Diş çürüklerinin oluşumuna moleküler yaklaşım Molecular approach ...

jcmb.halic.edu.tr

Diş çürüklerinin oluşumuna moleküler yaklaşım Molecular approach ...

Journal of Cell and Molecular Biology 8(2): 35-39, 2010 Mini-Review

Haliç University, Printed in Turkey.

http://jcmb.halic.edu.tr

Diş çürüklerinin oluşumuna moleküler yaklaşım

Molecular approach to tooth decays

Korkut ULUCAN ¹* , Utku PUL ¹ , Teoman AKÇAY ²

¹ Marmara University, Faculty of Dentistry, Department of Medical Biology and Genetics, Istanbul, Turkey

²Şişli Etfal Training and Research Hospital, Istanbul, Turkey.

(*author for correspondence; korkutulucan@hotmail.com)

Received: 23 November 2010 ; Accepted: 21 December 2010

Abstract

One of the greatest achievements of humankind in science is the near completion of the draft of the Human

Genome Project in 2001. Information gained from this draft is now used to develop new molecular biological

techniques used by oral health professionals. Although dental caries are considered to be an infectious disease,

there are some genetic determinants for both the microorganisms and the host that causes susceptibility to

dental decays. Studies including the monozygotic and dizygotic twins pioneered the genetic studies in

understanding the genetic nature of tooth decays. As the outcomes of human genome project are started to be

applied in the oral medicine, many researchers studied genes and their protein products that may contribute to

tooth decay. The studied genes include HLA genes, AMELX, CD14, vitamin D receptor genes and genes that

code for saliva components. Although some researchers correlate some polymorphisms and dental caries in

small study groups, molecular markers that indicate increased risk or protection against dental caries have not

been identified. Clinicians will hold more effective and preventive therapies whenever genetic factors

contributing to carries risk and protection factors are identified.

Keywords: Genetics, tooth decays, Vitamin D Receptor, Carbonic anhydrase VI, MUC7

Özet

İnsanlık tarihinin tıp bilimindeki en büyük başarılardan biri, 2001 yılında taslağı yayımlanan ve tıp dünyasında

yeni teknolojilerin ve yöntemlerin gelişmesine neden olan İnsan Genom Projesi'dir. Bu taslaktan elde edilen

bilgiler, bugün diş hekimleri ve oral sağlık uzmanlarını tarafından da kullanılan yeni moleküler biyoloji

tekniklerin geliştirilmesine olanak sağlamıştır. Diş çürükleri enfeksiyöz bir hastalık olarak görülmekle birlikte,

bireylerde diş çürüklerine yatkınlığa neden olduğu düşünülen bazı genetik faktörlerin varlığı ve diş çürüklerine

neden olan mikroorganizmaların da birtakım genetik belirteçlere sahip olduğu olduğu düşünülmektedir.

Monozigotik ve dizigotik ikizleri de kapsayan geniş popülasyon çalışmaları ile diş çürüklerinin genetik

temelleri araştırılmıştır. İnsan Genom Projesi'nin sonuçlarının oral biyoloji ve tıp için kullanılmaya

başlamasıyla birlikte birçok araştırmacı diş çürüklerinin oluşumunda önemli rollere sahip muhtemel genleri ve

bu proteinleri araştırmıştır. Çalışılan genler HLA genleri, AMELX geni, CD14 geni, vitamin D reseptör genleri

ve tükürük bileşenlerini oluşturan genleri de içine almaktadır. Bazı araştırmacıların, küçük gruplar halinde,

belirli polimorfizmlerle diş çürükleri arasında ilişki kurmasına rağmen, güncel olarak diş çürüklerine yüksek

yatkınlık oluşturan ya da diş çürüklerinden korunmayı sağlayan moleküler belirteçler günümüze kadar

tanımlanamamıştır. Diş çürüklerin oluşumunu engelleyen ya da diş çürüklerinin daha yüksek oranlarda

oluşmasına neden olan genetik faktörlerin tanımlanması ve hekimlerin daha etkili ve koruyucu tedaviler

sunmalarına olanak sağlayacaktır.

Anahtar kelimeler: Genetik, diş çürükleri, Vitamin D Reseptörü, Karbonik anhidraz VI, MUC7.


36

Korkut ULUCAN et al.

Diş çürüklerine neden olabilecek genetik faktörler

üzerindeki araştırmalar genellikle karyojenik

bakterilerin genetik yapıları üzerine olmuştur

(Russel, 1994). Karyojenik bakterilerin genetik

yapılarının deşifre edilmesi ile bakterilerin diş

çürüklerine neden olan metabolizmaları

aydınlanacak, yeni ve etkin tedavilerin uygulanması

sağlanacaktır. Konak organizmanın immün

sisteminin veya dişin mine-dentin yapılarının

oluşumundan sorumlu genler ile diş çürükleri

arasındaki ilişkiye dayalı çalışmalar yapılmış ancak

çelişkili sonuçlara ulaşılmıştır (Wang ve ark., 2010;

Schuler, 2001).

Genetik çalışmaların temelindeki ikiz çalışmaları

20. yy’ın başlarına dayanmaktadır. Ancak ilk önemli

ve kapsamlı çalışma Bachrach ve Young (1927)

tarafından tek ve çift yumurta ikizleri üzerinde

yapılmış ve tek yumurta ikizlerinde çürük oluşum

insidansının normal popülasyona ve çift yumurta

ikizlerine göre daha yüksek olduğu bildirilmiştir. Bu

çalışmayı destekleyen farklı çalışmalar birbirini

izlemiş ve diş çürüğü oluşumunda genetik

faktörlerin etkisinin önemi vurgulanmıştır. Boraas

ve ark (1988), 64 tek yumurta ve 33 çift yumurta

ikizi üzerinde yaptıkları çalışma ile tek yumurta

ikizlerinde diş çürüklerinin görülme insidanslarının

daha yüksek olmasının nedeninin kalıtımsal

nedenler olduğunu belirtmiştir. Tek yumurta

ikizlerinde tükürük kapasiteleri, diş sürüm zamanı

ve sıraları, diş morfolojileri, ark yapıları ve diş

boşlukları gibi bireyin genetik kontrolündeki

özelliklerin büyük benzerlik gösterdiği bildirmiştir.

Aynı çalışma Conroy ve ark. (1993) tarafından daha

fazla sayıda bireyle tekrarlanmış ve benzer

sonuçlara ulaşıldığı belirtilmiştir.

Diş çürükleri ve çürüklere neden olabilecek

genetik faktörleri belirlemek için yapılan

çalışmaların bir kısmı dentin ve mine yapılarını

oluşturan genler ve bunların kromozomlar

üzerindeki lokasyonlarını araştırmaya yönelik

olmuştur (Aine, 1996; Nariyama, 2004). Mine

yapısındaki farklılıklar asidik durumlara karşı

direncin azalmasına veya bakteri kolonizasyonuna

neden olabileceği için çürük oluşumunda önemli

rollere sahiptir. Mine biyomineralizasyon problemleri

olan ailelerde ve kişilerde bağlantı analizleri ile

ilgili gen lokasyonları belirlenmeye çalışılmıştır.

Ancak bu yöndeki çalışmalar daha ziyade sendromik

bireyler üzerine yoğunlaştığından Mendelyen

kalıtım kalıbı gösteren ve diş çürüğü oluşumunu

tetikleyen bir gen bölgesine rastlanamamıştır

(Vastardis, 2000; Schuler, 2001). Slayton ve ark.

(2005) mine oluşumunda rol alan tuftelin geni ile

çürük oluşumunun bağlantısını araştırmış, gendeki

TUF1- T alelinin çürük oluşumuna ancak aşırı S.

mutans kolonizasyonu ile birlikte neden

olabileceğini bildirmişlerdir.

Mine yapısının oluşumundan sorumlu genlerden

biri de Xp22.31’de yer alan amelogenin (AMELX)

genidir. Genin ürünü olan protein mine matriksinin

%90’ını oluşturur. AMELX geni ile diş çürüğü

oluşumu arasındaki ilişki yapılan çalışmalarla ortaya

konmuş, ameloblastin geninin ‘C’ alelinin çürük

oluşumu ile bağlantılı olduğu belirtilmiştir (Deeley,

2008; Patır, 2008). Sengün ve ark. (2003) kemik ve

dişlerin gelişiminde önemli rol oynayan D vitamin

reseptörünün çürük oluşumu ile ilişkisini

araştırmıştır. D vitamin reseptör genindeki BsmI ve

ApaI polimorfizmleri ile bireylerde diş çürüklerine

yatkınlık arasında bir ilişki bulunamamış ancak bu

gen üzerindeki diğer polimorfizmlerin bireylerde

çürük oluşumunda yatkınlığa neden olabileceğini

bildirilmiştir. D vitamini kemik ve diş gelişiminde

rolü olan önemli bir vitamindir ve biyolojik

aktivitesini hücre içerisinde bulunan reseptörüne

bağlanarak gösterir (Zhang, 2009). Bu reseptör geni

üzerinde reseptörün fonksiyonuna etki eden başlıca

FokI, BsmI, ApaI ve TaqI polimorfizmleri

bulunmuş, bu polimorfizmler ile başta meme ve

kolon kanseri olmak üzere kanser vakaları, allerjik

ve enflamatuar durumlar, periodontitis gibi oral

sorunlar ile reseptör polimorfizmleri arasında

ilişkiler araştırılmıştır (Gunes, 2008).

Madigan ve ark. (1996) insanlarda immün sistem

sorunları ile diş çürük oluşumları arasında bir

ilişkinin olduğunu bildirmiştir. Bu konu ile yapılan

ilk çalışmalardan birinde insan lökosit antijenlerinin

(HLA) yüksek ve düşük DMSF indeksine sahip

bireylerde karşılaştırmış ve HLA-DR4 aleli ile

anlamlı ilişki bulmuş, HLA-DR1,2,3 aleleri ile aynı

ilişkiyi bulunamamıştır (Lehner ve ark. 1981).

Benzer çalışmalar farklı araştırmacılar tarafından


tekrarlanmış, ancak aynı sonuçlar alınamamıştır

(Senpuku ve ark., 1998; Acton ve ark., 1990; Aine

ve ark., 1990). Yapılan çalışmalarda HLA

genlerindeki alel farklılıklarının olası diş çürüklerini

engelleme mekanizmaları tam olarak

açıklanamamış, ancak immün sistemin karyojenik

bakteri kolonizasyonunu engellediğini

bildirmişlerdir. Çölyak hastalarındaki yüksek çürük

oluşumunun nedeninin bu bireylerdeki HLA-DR3

aleli ve bu alelin sebep olabileceği mine

bozuklukları olduğu ileri sürülmüştür (Mariani ve

ark., 1994). Bakteri kolonizasyonu ile ilgili bir başka

molekül bakteri ligandı CD14’tür. De Soet ve ark.

(2008) CD14 geninde -260 C>T polimorfizminin

çürük oluşumunda koruyucu rolünün olduğunu

belirtmişlerdir.

Diş çürüklerinin çok görüldüğü sendromik

vakalardan biri ağız kuruluğu ve tükürük

salgılanmasının azlığı ile karakterize olan

Kserostomi hastalarıdır. Sendromun kalıtım modeli

ile hala net bilgiler bulunamasa da çürük sıklığı ve

çürük oluşumunun genetik nedenlerinin

araştırılmasında önemli rol oynayacağı kesindir

(Leone ve Oppenheim, 2001). Tükürük lizozim ve

peroksidaz gibi antibakteriyal enzimler içermesi,

oral pH’ın tamponlanması, ağızdaki patojenlerin diş

yüzeyine tutunmasını engelleyen immünoglobulin

(IgG) içermesi nedeniyle çürük oluşumunda önemli

rolleri vardır. O yüzden tükürük proteinleini

kodlayan genler ve bunlarda meydana gelebilecek

sorunlar bireylerde çürük oluşmasına neden

olabilmektedir (Edgar, 1992; Ozata ve Kaya, 2001).

Genetik bir sorun olan büyüme hormonu eksikliği

görülen bireylerde ve Down sendromlu bireylerde

dişlerde çürük sıklıklarının düşük olması, çürük

oluşumundaki genetik faktörlerin önemini ortaya

koymuştur. Bu bireylerde çürük sıklıklarının az

olmasının nedenlerinden biri dişlerin geç sürülmesi

ve özellikle Down sendromlu bireylerde dişlerin

diestemalı olmasıdır (Ozata, 2001).

Yarat ve ark (2009) ise tükürük proteinlerinden

olan karbonik anhidraz VI proteinin diş çürüğü

oluşumuna olan etkisini araştırmıştır. Karbonik

anhidraz VI’nın önemli fonksiyonlarından biri

tükürük pH’sının stabilizasyonudur. Yapılan

çalışmada çürük oluşumu ile CA VI geni Ekzon 2

Diş çürüklerine moleküler yaklaşım

bölgesi arasında bir ilişki bulunamamış, ancak

çürüklü ve çürüksüz gruplarda Türk toplumuna özgü

olabilecek T55M ve Y71S değişimlerini

saptanmıştır. Tükürük bileşenleri ile çürük

oluşumunun ilişkisini araştırmaya yönelik bir başka

çalışma da MUC7 proteinini kodlayan MUC7

genidir. MUC7 proteininin en önemli görevi oral

dokuların bakterilerden temizlenmesidir. Öztürk ve

ark.’nın (2009) yaptığı çalışmada çürük oluşumu ile

MUC7 geni arasında bir ilişki bulunamamıştır.

Beslenme alışkanlıkları ve tat alma reseptör

polimorfizmleri son yıllarda sıkça çalışılan

konulardan biridir. Oldukça yeni olan bu konu ile

ilgili çok fazla çalışma bulunmamakla beraber, bazı

tek nükleotid polimorfizmlerinin diş çürümesine

yatkınlık sağladığı belirtilmiştir (Wendell, 2010).

Diş çürüklerinin oluşumunda genetik faktörlerin

önemi bilinmesine karşın günümüzde bu soruna

etken olabilecek genetik bileşen henüz

bulunamamıştır. Sorunun kompleks oluşu

Mendelyen kalıtım modeli göstermemesi ve

enfeksiyon ortamlı olması tipik bir genotip-fenotip

ilişkisinin kurulmasını engellemektedir. Ancak

çürük oluşumuna yatkınlık oluşturan alellerin

saptanması bu alellere sahip bireylerde, çürük

oluşumuna neden olan çevresel faktörlerin

kısıtlanması veya oral hijyenin artırılması yoluyla

daha sağlıklı bireylerin yetişmesi mümkün olabilir.

Karyojenik mikroorganizmaların çürük oluşumunda

rol alan genetik determinantlarının anlaşılması ile de

daha etkili aşı veya gargara gibi koruyucu ek

tedavilerin geliştirilmesine olanak sağlanacaktır.

Kaynaklar

Acton RT. Association of MHC genes with levels of

caries-inducing organisms and caries severity in

African- American women. Human Immunol.

60:984-9, 1999.

Aine L, Maki M, Keyrilainen O and Collin P. Dental

enamel defects in celiac disease. J Oral Path Med.

19:241-5, 1990.

Aine L. Coeliac-type permanent-tooth enamel

defects. Annal Med. 28:9-12, 1996

Bachrach FH and Young M. A comparison of the

degree of resemblance in dental characters shown

in pairs of twins of identical and fraternal types.

37


38

Korkut ULUCAN et al.

Br Dent J. 48:1293- 304, 1927.

Boraas JC, Messer LB and Tiyy MJ. Agenetic

contribution to dental caries, occlusion and

morphologies demonstrated by twins reared apart.

J Dent Res. 67: 1150- 1153, 1998.

Bretz WA, Corby PM, Schork NJ, Robinson MT,

Coelho M and Costa S. Longitudinal analysis of

heritability for dental caries traits. J Dent Res.

84:1047-1051, 2005.

Conroy JP, Messer LB, Boraas JC, Aeppli DP and

Bouchard TJ. Dental caries and treatment

characteristics in human twins reared apart. Arc

Oral Biol. 38: 937- 43, 1993.

Deeley K, Letra A and Rose EK. Possible

association of amelogenin to high caries

experience in a Guatemalan-Mayan population.

Caries Research. 42 (1):8–13, 2008.

De Soet J, Gemert-Schriks MCM, Laine ML,

Amerongen WE, Morré ME and Winkelhoff AJ.

Host and Microbiological Factors Related to

Dental Caries Development. Caries Res. 42:50-

55, 2008.

Gunes S, Sumer P, Keles C, Kara N, Koprulu H,

Bagci H, and Bek Y. Analysis of vitamin D

receptor gene polymorphisms in patients with

chronic periodontitis. Indian J Med Res. 127:58-

64, 2008.

Lehner T, Lamb JR, Welsh KL and Batchelor RJ.

Association between HLA-DR antigen and helper

cell activity in the control of dental caries. Nature.

292:770-2, 1981.

Leone CW and Oppenheim FG. Physical and

chemical aspects of saliva as indicators of risk for

dental caries in humans. J Dent Educ.

65:1054-62, 2001.

Madigan A, Murray PA, Houpt M, Catalanotto F

and Feuerman M. Caries experience and

cariogenic markers in HIV-positive children and

their siblings. Pediat Dent. 18:129-36, 1996.

Mariani A. Coeliac disease, enamel defects and

HLA typing. Acta Paediatrica. 83:1272- 5, 1994.

Nariyama M, Shimizu K, Uematsu T and Maeda T.

Identification of Chromosomes Associated with

Dental Caries Susceptibility Using Quantitative

Trait Locus Analysis in Mice. J Dent Educ .

Vol:38, No2, 2004.

Ozata F ve Kaya AD. Diş çürüğü ve genetik.

EU Dişhek. Fak. Der. 22:13- 21, 2001.

Ozturk L, Yarat A, Ulucan K, Akyuz S and

Furuncuoglu H. Investigation of salivary MUC7

gene alterations in dental students with and

without caries. IUBMB Life, 61: Number:3, 2009.

Patir A, Seymen F and Yildirim M. Enamel

formation genes are associated with high caries

experience in Turkish children. Caries Research.

42 (5):394–400, 2008.

Russel B. The applcation of molecular genetics to

the microbiology of dental caries. Caries Res.

28:69- 82, 1994.

Schuler C. Inherited risks for susceptibility to dental

caries. J. Of Dental Education. 65, No:10, 2001.

Sengün A, Duran I, Erdal ME, Ozkaya M, Ozturk B

and Ozer F. Vitamin D Receptor G e n e

Polymorphism is associated with Dental Caries,

81st Gen. Sess. Of Int. Assoc. for Dental

Research, 2003.

Senpuk H, Yanagi K and Nisizawa T. Identification

of Strep- tococcus mutans PAc peptide motif

binding with human MHC class II molecules

(DRB1-0802, 1101, 1401 and 1405).

Immunology. 95:322-30, 1998.

Slayton RL, Cooper ME and Marazita ML. Tuftelin,

Mutans Streptococci, and Dental Caries

Susceptibility. J Dent res. 84(8): 711- 4, 2005.

Vastardis H. The genetics of human tooth agenesis:

New discoveries for understanding dental

anomalies. Am. J. of Ortho. And Dent. Ortho. 117

(6): 650- 6, 2000.

Wang X, Shaffer JR, Weyant RJ, Cuenco KT,

De Sensi RS and Crout R. Genes and their effects

on dental caries (tooth decay) may differ

between primary and permanent dentitions.

Caries Res. 44:277-284, 2010.Wendell S, Wang

M, Brown M, Cooper M,, DeSensi RS, Weyant

RJ, Crout R, McNeil DW and Marazita ML. Taste

Genes Associated with Dental Caries. Journal of

Dental Research, 89:12, 2010.

Yarat A, Ozturk L, Ulucan K, Akyuz K and Atala H.

Determination of association between CA VI

exon 2 genetic polymorphism and dental caries

among Turkish dental students. IUBMB Life. 61:

Number:3, 2009.


Zhang X, Beck P, Rahemtulla F and Thomas HF.

Regulation of Enamel and Dentin Mineralization

by Vitamin D Receptor. Dental Growth and

Development. 13: 71-6, 2009.

Diş çürüklerine moleküler yaklaşım

39

More magazines by this user
Similar magazines