Genetic polymorphisms of the IL-1 ${\beta}$ genes in periodontally healthy Korean population

치주적으로 건강한 한국인에서 IL-1 ${\beta}$ 유전자의 유전자 다형성 발생빈도에 관한 연구

  • Shin, Seung-Yun (Department of Periodontology, College of Dentistry, Seoul National University) ;
  • Kim, Kyoung-Hwa (Department of Periodontology, College of Dentistry, Seoul National University) ;
  • Park, Ok-Jin (Department of Oromaxillofacial Infection and Immunity, Seoul National University) ;
  • Kim, Kak-Kyun (Department of Oromaxillofacial Infection and Immunity, Seoul National University) ;
  • Ku, Young (Department of Periodontology, College of Dentistry, Seoul National University) ;
  • Yoshine, Hiromasa (Division of Periodontology, Department of Oral Biological Science, Niigata University) ;
  • Chung, Chong-Pyoung (Department of Periodontology, College of Dentistry, Seoul National University)
  • 신승윤 (서울대학교 치과대학 치주과학교실) ;
  • 김경화 (서울대학교 치과대학 치주과학교실) ;
  • 박옥진 (서울대학교 치과대학 구강악안면 감염 및 면역학교실) ;
  • 김각균 (서울대학교 치과대학 구강악안면 감염 및 면역학교실) ;
  • 구영 (서울대학교 치과대학 치주과학교실) ;
  • ;
  • 정종평 (서울대학교 치과대학 치주과학교실)
  • Published : 2003.12.31

Abstract

Interleukine-1(IL-1)은 여러 가지 기능을 가진 싸이토카인으로써 미생물에 대한 면역반응을 일으킨다. IL-1의 유전자 다형성과 치주질환과의 관련성에 대한 많은 연구가 있어왔지만, 대부분이 백인을 대상으로 한 연구였다. 이후 중국인과 일본인을 대상으로 한 연구에서 IL-1의 유전자 다형성의 분포가 인종간에 차이를 보인다는 점이 발견되었다. 이번 연구에서는 치주적으로 건강한 한국인에서 IL-1${\beta}$-511, IL-1${\beta}$+3954, IL-1RN에 대한 유전자형의 분포를 조사하고자 하였다. 서울대학교 치과병원에 근무하는 치과의사, 치과위생사, 간호조무사 및 서울대학교 치과대학 4학년 학생 중 치주낭 깊이와 부착소실이 4mm 이하인 치주적으로 건강한 한국인 65명을 대상으로 하였다. IL-1${\beta}$-511, IL-1${\beta}$+3954, IL-1RN의 유전자 다형성은 분리한 DNA에 각 대립유전자에 특이성을 지닌 primer를 넣고 PCR(Polymerase Chain Reaction)법을 이용하여 증폭시킨후 전기영동법을 이용하여 각 대립유전자의 존재를 확인함으로써 결정하였다. IL-1${\beta}$-511 대립유전자 11, 대립유전자 12, 대립유전자 22의 유전자형에 대하여 각각 23.1%, 49.2%, 26.2%의 분포를 보였다. IL-1${\beta}$+3954의 유전자 다형성은 대립유전자 11, 대립유전자 12의 유전자형에 대하여 각각 89.2%, 10.8%의 분포를 보였으며, 대립유전자 22의 유전자형을 갖는 사람은 한명도 발견되지 않았다. IL-1RN의 유전자형은 5가지의 대립유전자 중에서 1, 대립유전자 2, 대립유전자 4만일 발견되었으며, 대립유전자 11, 대립유전자 12, 대립유전자 14의 유전자형이 86.2%, 12.3%, 1.5%로 분포하였다. 이를 바탕으로 각 대립유전자의 발생빈도 계산한 결과 IL-1${\beta}$-511에서는 대립유전자 1과 2의 비율이 거의 유사하였으나 (47.7%, 52.3%), IL-1${\beta}$+3954, IL-1RN에서는 대립유전자 1이 90%이상 발견되었으며, 또한 대립유전자 1외의 다른 대립유전자가 발견된 경우, 모두 이형접합체였다. 이 연구는 IL-1${\beta}$-511, IL-1${\beta}$+3954, IL-1RN에 대한 유전자형의 분포를 조사한 것으로 한국인에서 이들 유전자의 유전자형의 분포는 백인에서의 분포와 차이를 보이고 있었다. 이후 치주질환자의 유전자형 분포와의 비교로 치주질환과 IL-1${\beta}$-511, IL-1${\beta}$+3954, IL-1RN의 유전자다형성과의 관련성에 관한 추가적인 연구가 필요할 것으로 여겨진다.

Keywords

References

  1. Salvi GE, Brown CE, Fujihashi K, Kiyono H, Smith FW, Beck JD, Offenbacher S. Inflammatory mediators of the terminal dentition in adult and early onset periodontitis. J Periodont Res 1998;33:212-225 https://doi.org/10.1111/j.1600-0765.1998.tb02193.x
  2. Offenbacher S. Periodontal disease: Pathogenesis. Ann Periodontol 1996;1:821-878 https://doi.org/10.1902/annals.1996.1.1.821
  3. Masada MP, PerssonR, Kenney JS, Lee SW, Page RC, Allison AC. Measurement of Interleukine I-$\alpha$ and I-$\beta$ in gingival crevicular fluid: Implications for the pathogenesis of periodontal disease. J Periodont Res 1990;25:156-163 https://doi.org/10.1111/j.1600-0765.1990.tb01038.x
  4. Stashenko P, Fujiyoshi P, Obernesser MS, Prostak L, Haffaje AD, Socransky SS. Levels of interleukin-1 $\beta$ in tissue from sites of active peridontal disease. J Clin Periodontol 1991;18:548-554 https://doi.org/10.1111/j.1600-051X.1991.tb00088.x
  5. DuFour A, Baran C, Langkamp HL, Piesco NP, Agarwal S. Regulation of differentiation of gingival fibroblasts and periodontal ligament cells by rhIL-1 beta and rhTNF-alpha. J Periodontal Res. 1993 Nov;28:566-568
  6. Dinarello CA. Biologic basis for interleukin-1 in disease. Blood. 1996 Mar 15;87:2095-147
  7. Nicklin MJ, Weith A, Duff GW. A physical map of the region encompassing the human interleukin-1 alpha, interleukin-1 beta, and interleukin-1 receptor antagonist genes. Genomics. 1994 Jan 15;19:382-384
  8. Kornman KS, Wang HY, di Giovine FS, Newman MG, Pirk FW, Wilson TG Jr, Higginbottom FL, Duff GW. The interleukin-1 genotype as a severity factor in adult Periodontal disease. J Clin Periodontol 1997;24:72-77 https://doi.org/10.1111/j.1600-051X.1997.tb01187.x
  9. Gore EA, Sanders JJ, Pandey JP, Palesch Y, Galbraith GM. Interleukin-1beta+3953 allele 2: association with disease status in adult periodontitis. J Clin Periodontol. 1998;25:781-785 https://doi.org/10.1111/j.1600-051X.1998.tb02370.x
  10. Diehl SR, Wang Y, Brooks CN, Burmeister JA, Califano JV, Wang S, Schenkein HA. Linkage disequilibrium of interleukin-1 genetic polymorphisms with early-onset periodontitis. J Periodontol. 1999;70:418-430 https://doi.org/10.1902/jop.1999.70.4.418
  11. Galbraith GM, Hendley TM, Sanders JJ, Palesch Y, Pandey JP. Polymorphic cytokine genotypes as markers of disease severity in adult periodontitis. J Clin Periodontol. 1999;26:705-709 https://doi.org/10.1034/j.1600-051X.1999.t01-1-261101.x
  12. Walker SJ, Van Dyke TE, Rich S, Kornman KS, di Giovine FS, Hart TC. Genetic polymorphisms of the IL-1alpha and IL-1beta genes in African-American LJP patients and an African-American control population. J Periodontol. 2000;71(5):723-728 https://doi.org/10.1902/jop.2000.71.5.723
  13. Kobayashi T, Westerdaal NA, Miyazaki A, van der Pol WL, Suzuki T, Yoshie H, van de Winkel JG, Hara K. Relevance of immunoglobulin G Fc receptor polymorphism to recurrence of adult periodontitis in Japanese patients. Infect Immun. 1997;65:3556-3560
  14. Sugita N, Yamamoto K, Kobayashi T, Van Der Pol W, Horigome T, Yoshie H, Van De Winkel JG, Hara K. Relevance of Fc gamma RIIIa-158V-F polymorphism to recurrence of adult periodontitis in Japanese patients. Clin Exp Immunol. 1999;117:350-354 https://doi.org/10.1046/j.1365-2249.1999.00984.x
  15. Parkhill JM, Hennig BJ, Chapple IL, Heasman PA, Taylor JJ. Association of interleukin-1 gene polymorphisms with early-onset periodontitis. J Clin Periodontol. 2000;27:682-689 https://doi.org/10.1034/j.1600-051x.2000.027009682.x
  16. Saga Y, Nishimura F, Ohyama H, Maeda H, Takashiba S, Murayama Y. Tumor necrosis factor-alpha gene (TNF-alpha) -1031/-863, -857 single-nucleotide polymorphisms (SNPs) are associated with severe adult periodontitis in Japanese. J Clin Periodontol. 2003;30:524-531 https://doi.org/10.1034/j.1600-051X.2003.00287.x
  17. Christgau M, Aslanidis C, Felden A, Hiller KA, Schmitz G, Schmalz G. Influence of interleukin-1 gene polymorphism on periodontal regeneration in intrabony defects. J Periodontal Res. 2003;38:20-27 https://doi.org/10.1034/j.1600-0765.2003.01373.x
  18. Engebretson SP, Lamster IB, Herrera-Abreu M, Celenti RS, Timms JM, Chaudhary AG, di Giovine FS, Kornman KS. The influence of interleukin gene polymorphism on expression of interleukin-1beta and tumor necrosis factoralpha in periodontal tissue and gingival crevicular fluid. J Periodontol. 1999;70:567-573 https://doi.org/10.1902/jop.1999.70.6.567
  19. Endo M, Tai H, Tabeta K, Kobayashi T, Yamazaki K, Yoshie H. Analysis of single nucleotide polymorphisms in the 5'-flanking region of tumor necrosis factor-alpha gene in Japanese patients with early-onset periodontitis. J Periodontol. 2001;72:1554-1559 https://doi.org/10.1902/jop.2001.72.11.1554
  20. Tai H, Endo M, Shimada Y, Gou E, Orima K, Kobayashi T, Yamazaki K, Yoshie H. Association of interleukin-1 receptor antagonist gene polymorphisms with early onset periodontitis in Japanese. J Clin Periodontol. 2002;29:882-888 https://doi.org/10.1034/j.1600-051X.2002.291002.x
  21. Lang NP, Tonetti MS, Suter J, Sorrell J, Duff GW, Kornman KS. Effect of interleukin-1 gene polymorphisms on gingival inflammation assessed by bleeding on probing in a periodontal maintenance population. J Periodontal Res. 2000;35:102-107 https://doi.org/10.1034/j.1600-0765.2000.035002102.x
  22. Caffesse RG, De La Rosa RM, De La Rosa GM, Weltman R. Effect of interleukin-1 gene polymorphism in a periodontally healthy Hispanic population treated with mucogingival surgery. J Clin Periodontol. 2002;29:177-181 https://doi.org/10.1034/j.1600-051x.2002.290213.x
  23. Arregui I, Guisasola C, Menendez M, Martin-Villa L, Blanco-Moreno J, Tejerina JM, Sicilia A. IL-1 genotype distribution ina Periodontolly diseased population in Spain (abstract). J Clin Periodontol 2000; 27:86
  24. Armitage GC, Wu Y, Wang HY, Sorrell J, di Giovine FS, Duff GW. Low prevalence of a periodontitis-associated interleukin-1 composite genotype in individuals of Chinese heritage. J Periodontol. 2000;71:164-171 https://doi.org/10.1902/jop.2000.71.2.164
  25. Tachi Y, Shimpuku H, Nosaka Y, Kawamura T, Shinohara M, Ueda M, Imai H, Ohura K. Vitamin D receptor gene polymorphism is associated with chronic periodontitis. Life Sci. 2003;73:3313-3321 https://doi.org/10.1016/j.lfs.2003.03.001
  26. de Souza AP, Trevilatto PC, Scarel-Caminaga RM, de Brito RB, Line SR. Analysis of the TGF-beta1 promoter polymorphism (C-509T) in patients with chronic periodontitis. J Clin Periodontol. 2003;30(6):519-523 https://doi.org/10.1034/j.1600-051X.2003.00323.x
  27. Gwinn MR, Sharma A, De Nardin E. Single nucleotide polymorphisms of the N-formy1 peptide receptor in localized juvenile periodontitis. J Periodontol. 1999;70:1194-1201 https://doi.org/10.1902/jop.1999.70.10.1194
  28. Trevilatto PC, Scarel-Caminaga RM, de Brito RB Jr, de Souza AP, Line SR. Polymorphism at position -174 of IL-6 gene is associated with susceptibility to chronic periodontitis in a Caucasian Brazilian population. J Clin Periodontol. 2003;30:438-442 https://doi.org/10.1034/j.1600-051X.2003.20016.x
  29. Yamazaki K, Tabeta K, Nakajima T, Ohsawa Y, Ueki K, Itoh H, Yoshie H. Interleukin-10 gene promoter polymorphism in Japanese patients with adult and early-onset periodontitis. J Clin Periodontol. 2001;28:828-832 https://doi.org/10.1034/j.1600-051x.2001.028009828.x
  30. Guzman S, Karima M, Wang HY, Van Dyke TE. Association between interleukin-1 genotype and periodontal disease in a diabetic population. J Periodontol. 2003;74:1183-1190 https://doi.org/10.1902/jop.2003.74.8.1183