una diagnosi immediata della parodontite. Altamente sensibile e affidabile, lo strumento aiuterebbe ad eseguire una terapia tempestiva e mirata.
Le MMP sono coinvolte nella maggior parte dei processi patologici, tra cui l'artrite, le malattie tumorali, le malattie cardiovascolari, la guarigione delle ferite e la parodontite. MMP-3,7,9,13 sono frequentemente menzionate in studi relativi alla patologia parodontale. IL-1, IL-6, TNF-alfa e altre citochine pro-infiammatorie inducono l’espressione di numerose MMP. IL-8 è una chemochina prodotta dai macrofagi e cellule epiteliali ed ha la funzione di chemotassi di neutrofili e granulociti che riescono così a migrare verso il sito di infezione.
MMP-9, un gelatinasi, contribuisce alla degradazione di componenti non fibrillari della matrice come la gelatina e diversi tipi di collagene denaturato, ed è implicata nei processi di migrazione cellulare e remodeling vascolare. La sua attività è regolata dallo stesso sistema TIMP che controlla le altre MMP. In molte condizioni parodontali la sovraespressione di MMP-9 si associa ad un aumentato turnover della ECM e facilita l'invasione cellulare e la progressione della lesione infiammatoria.
Sia MMP-8 sia MMP-9 vengono rilevate in aumentate concentrazioni nel fluido crevicolare e nella saliva di pazienti con parodontite. L’aumento congiunto delle MMP crea uno squilibrio degradativo che favorisce la perdita di matrice e l’alveolo osseo. L’attivazione delle pro-MMP da parte di proteasi quali plasmina o altre MMP può innescare cascati proteolitici: la conversione delle pro-MMP nelle forme attive richiede processi di attivazione extracellulare dove una famiglia di enzimi può attivare a catena altre MMP, amplificando così il danno tissutale.
Per la diagnosi della parodontite ci basiamo sull’utilizzo degli indici clinici, lo status radiografico e l’analisi dei fattori di rischio. «Le misure cliniche tradizionali restano le migliori disponibili per la diagnosi e il monitoraggio dell’andamento della parodontite nella maggior parte dei pazienti, tuttavia i ricercatori si stanno adoperando per trovare strumenti più veloci, più sensibili e specifici che potrebbero integrarle o in alcuni casi sostituirle». Un biomarcatore salivare affidabile potrebbe rappresentare un'alternativa semplice e non invasiva alla diagnosi parodontale convenzionale, basata su parametri clinico-radiografici.
Il rilascio di aMMP-8 è attualmente l'unica prova se il tessuto è in degrado collagenolitico o stabile al momento della misurazione. Pertanto, aMMP-8 è un marker diagnostico oggettivo per rilevare il momento in cui il tessuto parodontale viene scomposto e anche un marker per la distruzione del tessuto perimplantare. Il test aMMP-8 PerioSafe / ImplantSafe colma il precedente divario tra i metodi diagnostici convenzionali come sondaggio, sanguinamento al sondaggio (BOP), radiografia e test batterico.
Per mezzo del sistema di test aMMP-8 PerioSafe, il processo dinamico di degenerazione parodontale attiva può essere valutato in base alle necessità e alla situazione nella saliva, dente singolo o come campione di piscina e si può prevedere uno sviluppo futuro. Un livello elevato di MMP-8 attivo (> 20 ng/ml nella saliva, nel liquido crevicolare gengivale (GCF) o nel liquido peri-implantare) determina la progressione della degenerazione parodontale attiva. Con una probabilità dall'80 al 90%, ciò deriva da una gengivite o mucosite perimplantare in una parodontite o perimplantite o correlata ad essa.
Un risultato negativo del test, insieme a risultati clinici poco evidenti, è un'indicazione di nessun rischio o solo un leggero rischio di infiammazione parodontale con degradazione dei tessuti. Pertanto, un risultato negativo del test dopo la terapia parodontale può significare che le misure terapeutiche iniziate / eseguite hanno avuto successo.
Per quantificare la MMP-8 nella saliva sono stati messi a punto biosensori SPR-POF con LOD di 225 pM nella saliva e ottima selettività verso analiti interferenti. La possibilità di rilevare in modo specifico la forma attiva, piuttosto che totale, dev’essere ulteriormente investigata. Se confermato e validato clinicamente, un dispositivo point-of-care per la rilevazione dell’aMMP-8 potrebbe consentire diagnosi immediate e terapie tempestive e mirate.
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Globalmente la parodontite di grado moderato affligge circa il 45-50% degli adulti e nella sua forma grave dal 9 all’11% della popolazione. L’identificazione dei fattori di rischio è cruciale nella prevenzione della malattia nonché fondamentale per delineare un adeguato protocollo gestionale del paziente in cura. Il contributo genetico per la suscettibilità parodontale è stato stimato essere compreso tra il 33-50%. La suscettibilità alla malattia parodontale è in genere poligenica.
Per una corretta diagnosi parodontale dobbiamo valutare tutti i fattori di rischio per la malattia parodontale includendo l’analisi della suscettibilità genetica. Un’analisi che può avvenire in modo scientifico e quantificabile attraverso l’utilizzo di test genetici. Da qui parte un corretto programma di prevenzione davvero efficace: nel momento in cui la diagnosi è completa saremo in grado di determinare quali individui devono sottoporsi più frequentemente ai controlli odontoiatrici e a sedute di igiene orale. I dati genomici devono comunque sempre essere accoppiati all’analisi dei fattori di rischio clinici.
L'unica eccezione farmacologica approvata nel controllo delle MMP in parodontologia è la doxiciclina orale a basso dosaggio (inferiore a quello necessario per l'azione antimicrobica), approvata nel 1998 come coadiuvante nel trattamento della parodontite dell'adulto. In letteratura sono presenti evidenze che misure terapeutiche efficaci riducono i livelli di aMMP-8 salivare e tale riduzione correla con il miglioramento dei parametri clinici.
Un complesso sistema di regolazione tra MMP e TIMP è fondamentale per il mantenimento dell’integrità tissutale; terapie mirate a correggere lo squilibrio potrebbero limitare la progressione della malattia. Gli sforzi di ricerca si sono concentrati in particolare sul trattamento di malattie associate a eccessiva attività delle MMP, compresa la parodontite.
La composizione del fluido crevicolare gengivale, un essudato costituito da siero alterato che si trova nel solco gengivale, è il risultato dell’interazione tra il biofilm batterico e le cellule del parodonto. Gli studi suggeriscono che i biomarcatori molecolari nel fluido crevicolare e nella saliva, come la MMP-8 (soprattutto nella forma attiva), possono integrare le misure cliniche tradizionali offrendo un’informazione dinamica sulla degradazione tissutale in atto.
| Biomarker | Origine principale | Ruolo clinico |
|---|---|---|
| MMP-8 (aMMP-8) | Neutrofili, fibroblasti, cellule parodontali | Marker di distruzione del collagene; prognosi e monitoraggio terapeutico |
| MMP-9 | Cellule infiammatorie, endotelio | Degradazione di matrice non fibrillare; facilita migrazione cellulare e progressione infiammatoria |
| IL-1, IL-6, TNF-α, IL-8 | Macrofagi, linfociti, cellule epiteliali | Inducono espressione MMP; risposta infiammatoria e reclutamento cellulare |
La valutazione integrata di biomarcatori (MMP-8/MMP-9), fattori genetici e parametri clinici potrebbe consentire una stratificazione del rischio più accurata e piani terapeutici personalizzati. Le metodiche point-of-care per aMMP-8 e i biosensori emergenti rappresentano strumenti promettenti per la pratica clinica quotidiana.
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