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  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

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    http://www.elsevier.com/locate/aobhttp://www.sciencedirect.com/science/journal/00039969http://dx.doi.org/10.1016/j.archoralbio.2016.01.002http://dx.doi.org/10.1016/j.archoralbio.2016.01.002mailto:[email protected]:[email protected]://crossmark.crossref.org/dialog/?doi=10.1016/j.archoralbio.2016.01.002&domain=pdf

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

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     Table  1

    The  evidence  of   salivary  ow  rate  in  NIDDM  from  clinical  studies.

    Model  (all  human)  Age   Method  Major  ndings  Interpretation  Ref.

    Obese 

    with 

    NIDDM  Female:  11  Male:  9

      Non-obese  with  NIDDM Female:  10  Male:  10

      Healthy   subject  Female:  12  Male:  10

    38–66   years

     

    Fasting 

    and 

    unstimulated 

    salivalevels  5  min or  5   mL 

    No  medication  details  of patients’

    No 

    change 

    in 

    salivary  ow  rate   in

    all  groupsNIDDM

     

    had 

    no 

    effect 

    on 

    thesalivary  ow  rate

    Aydin(2007)

      NIDDMa with  hypoglycemic,anti-hypertensive  and  anti-cholesterol  medication  Female:  12  Male:  33

      Healthy   subjects  Female:  23

     

    Male: 

    13

    20–65   years

    Each   patient  attended  an  out-patient  diabetes  educationalprogram

    Fasting  blood  glucose   (FBS) Unstimulated  whole  saliva  and

    citric  acid-stimulated  parotidsaliva

    NIDDM:  Fasting  blood  sugar(FBS)  "

      No   difference  in   unstimulatedand  stimulated  salivary  owrate   between  all  groups

      NIDDM  without  xerogenicmedication  had  no  inuence  onsalivary  output

      Salivary  ow  rate   was  notchanged  following  the  change  of FBS

    The  glycemic  control  programdid

     

    not 

    affect 

    the 

    salivary  ow

    rate

    Dodds  andDodds(1997)

    Men

    Study 

    A  Impaired  glucose  tolerance

    (IGT):  10

     

    NIDDM: 

    10

     

    Control: 

    12  Study  B  NIDDM  patients  Insulin  treatment:15  Anti-diabetic  drugs:  9

      Control:12

    59–77   years

      Citric  acid-stimulated  parotidsaliva  collection  at  0,  15,  30,  45,

    60 

    and 

    120 

    min 

    (interval 

    0.5–

    1  min) Patients  in  study   A  were  not  on

    any medication OGTT

     

    was 

    used 

    to 

    determineNIDDM  and  IGT  in  study   A

    HbA1C  was  used  to  determinetreatment,  either  insulin   or  anti-diabetic  drug  treatment,  for  thepatients  in  study   B

      In  study   A,  there  was  no  changein   salivary  ow  rate.

     

    In 

    study 

    B, 

    there 

    was 

    no 

    changein   salivary  ow  rate   betweeninsulin-treated  NIDDM  patientsand

     

    medication-treated 

    NIDDMpatients

      NIDDM  had  no  effect  on  stim-ulated  salivary  ow  rates

    (BorgAndersson

    et 

    al., 

    1998)

    NIDDM: 

    45  Female:  13  HbA1C:  9.2   2.2 Male:  32

      HbA1C:  8.2   1.9 Control:  86 Female:  45

     

    Male: 

    32

    59–79years

    The 

    medication 

    use 

    in 

    NIDDMand  control  subjects   wasrecorded

      Unstimulated  saliva  was  col-lected  at  1  h  after  meal  for  5  min

      Paraf n  wax-stimulated  whole

    saliva  was  collected  for  5  min Deep

     

    breathing 

    test 

    (expiratoryto  inspiratory  (E/I)  ratio),  E/I   1.10   indicates  parasym-

    pathetic 

    neuropathy

     

    Orthostatic 

    test 

    (systolicblood  pressure  change)

    SBP  decreased  more   than30  mmHg:  indicates  sympa-thetic  neuropathy

     

    Parasympathetic 

    and 

    sympa-thetic  neuropathies  were   sig-nicantly  higher  in   NIDDMpatients

      No   difference  in   unstimulatedand  stimulated  salivary  ow

    rate   among  groups An

     

    increase 

    in 

    the 

    number 

    of drugs   used  daily   resulted  in   adecrease  in  both  resting  andstimulated

      ow  rate  in  thecontrol

     

    subjects, 

    but 

    not 

    inNIDDM  patients

    The 

    resting 

    and 

    stimulated 

    sa-liva secretions  were  not  differ-ent  between  the  NIDDMpatients  and  the  control  sub- jects

      NIDDM  did  not  seem  to  affect

    salivary  ow

    Meurmanet  al.,(1998)

    Non-NIDDM:  38

     

    Female: 

    20  Male:  18

      NIDDM:35  Female:  17

     

    Male: 

    18

    43–45

     

     

    13years

    Unstimulated  whole  saliva  for10

     

    min  Flow  rate   (mL/min)  Salivary  resistin  (ng/mL)

      No   difference  in   salivary  owrate between

     

    groupsNIDDM  had  no  effect  on  thesalivary

      ow  rateYin   et  al.(2012)

      Non-NIDDM  Female:  14

     

    Male: 

    9  Well-controlled  NIDDM Female:  3  Male:  8

      Poor-controlled  NIDDM  (HbA1C>  9%) Female:  10

     

    Male: 

    8

    54–90   years

      OGTT,  HbA1c  Unstimulated  whole  saliva  col-

    lection  Unstimulated  parotid  saliva

    collection  using   Carlson-Crit-tenden  cup

      Stimulated  parotid  saliva  col-lection

      All  current  medication  use   wererecorded

    No   differences  in   salivary  owrate   between  well-controlledNIDDM

     

    and 

    non-NIDDM. Poor-controlled  DM: #  salivary  ow  rate  Taking   xerostomia   medication

    in well-controlled  and  poor-controlled  NIDDM:  #  salivaryow  rate

      Poorly-controlled  DM  could  beassociated  with   salivary  dys-function

    Xerogenic   medication  acceler-ated  a  decrease  in   salivary  owrate   in   NIDDM

    Chavezet  al.,(2000)

    62  J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64  (2016)  61–71

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    salivary   glands  through  the  muscarinic  acetylcholine  receptors,particularly

     

    M1 

    and 

    M3 

    receptors 

    causes 

    uid 

    secretion 

    (Naka-mura

     

    et 

    al., 

    2004).On 

    the 

    other 

    hand, 

    the 

    sympathetic 

    stimulationof   salivary  glands  via  b-adrenergic  receptors  leads  to  the  release  of salivary   proteins  (Proctor  &  Carpenter,   2007).  It  has  beendemonstrated

     

    that 

    levels 

    of  

    alpha-amylase 

    in 

    saliva 

    representsthe

     

    sympathetic 

    activity 

    of  

    salivary 

    glands 

    (Enberg, 

    Alho,Loimaranta,  &  Lenander-Lumikari,  2001).  The  activation   of parasympathetic  nerves  results  in  a  high  salivary  ow  rate  withlow

     

    salivary 

    proteins. 

    However, 

    sympathetic 

    activation 

    leads 

    tosecretion

     

    of  

    high 

    level 

    of  

    salivary 

    proteins 

    without 

    the 

    reductionin  salivary  ow  rate   (Carpenter,   2013).  Therefore,  salivary  ow  rate

    is 

    the 

    direct 

    result 

    of  

    parasympathetic 

    function.Non-insulin 

    dependent 

    diabetes 

    mellitus 

    (NIDDM) 

    (also 

    knownas

     

    Type 

    Diabetes 

    Mellitus) 

    is 

    chronic 

    metabolic 

    disorder,characterized  by  insulin  resistance,  hyperglycemia,   as  well  asLangerhans  islets  beta-cells  dysfunction  (DeFronzo,  2004a,   2004b).NIDDM

     

    causes 

    complications 

    in 

    several 

    organs, 

    including 

    salivaryglands

     

    (Al-Rawi, 

    2011; 

    Desai 

    Mathews, 

    2014). 

    Xerostomia 

    is 

    oneof 

     

    the 

    most 

    common 

    complaints 

    in 

    NIDDM 

    patients 

    (Albert 

    et 

    al.,2012;   Ali  &  Kunzel,  2011; Chomkhakhai,  Thanakun,  Khovidhunkit,Khovidhunkit,

     

    Thaweboon, 

    2009; Collin, 

    Niskanen, 

    et 

    al., 

    2000;Collin,

     

    Sorsa 

    et 

    al., 

    2000). 

    Several 

    clinical 

    studies 

    demonstratedthat

     

    NIDDM 

    subjects 

    had 

    reduction 

    in 

    salivary  ow  rate   (Chavez,

    Taylor,   Borrell,  &  Ship,  2000; Izumi  et  al.,  2015; Lin,  Sun,  Kao,  &  Lee,2002).

     

    However, 

    some 

    studies 

    showed 

    contradictive 

    ndings

    (Aydin, 

    2007; 

    Borg 

    Andersson, 

    Birkhed, 

    Berntorp, 

    Lindgarde, 

    &Matsson, 

    1998; Hartman 

    et 

    al., 

    2015; Meurman 

    et 

    al., 

    1998; Yin,Gao,  Yang,  Xu,  &  Li,  2012).  Currently,   it  is  known  that  obesity  is  arisk

     

    factor 

    of  

    developing 

    insulin 

    resistance 

    and 

    NIDDM 

    (Arner 

    &Rydén,

     

    2015; Esser, 

    Legrand-Poels, 

    Piette, 

    Scheen, 

    Paquot, 

    2014;Guo,

     

    2014; Hardy, 

    Czech, 

    Corvera, 

    2012; 

    Leahy, 

    2005;Vollenweider,

     

    von 

    Eckardstein, 

    Widmann, 

    2015; Wellen 

    &Hotamisligil,

     

    2005). 

    Excess 

    free 

    fatty 

    acids 

    (FFAs) 

    from 

    an 

    obesecondition

     

    has 

    been 

    shown 

    to 

    impair 

    insulin 

    signaling 

    through 

    bothcell

     

    autonomous 

    mechanisms 

    and 

    inammatory  process  (Hardy,Czech,

     

    Corvera, 

    2012). It 

    has 

    been 

    shown 

    that 

    obesity–insulinresistance

     

    could 

    cause 

    the 

    salivary 

    gland 

    dysfunction 

    (Mozaffariet

     

    al., 

    2011; 

    Zalewska 

    et 

    al., 

    2014).Despite

     

    these 

    previous 

    reports, 

    the 

    relationships 

    betweenNIDDM,  obesity–insulin  resistance,  and  salivary   gland  function  are

    still  not  clearly  understood.  In  this  review,   the  current  evidence  of the

     

    available 

    reports 

    regarding 

    the 

    relationship 

    between 

    NIDDM,obesity–insulin

     

    resistance 

    and 

    the 

    alterations 

    of  

    the 

    salivary 

    glandsare  comprehensively  summarized.  Controversial  reports  as  well  asthe  mechanistic  insights  regarding  the  roles  of   NIDDM  and  obesityon

     

    salivary 

    gland 

    function 

    are 

    also 

    presented 

    and 

    discussed.

    1.1. Search  strategy  and  selection  criteria   for   this  review

    Relevant 

    publications 

    in 

    the 

    PubMed 

    database 

    published 

    beforeAugust,

     

    2015 

    were 

    identied 

    by 

    using 

    search 

    terms 

    “NIDDM 

    ortype   2   diabetes  and  salivary   gland”  and  “obesity–insulin  resistance

    and 

    salivary 

    gland”. Only

     

    articles 

    published 

    in 

    English 

    werereviewed.

    1.2.   Salivary   ow  rate   in  NIDDM    from  clinical  studies

    NIDDM 

    has 

    been 

    shown 

    to 

    lead 

    to 

    the 

    development 

    of  

    systemicinammation

     

    and 

    that 

    this 

    inammation 

    subsequently 

    initiatesmicro-angiopathy,

     

    macro-angiopathy 

    and 

    neuropathy 

    in 

    severalvital  organs  (Garcia  et   al.,  2010;  Lee  et  al.,  2012;   Rolo   &  Palmeira,2006).

     

    The 

    effects 

    of  

    NIDDM 

    on 

    the 

    salivary 

    gland 

    function 

    havebeen

     

    widely 

    studied; 

    however 

    these 

    ndings 

    are 

    still 

    controversial.The

     

    salivary 

    gland 

    function 

    has 

    been 

    evaluated 

    by 

    several 

    methods,including  the  measurement  of   salivary  ow  rate,   alpha-amylaseactivity,

     

    salivary 

    cortisol 

    levels, 

    salivary 

    adipokine 

    levels 

    and 

    other

    salivary 

    in

    ammatory 

    biomarkers 

    (Desai 

    Mathews, 

    2014).However, 

    the 

    most 

    common 

    indicator 

    for 

    salivary 

    gland 

    functionis  to  measure  salivary  ow  rate.

    In 

    NIDMM 

    subjects, 

    it 

    has 

    been 

    shown 

    that 

    the 

    salivary 

    owrate

     

    in 

    both 

    adults 

    and 

    children 

    was 

    not 

    signicantly 

    different 

    fromthe

     

    normal 

    subject 

    group 

    (Aydin, 

    2007; 

    Borg 

    Andersson 

    et 

    al.,1998;

     

    Chavez, 

    Borrell, 

    Taylor, 

    Ship, 

    2001; Dodds, 

    Dodds, 

    1997;Hartman

     

    et 

    al., 

    2015; 

    Meurman 

    et 

    al., 

    1998; 

    Yin 

    et 

    al., 

    2012). 

    Thesestudies

     

    measured 

    the 

    salivary  ow  rate  by  performing  either

    unstimulated 

    saliva 

    collection 

    (Aydin, 

    2007; 

    Borg 

    Andersson 

    et 

    al.,1998;

     

    Chavez 

    et 

    al., 

    2001; 

    Dodds, 

    Dodds, 

    1997; 

    Hartman 

    et 

    al.,2015;

     

    Yin 

    et 

    al., 

    2012) 

    or 

    stimulated 

    saliva 

    collection 

    (BorgAndersson

     

    et 

    al., 

    1998; 

    Dodds, 

    Dodds, 

    1997; 

    Meurman 

    et 

    al.,1998).

     

    Since 

    whole 

    unstimulated 

    salivary  ow  rate  indicates  the

    function  of   the  submandibular  and  sublingual  glands  which

     Table  1   (Continued)

    Model  (all  human)  Age   Method  Major  ndings  Interpretation  Ref.

     

    Healthy: 

    24

     

    Female: 

    13  Male:  11

     

    NIDDM: 

    24

     

    Female: 

    13  Male:  11

    58.8–70.8years

    Citric-acid 

    stimulated 

    salivaryow  rate Parotid  gland  (PS)

     

    Submandibular 

    and 

    sublin-gual

     

    gland 

    (SS) Total  protein  Parotid  gland  (PS)

     

    Submandibular 

    and 

    sublin-gual   gland  (SS)

    Salivary  ow  rate   (PS)

     

    Parotid 

    gland: 

    no 

    change  Submandibular  and  sublin-

    gual 

    gland: 

    #

     

    Diabetic 

    patients 

    showed 

    re-duction

     

    in 

    salivary 

    gland 

    pro-duction  and  secretion  in  specicsalivary

     

    glands

    Izumi 

    et 

    al.(2015)

      Group  1:  NIDDM  with  xerosto-mia

     

    Female: 

    13  Male:  23

      Group  2:  NIDDM  without  xer-ostomia  Female:  13  Male:  23

     

    Control 

    Group: 

    no 

    NIDDM  Female:  1  Male:23

    56   years    Known  xerogenic   drugs   werestopped

     

    week 

    before 

    study.

     

    Fasting 

    salivary 

    uptake 

    (UR)—which  represents  the  function  of salivary  production

      Fasting  salivary  excretion   ratio(ER),  —which  represents  thefunction  of   salivary  excretion

     

    measured 

    by 

    scintigraphy

    Group  1  had  signicantly  lowerUR 

     

    values 

    and 

    ER  

    values 

    at 

    the1st

     

    and 

    15th 

    minute, 

    whencompared  with   controls  andNIDDM  patients  without  xeros-tomia

    Impaired  salivary  productionand

     

    excretion 

    were 

    found 

    inNIDDM

     

    patients 

    with 

    xeros-tomic  symptoms

    Lin   et  al.(2002)

    a All  NIDDM  patients  without  xerogenic   medication.

     J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64   (2016)  61–71  63

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    4/11

     Table  2

    Evidence  of   salivary  secretions  in   NIDDM  from  clinical  studies.

    Model  Age   Method  Major  ndings  Interpretation  Ref.

    Obese 

    with 

    NIDDM 

    (OD) Female:  11  Male:  9

      Non-obese  subjects   withNIDDM  (NOD)  Female:  10

      Male:  10

      Healthy   subjects  Female:  12

     

    Male: 

    10

    38–66   years

     

    No 

    medication Plasma  and  saliva  ghrelin  levels

    were  measured  Plasma  glucose   levels  were

    measured  Total  salivary  protein  was  mea-

    sured  Amylase  activity   was  measured

     

    OD 

    and 

    ND 

    subjects  Salivary  glucose:  "  Total   protein:   " a-amylase  activity:  "

     

    Glucose 

    was 

    released 

    into 

    salivaof T2DM  subjects

      Sympathetic  stimulation  wasincreased  regarding  to   the  in-crease  of   a-amylase  activity

      Parasympathetic  stimulationdid  not  change

    Aydin(2007)

    NIDDMa with  hypoglycemic,anti-hypertensive  and  anti-cholesterol  medication  Female:  12  Male:  33

      Healthy   subjects

     

    Female: 

    23

     

    Male: 

    13

    20–65   years

    Each   patient  attended  an  out-patient  diabetes  educationalprogram.

    Fasting  blood  glucose   (FBG) Unstimulated  whole  saliva  and

    citric  acid-stimulated  parotidsaliva

     

    Parotid 

    salivary 

    protein, 

    includ-ing  proline-rich  proteins  (PRPs),histatins,  statherin  and  amylase

      Amylase  activity   compared  be-tween

      DM  and  control  DM  with  glycemic  control  and

    DM  without  glycemic  control

    NIDDM  after  glycemic  controlprogram  Amylase  activity:  #

      No   differences  in   salivary  pro-teins  among  all  groups

      Amylase  activity  showed  a  pos-itive  correlation  with  bloodglucose  level

      The  salivary  proteins  were notchanged  along  with   the  glyce-mic  condition

    Dodds  &Dodds(1997)

    Men

    Study  A  Impaired  glucose  tolerance

    (IGT):  10  NIDDM:  10  Control:  12

      Study  B

     

    NIDDM 

    patients

     

    Insulin 

    treatment:15  Anti-diabetic  drugs:  9

      Control:12

    59–77   years

      Citric  acid-stimulated  parotidsaliva  collection  at  0,  15,  30,  45,60  and  120  min  (interval  0.5–1  min)

    Patients  in  study   A  were  not  onany medication

    OGTT  was  used  to  determineNIDDM  and  IGT  in  study   A

    HbA1C 

    was 

    used 

    to 

    determinetreatment,

     

    either 

    insulin 

    or 

    anti-diabetic  drug  treatment,  for  thepatients  in  study   B

      Study    A : IGT  and  NIDDM:  salivary  glu-

    cose  "  compared  with  control  The  salivary  glucose   between

    IGT and  NIDDM  were  notsignicantly  different

      Study   B: Both  diabetic  groups:  salivary

    glucose 

    compared 

    withcontrol

      The  salivary  glucose   levelsbetween  IGT  and  NIDDM  werenot

     

    signicantly  different  Both  study    A   and  study   B

      Blood  glucose:  NIDDM  >  IGT  >Normal

    A  positive  correlation  be-tween  salivary  glucose   andblood

     

    glucose 

    concentrationwas  found

      Salivary  glucose   concentrationwas  varied  according  to  bloodglucose  concentration

    BorgAnderssonet  al.(1998)

    Healthy:   24  Female:  13  Male:  11

      NIDDM:  24 Female:  13

     

    Male: 

    11

    58.8–70.8years

    Citric-acid  stimulated  salivaryow  rate Parotid  gland  (PS)  Submandibular  and  sublin-

    gual   gland  (SS)

     

    Total 

    protein Parotid

     

    gland 

    (PS)  Submandibular  and  sublin-

    gual   gland  (SS)

      FBG   of   diabetic  patient  wassignicantly  higher  than  control

    Parotid  gland  Total   protein:   no  change

      Submandibular  and  sublingualgland

     

    Total 

    protein: 

    #

      NIDDM  patients  showed   a re-duction  in   salivary  gland  pro-duction  and  secretion

    Izumi  et  al.(2015)

    NIDDM:  45 Female:  13  Male:  32

     

    Control: 

    86 Female:  45  Male:  32

    59–79years

    The  history  of   medication  use   inNIDDM  and  control  subject  wasrecord

    Unstimulated 

    saliva 

    was 

    col-lected  at  1  h  after  meal  for  5  min

      Paraf n  wax-stimulated  wholesaliva  was  collected  for  5  min

    Biochemical 

    analyses:  Lysozyme  Amylase  Total   protein,  albumin,  Ig  (G,

    M  and  A)  Urea

      Salivary  composition  showed  nodifference  between  groups.

      There  were  no  statistically   sig-nicant  differences  in  the  con-centrations  of   salivary  secretionbetween  well-glycemic  con-trolled  patients  and  poor-  gly-cemic

     

    controlled 

    patients 

    (usingthe  median  of   HbA1c  values  toclassify)

      The  resting  and  stimulated  sa-liva secretions  were  not  differ-ent  between  the  NIDDMpatients

     

    and 

    the 

    control 

    sub- jects

      Stimulated  salivary  secretioncan  reect  the  quality  of   para-sympathetic

     

    and 

    sympatheticactivity

    Meurmanet  al.(1998)

    64   J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64  (2016)  61–71

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    5/11

    maintain 

    oral 

    moisture 

    during 

    resting 

    period 

    (Falcao, 

    da 

    Mota,Pires,  &  Bezerra,  2013),  and  that  the  salivary  ow  rate   during  theresting  period  is  commonly  regulated  by  the  parasympatheticnervous

     

    system 

    (Carpenter, 

    2013; 

    Proctor 

    Carpenter, 

    2007),those

      ndings  suggested  that  the  parasympathetic  activity  insalivary   glands  of   NIDDM  patients  has  not   been  affected.  Thissuggestion  has  been  supported  by  the  study  of   Meurman  andcolleagues

     

    who 

    demonstrated 

    that 

    no 

    signicant 

    difference 

    insalivary

      ow  rate   or  parasympathetic  activity  (measured  by  the

    expiratory 

    to 

    inspiratory 

    (E/I) 

    ratio) 

    was 

    seen 

    between 

    NIDDMand  control  groups  (Meurman  et   al.,  1998). In  addition,  the  salivaryow

     

    rate 

    of  

    the 

    NIDDM 

    subjects 

    had 

    no 

    correlation 

    with 

    fastingplasma

     

    glucose 

    levels 

    (Dodds 

    Dodds, 

    1997; 

    Meurman 

    et 

    al.,1998).  Although  the  salivary   ow  rate   did  not  change  in  NIDDMpatients,  the  amylase   activity,   which  represents  sympatheticactivity

     

    in 

    salivary 

    glands, 

    signicantly 

    increased 

    (Aydin, 

    2007;Dodds

     

    Dodds, 

    1997). 

    These 

    ndings 

    indicate 

    that 

    the 

    diabeticcondition  alters  the  salivary  gland  activity,   particularly  sympa-thetic  activity,   without  changes  in  salivary   ow  rate.   Interestingly,these

     

    patients 

    did 

    not 

    have 

    any 

    record 

    of  

    using 

    xerogenicmedications.

    Despite  those  reports,  inconsistent  ndings  exist.  Severalclinical  studies  demonstrated  the  reduction  of   salivary   ow  rate

    in 

    diabetes 

    (Chavez 

    et 

    al., 

    2000; 

    Izumi 

    et 

    al., 

    2015; 

    Lin 

    et 

    al., 

    2002).

    For 

    example, 

    the 

    study 

    of  

    Chavez 

    and 

    colleagues 

    demonstratedthat  the  poorly   glycemic  controlled  NIDDM  patients  (HbA1C  >9%)had  lower  unstimulated  salivary  ow  rate,   compared  with  well-controlled

     

    NIDDM 

    patients 

    and 

    the 

    control 

    group. 

    In 

    addition,unstimulated

     

    salivary  ow  rate   was  signicantly  reduced  in  poor-

    controlled  NIDDM  patients  and  well-controlled  NIDDM  patientswho  were  taking  xerogenic  medications,  when  compared  with  thenon-NIDDM

     

    subjects 

    (Chavez 

    et 

    al., 

    2000). 

    Moreover, 

    Izumi 

    et 

    al.(2015)

     

    showed 

    that 

    the 

    stimulated 

    salivary  ow  rate  and  total

    proteins 

    produced 

    by 

    the 

    parotid 

    gland 

    showed 

    no 

    rate 

    of  

    changebetween  diabetic  patients  and  healthy  control  subjects,  whilst  thestimulated

     

    salivary 

    ow 

    rate 

    and 

    total 

    proteins 

    collected 

    fromsubmandibular

     

    and 

    sublingual 

    glands 

    of  

    diabetic 

    patients 

    showeda  signicant  decrease,  when  compared  with  that  of   healthy  controlsubjects.  Furthermore,  Lin   and  colleagues  demonstrated  thatimpaired

     

    salivary 

    function 

    was 

    found 

    in 

    NIDDM 

    patients 

    withxerostomia

     

    by 

    the 

    reduction 

    of  

    salivary 

    secretory 

    rate 

    andexcretory   rate   (Lin  et  al.,  2002).  The  reduction  of   salivary  owrate  in  NIDDM  patients  from  these  previous  studies  (Chavez  et  al.,2000;

     

    Izumi 

    et 

    al., 

    2015; 

    Lin 

    et 

    al., 

    2002) may 

    be 

    associated 

    withthe

     

    severity 

    of  

    NIDDM 

    condition, 

    the 

    xerogenic 

    medication, 

    andthe  specic salivary  gland  where  saliva  was  collected  from.  Thecomprehensive  summary  of   reports  on  salivary  ow  rate  in  NIDDM

    patients 

    is 

    shown 

    in 

    Table 

    1.

     Table  2   (Continued)

    Model  Age   Method  Major  ndings  Interpretation  Ref.

     

    Control  Female:  30  Male:  30

      NIDDM  Female:  30  Male:  30

    Adult 

     

    Fasted 

    for 

    h, 

    unstimulatedsaliva  collection,

      colorimetric  assay   for  Salivary  exoglycosidases:  N -

    acetyl-b-glucosaminidase(HEX)  activity,  showing  im-

    paired 

    epithelial 

    membranestructure  b-D-glucuronidase  activity

    (GLU), 

    showing 

    degradationof 

     

    proteoglycans, 

    represent-ing  salivary  dysfunction

    NIDDM  HEX  A:  activity   and  output  "  HEX  B:   activity   and  output  " GLU:  activity  and  output  "

     

    There 

    were 

    functional 

    changesin  the  salivary  gland  of   DMpatients

      There  was  a  degeneration  of   thesalivary  glands  of   NIDDMpatients

    There 

    was 

    local 

    in

    ammation 

    inthe  salivary  glands  of   DMpatients

    Zalewskaet  al.(2013)

      Non-NIDDM:  38 Female:  20  Male:  18

      NIDDM:35

     

    Female: 

    17

     

    Male: 

    18

    43–45    13years

      Unstimulated  whole  saliva  for10  min Flow  rate   (mL/min)  resistin  (ng/mL)

     

    Unstimulated 

    whole 

    saliva

    Salivary  resistin:  "  Salivary  and  serum  resistin  were

    not  affected  by   eating There  was  a  positive  correlation

    between 

    salivary 

    and 

    serumresistin

      Salivary  resistin  can  reectNIDDM  condition

    Yin   et  al.(2012)

    Human  parotid  glands

    NIDDM: 

    5  Control:11

    42–68   years

    Immunocytochemistry:immunogold  labeling  human

    amylase 

    and 

    visualization 

    withtransmission  electron  microscope(TEM).

      NIDDM  showed   only  the  in-crease  of   secretory  granules,  but

    the 

    deposition 

    of  

    anti 

    a-amy-lase-  labelled  gold  particle  wasnot  different  when  comparedwith

     

    the 

    control

     

    No 

    signicant  difference  in   thenumber  of   lysosomes  or  lipiddroplets

    Changes  in  salivary  gland  mor-phology  were  found  in   NIDDM

      NIDDM 

    showed 

    only 

    the 

    in-crease  of   secretory  granules,  butthe  expression  of   a-amylasewas

     

    not 

    different 

    when 

    com-pared

     

    with 

    the 

    control

    Piras   et  al.(2010)

    NIDDM 

    patients:

      Controlled  NIDDM:  27

     

    Uncontrolled 

    NIDDM: 

    26

     

    Healthy 

    group: 

    40

    33–84   years

     

    Unstimulated 

    whole 

    saliva  Chemicals:  glucose,  protein  and

    Uric   acid  (UA)   assays Salivary

     

    enzymatic 

    antioxi-dants:

     

    catalase 

    (CAT), 

    superox-ide  dismutase  (SOD)

      Salivary  non-enzymatic  param-eters:  antioxidant  activity(AOA),   glutathione  (GSH),  UA,glucose   and  total  protein

     

    NIDDM:  high  UA,  GSH  and  total  pro-

    tein

     

    low 

    AOA 

    and 

    CAT

     

    Strong 

    positive 

    association 

    be-tween salivary  glucose  and  blood

    glucose  salivary  glucose  and  GSH  salivary  glucose  and  UA

    Saliva 

    can 

    be 

    used 

    for 

    thediagnosis  and  the  managementof   DM

    Mussaviraet  al.(2015)

    a All  NIDDM  patients  without  xerogenic   medication.

     J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64   (2016)  61–71  65

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    6/11

     Table 3

    The evidence of salivary  ow rate and salivary secretions in obesity–insulin resistance from  clinical studies.

    Model Age Method Major  ndings Interp

    Human

      Obese (n=369)  Healthy (n =60)

    50 years old    Screening tests for Cushing ’s syndrome:  Dexamethasone suppression test (DST)  Measurements of 24-h urine creatinine

    and cortisol excretion (UFC)  Measurement of bedtime salivary cortisol  Analyzed all metabolic parameters

    Salivary cortisol tended to rise as BMIincreased and correlated with an increase inwaist circumference

    Obesecortiso

    Children  (n= 213 from total of 8319)Body Mass Index (BMI) z-score was used toclassied the subjects into

      Normal  Underweight  Overweight   Obese

    11years

      3 mL Unstimulated whole saliva collection  Flow rate (mL/h)  Total protein (mg/dL)

     No differences in salivary  ow rate amonggroups

     No differences in total salivary proteinconcentration among groups

     BMItota

    Children  (n= 8319)Body Mass Index (BMI) z-score was used toclassied the subjects into

      Normal  Underweight  Overweight   Obese

    11years

      3 mL Unstimulated whole saliva collection   Insulin  C-reactive protein (CRP)  Adiponectin   Leptin

      Obese:   Insulin  "   CRP  "   Adiponectin  "   Leptin  "

     Obesynd

    Children  (n= 744 from total of 8319)

     Obese healthy group (OH): 186  Obese with high insulin (OI): 186  Obese with high CRP (OC): 186  Non-Obese with high CRP (NC): 186  Non-Obese with high insulin (NI):186  Non-obese healthy group (NH): 186

    11years

      Sjögren’s syndrome related cytokines   IL-4   IL-10  L12p70   IL-17A   IFN-g

     NIDDM related cytokines   Insulin   Ghrelin  Myeloperoxidase (MPO)  Vascular endothelial growth factor

    (VEGF)

      OC:  "  CRP and IL-6, leptin   NC:  "  CRP, IL-6, IL-10, IL-1b, MM-9 and

    resistin   OH:  "  IL-10 and adiponectin

     Man  Thos

    or a

    Human

     Normal weight: 30  Underweight: 2  Overweight: 12  Obese: 21

    10.60.2years     Salivary  ow rate  Salivary glucose: glucose oxidase method

    using  uorescent emission   Plasma glucose analysis

     Blood pressure and fasting plasma glucoseshowed no difference among groups

      Salivary  ow rate and salivary glucoseshowed no difference among groups

      Salivary  ow rate did not correlate withfasting plasma glucose levels

      There wasa signicant associationbetweenplasma and salivary glucose levels

     Obe  Saliv

    marhigh

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    7/11

    1.3.   Salivary  secretion  in  NIDDM    from  clinical  studies

    The 

    alterations 

    of  

    salivary 

    secretion 

    in 

    NIDDM 

    have beendemonstrated.  It  has  been  shown  that  increased  amylase   activitywas  found  in  salivary  glands  of   NIDDM  patients  (Aydin,  2007;Dodds

     

    Dodds, 

    1997). 

    In 

    report 

    by 

    Piras 

    and 

    colleagues, 

    theyfound

     

    no 

    signicant 

    difference 

    in 

    amylase 

    expression 

    of  

    salivarygland  isolated  from  NIDDM  patients,  when  compared  with  that  of the  control  group  (Piras,  Hand,  Mednieks,  &  Piludu,  2010).However,

     

    amylase 

    activity 

    was 

    not 

    investigated 

    in 

    that 

    study.NIDDM

     

    patients 

    also 

    showed 

    higher 

    levels 

    of  

    salivary 

    and 

    serumresistin  (a  peptide  hormone)  and  pro-inammatory  cytokineswhich  are  produced  by  adipocytes  and  macrophages  (Yin  et  al.,2012),

     

    than 

    non-NIDDM 

    patients. 

    Moreover, 

    it 

    has 

    been 

    shown 

    thatthere

     

    was 

    an 

    increase 

    in 

    salivary 

    pro-inammatory 

    cytokines,including  interleukins-1b,  -6  and  -8  (IL-1b,  -6  and  -8),  tumornecrosis  factor-a (TNF-a)  and  matrix  metalloproteinases  (MMP)-8

     

    and 

    -9 

    in 

    NIDDM 

    patients 

    (Collin, 

    Niskanen, 

    et 

    al., 

    2000; 

    Collin,Sorsa

     

    et 

    al., 

    2000; 

    Rathnayake 

    et 

    al., 

    2013). 

    The 

    positive 

    correlationof   glucose  levels  between  blood  and  saliva   in  impaired  glucosetolerance  subjects  and  NIDDM  subjects  suggested  the  potentialrole

     

    of  

    plasma 

    glucose 

    on 

    salivary 

    gland 

    function 

    (Aydin, 

    2007;Borg

     

    Andersson 

    et 

    al., 

    1998; 

    Garcia 

    et 

    al., 

    2010; 

    Yin 

    et 

    al., 

    2012). 

    In

    addition,  Zalewska  et  al.  (2013)  showed  that  the  salivary  glands  of NIDDM  patients  exhibited  greater  changes  in  function  andmorphology

     

    than 

    those 

    of  

    control, 

    by 

    increasing 

    salivary 

    N -acetyl-b-glucosaminidase,

     

    representing 

    impaired 

    epithelial 

    mem-brane  structure,  and  salivary   b-D-glucuronidase  activity,   repre-senting  the  degradation  of   proteoglycans).  All  of   these  ndingssuggest

     

    that 

    increased 

    sympathetic 

    activity, 

    increased 

    inamma-tion,

     

    impaired 

    insulin 

    signaling, 

    and 

    the 

    degradation 

    of  

    extracel-lular  matrix  occurs  in  salivary   glands  of   NIDDM  subjects.  Thecomprehensive  summary  of   reports  on  salivary   secretions  inNIDDM

     

    patients 

    is 

    shown 

    in 

    Table 

    2.All  of   these  clinical  studies  indicate  that  NIDDM  can  lead  to

    alterations  in  the  salivary  gland  with  or  without  a  reduction  insalivary

     

    ow 

    rate. 

    The 

    factors 

    inuencing 

    the 

    salivary 

    ow 

    rate 

    in

    NIDDM  could  be  dependent  on  the  severity  of   the  diabeticcondition,  the  use  of   xerogenic  medication  and  the  speciccollected  salivary  gland.

    Salivary 

    ow 

    rate 

    and 

    salivary 

    secretions 

    in 

    obesity–insulinresistance

     

    or 

    pre-diabetic 

    condition 

    from 

    clinical 

    studies

    Evidence  demonstrated  that  obesity–insulin  resistance  doesnot  have   an  effect   on  salivary  ow  rate  (Borg  Andersson  et  al.,1998;Hartman

     

    et 

    al., 

    2015). 

    Impaired 

    secretion 

    of  

    saliva 

    is 

    indicatedusing

     

    the 

    unstimulated 

    salivary 

    ow 

    rate  0.2   mL/min   in  men  and

    0.18  mL/min   in  women  (Chavez  et  al.,  2000).  In  subjects  withimpaired  glucose  tolerance  (IGT   or  obesity–insulin  resistance),  ithas

     

    been 

    shown 

    that 

    the 

    unstimulated 

    salivary 

    ow 

    rates 

    were 

    notsignicantly

     

    different 

    from 

    the 

    control 

    group 

    (Borg 

    Anderssonet  al.,  1998).  Goodson  and  colleagues  in  2014  evaluated  twenty

    biomarkers 

    in 

    fasting 

    saliva 

    samples 

    taken 

    from 

    11-year 

    oldchildren 

    who 

    had 

    been 

    designated 

    as 

    underweight, 

    normal 

    healthyweight,

     

    overweight 

    and 

    obese 

    subjects. 

    The 

    study 

    found 

    thatsalivary   C-reactive  protein  (CRP),  insulin  and  leptin  levels  of   obesesubjects  signicantly  increased,  when  compared  with  those  of normal

     

    healthy 

    weight 

    subjects. 

    However, 

    salivary 

    adiponectinlevel

     

    in 

    obese 

    children 

    signicantly 

    showed 

    decrease, 

    whencompared  with  levels  in  normal  healthy  weight  subjects  (Goodsonet  al.,  2014). Alterations  in  those  biomarkers  in  plasma  could  be  theindicators

     

    of  

    the 

    development 

    of  

    the 

    metabolic 

    syndrome 

    (MetS)(Oh

     

    et 

    al., 

    2014). In 

    addition, 

    Goodson's 

    study 

    showed 

    that 

    neithertotal  salivary  protein  level  nor  salivary   ow  rate   were  signicantlydifferent  between  body  weight   groups.  The  results  of   Goodson’sstudy

     

    suggested 

    that 

    obesity 

    did 

    not 

    affect 

    salivary 

    protein 

    levels 

    or

    salivary 

    ow 

    rate 

    in 

    this 

    population, 

    but 

    the 

    alteration 

    of  

    salivary

        H   u   m   a   n

          

        M   e   t   a    b   o    l    i   c   s   y   n    d   r   o   m   e

          

        F   e   m   a    l   e    (    5    )

          

        M   a    l   e    (    7    )

          

        H   e   a    l   t    h   y

          

        F   e   m   a    l   e    (    1    4    )

          

        M   a    l   e    (    2    0    )

        2    0    –    7    0   y   e   a   r   s

          

        B    l   o   o    d   p   r   e   s   s   u   r   e

          

        W   a    i   s   t   c    i   r   c   u   m    f   e   r   e   n   c   e

          

        F   a   s   t    i   n   g    1    2    h   t    h   e   n   c   o    l    l   e   c   t    i   o   n   o    f   :

          

        B    l   o   o    d   g    l   u   c   o   s   e

          

        T   o   t   a    l   c    h   o    l   e   s   t   e   r   o    l

          

        T   r    i   g    l   y   c   e   r    i    d   e   s

          

        H    D    L ,    L    D    L ,    i   n   s   u    l    i   n

          

        H    O    M    A  -    I    R

          

        U   n   s   t    i   m   u    l   a   t   e    d   s   a    l    i   v   a   c   o    l    l   e   c   t    i   o   n    (    1    1    –    1    2   p   m    )

          

        S   a    l    i   v   a   r   y   c   o   r   t    i   s   o    l

        M    i    d   n    i   g    h   t   s   a    l    i   v   a   r   y   c   o   r   t    i   s   o    l   c   o   n   c   e   n   t   r   a   t    i   o   n   s

       w   e   r   e   s    i   g   n    i           c   a   n   t    l   y   a   n    d   p   o   s    i   t    i   v   e    l   y   c   o   r   r   e    l   a   t   e    d

       w    i   t    h   a    b    d   o   m    i   n   a    l   c    i   r   c   u   m    f   e   r   e   n

       c   e ,    f   a   s   t    i   n   g    b    l   o   o    d

       g    l   u   c   o   s   e   a   n    d    H    O    M    A  -    I    R

        T    h   e   r   e   w   a   s   a   p   o   s    i   t    i   v   e   c   o   r   r   e    l   a   t    i   o   n    b   e   t   w   e   e   n

       m    i    d   n    i   g    h   t   s   a    l    i   v   a   r   y   c   o   r   t    i   s   o    l   a   n    d

       t    h   e   m   e   t   a    b   o    l    i   c

       s   y   n    d   r   o   m   e    (    M   e   t    S    )

        J   a   n   g ,    L   e   e ,

        K    i   m ,

        K    i   m

       a   n    d    S   o   n   g ,

        (    2    0    1    2    )

     J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64   (2016)  61–71  67

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    8/11

     Table  4

    The  evidence  of   salivary  gland  alterations  in   the  NIDDM  and  obesity–insulin  resistance  from  in  vivo  studies.

    Model  Age   Experimentalperiod

    Methods  Major  ndings  Interpretation  Ref.

    Female  mice  (each  groupn  =  6)

    Normal  C57BL/6

      BALB/c

      Non-obese  diabetic  mice(NOD  mice):

     

    NOD/Lt

     

    NOD-scid  NOD.B10.H

    Decorin  and  biglycan  main-tain

     

    ECM 

    structure 

    in 

    thesalivary  gland  and  can  bedestroyed   by   MMP

    8–20  weeks

    –   Stimulated  saliva  collectionfor  10  min:  stimulated  byeither  pilocarpine  (0.5  mg/100  g)   or  isoproterenol(0.2  mg/100  g)

      Protein  analysis  in  saliva

    and  salivary  glands  bydetecting  MMP, proteogly-cans

     

    and 

    TGFb1 Detection

     

    of  

    salivary 

    dec-orin  and  biglycan

      TGFb1  "  in  NOD  mice  bothin  saliva  and  lysated  sali-vary   gland

      MMP  inhibitor  can   reducethe  expression  of   TGFb1

      Decorin  and  biglycan  were

    degraded  in   the  saliva  of diabetic  mice

      The  salivary  glands  in   dia-betic  mice  were  destroyedvia  increased  proteolyticactivities  inside   the  salivaryglands

    Yamachikaet  al.(2000)

    Male 

    obese 

    Zucker 

    rats

    Lean  (LZR)  (n   =  7-9) Obese  (OZR)  OZR-  fed  Cr  5  mg/kg  (n  =  7–

    9)

      OZR-  fed  Cr  10  mg/kg  (n  =  7–9)

    (Cr:  Chromium  picolinate  forglycemic  control)

    weeks 

    6Months

     

    afterchromiumadministration

     

    Fasting 

    plasma 

    glucose

     

    Insulin 

    sensitivity 

    byQUICKI

      Western   blot:  NF-kB,phospho-NF-kB,  VCAM-1  and  ICAM-1  in   salivary

    glands

    OZR:

     

    Plasma 

    insulin 

    levels "  QUICKI  "  Lipid  droplet  "  p-NF-kB/NF-kB  ratio  "  ICAM-1

      OZR-fed  Cr  10:  showed  abenign  expansion  of   thesecretory  acinar  units

      Histological  features  of salivary

     

    glands: 

    OZR  

    similarto

     

    LZR 

    Obesity 

    led 

    to 

    an 

    increase 

    inthe

     

    inammation  of   thesalivary  glands  withoutsignicant  morphologicalchanges

    Mozaffariet

     

    al. 

    (2011)

    Male   Wistar  rats

      Normal  diet  (C):  n   =  9  High  fat  diet  (HFD):  n   =  9

    5Weeks  of dietaryprogram

      Blood  analysis:  insulin,glucose  and  fatty  acidmethyl  esters

      Antioxidant  prole   of   pa-rotid  gland  (PG)  and  sub-mandibular

     

    glands 

    (SG)

     

    Specic  activity   of   sali-vary  peroxidase

      Superoxide  dismutase   2(SOD2)

      CAT  Uric   acid  (UA)  Total   antioxidant  salivary

    status   (TAS)

      HFD-fed  rats  developed  theinsulin  resistant  condition

    HFD:  #  SG  peroxidase  activity  #  PG   peroxidase  activity #

     

    total 

    PG 

    peroxidase

      Obesity–insulin   resistanceled  to  the  decrease  of   anti-oxidants  in   salivary  glands

      Parotid  and  submandibularglands  responded  differ-ently

     

    to 

    the 

    insulin 

    resistantconditions

      The  parotid  glands  seemedto  be   more   affected  fol-lowing

     

    the 

    insulin 

    resistantcondition

      The  main  source  of   anti-oxidants  was  in   the  parotidglands

    Zalewskaet  al.(2014)

    Lacrimal  gland  (LG)  andsubmandibular  gland  (SG)of   male  Wistar  rats

      Young:   2  months  old Old:  20  months  old

      Insulin  tolerance  test  afterinjection  of   100 mL   of 10mM  insulin

      Tissue   collection:  3  min  af-ter  injection  of   100 mL   of 10 mM  insulin  into  the  in-ferior  vena  cava

      Immunoblotting:  IR,  Shcand

     

    STAT-1

      Old  rats:  euglycemia  andhyperinsulinemia

      Old  rats  LG:  #  p-IR 

      Old  rats  SG:  #  p-IR   #  p-STAT-1

    Aging  induced  a  reductionin  tyrosine  phosphorylationof   insulin  receptors  in   theLG  and  SG,  suggesting   in-sulin   resistance  in   the  exo-crine  glands  of   aging  rats

    Rocha  et  al.(2003)

    Female 

    mice

      NOD:  n  =  9  BALB/c:  n  =  9

    24 

    weeks 

    24 

    weeks 

     

    Pilocarpine-stimulated 

    sal-ivary  ow  rate   for  10  min  Evaluation  of   submandibu-

    lar  salivary  gland  inam-mation  by  the  number  of mononuclear  cells  in   H&E-stained

     

    slides 

    and 

    immu-nohistochemistry  analysis(CD4+  T-cell).

      Salivary  cytokine  levels

     

    Serum 

    cytokines 

    levels

     

    24-week-old 

    NOD 

    mice Salivary  ow  rate   #  IL-4  "  Granulocyte–macro-

    phage  colony-stimulat-ing  factor

    (GM-CSF) 

    "

      TNF-a "  IL-5  #  IFN-g:  not  detectable

     

    The 

    longer 

    duration 

    of  

    in-sulin-resistant  conditionsled  to  a  lower   salivary  owrate   and  an   increase  insalivary  gland  inamma-tion

     Jonsson,Delaleu,Brokstad,BerggreenandSkarstein,(2006)

    68  J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64  (2016)  61–71

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    9/11

    biomarkers,  including  CRP,  insulin,  leptin  and  adiponectin,  insteadof 

     

    plasma 

    biomarkers, 

    may 

    be 

    useful 

    indicators 

    of  

    the 

    occurrenceof 

     

    MetS 

    in 

    children 

    (Goodson 

    et 

    al., 

    2014). 

    In 

    addition, 

    Hartman 

    andcolleagues  demonstrated  that  salivary   glucose  levels  may  be  usefulfor  the  screening  of   high  fasting  plasma  glucose  levels  in  children(Hartman

     

    et 

    al., 

    2015). The 

    recent 

    study 

    also 

    showed 

    thatsignicant

     

    alterations 

    in 

    salivary 

    adipocytokines 

    were 

    observedin  overweight  and  obese  children,  when  compared  with  normal-weight  children  (Shi  et  al.,  2015). All  of   these  ndings  suggestedthat

     

    salivary 

    biomarkers 

    in 

    obese 

    subjects 

    could 

    be 

    useful 

    tools 

    topredict

     

    the 

    development 

    or 

    progression 

    of  

    MetS, 

    particularly 

    inchildren.

    An  increase  in  salivary   cytokines,  including  IFN-g,  TNF-a,  IL-1,IL-4,

     

    IL-10, 

    IL-12, 

    and 

    IL-17, 

    have 

    been 

    shown 

    to 

    be 

    associated 

    withoral

     

    dryness 

    in 

    primary 

    and 

    secondary 

    Sjögren's 

    syndrome(Furuzawa-Carballeda  et   al.,  2014; Kang,  Lee,  Hyon,  Yun,  &  Song,2011;  von  Bültzingslöwen  et  al.,  2007).  These  ndings  suggestedthat

     

    an 

    increase 

    in 

    these 

    particular 

    salivary 

    cytokines 

    could 

    be 

    apredictor

     

    of  

    oral 

    dryness.Despite  the  unaltered  salivary   ow  rate   in  obesity–insulin

    resistance,  both   studies  showed  an  increase  in  saliva  glucose  levels(Borg

     

    Andersson 

    et 

    al., 

    1998; 

    Hartman 

    et 

    al., 

    2015). These 

    ndingssuggest

     

    that 

    impaired 

    insulin 

    signaling 

    might 

    occur 

    in 

    the 

    salivary

    glands  of   obesity–insulin  resistance.In  obese  subjects,  it  has  been  demonstrated  that  saliva   cortisol

    levels 

    were 

    signicantly 

    increased, 

    compared 

    to 

    normal 

    subjects(Abraham,

     

    Rubino, 

    Sinaii, 

    Ramsey, 

    Nieman, 

    2013; Jang, 

    Lee, 

    Kim,Kim,  &  Song,  2012).  Several  studies  showed  that  there  was  anincreased  level  of   salivary   pro-inammatory  cytokines  in  insulin-resistant

     

    obese 

    patients, 

    including 

    tumor 

    necrosis 

    factor-alpha

    (TNF-a),  interleukin-6  (IL-6),  interferon  gamma  (IFN-g),  macro-phage

     

    inammatory 

    protein-1 

    beta 

    (MIP-1b) 

    (Desai 

    Mathews,2014)

     

    as 

    well 

    as 

    an 

    increased 

    level 

    of  

    oxidative 

    stress 

    (Al-Rawi,2011).  These  ndings  suggest  that  obesity–insulin  resistancesubjects  developed  impaired  insulin  sensitivity  in  the  salivarygland,

     

    increased 

    level 

    of  

    salivary 

    oxidative 

    stress, 

    and 

    increasedlevel

     

    of  

    inammation, 

    possibly 

    leading 

    to 

    salivary 

    gland 

    dysfunc-tion.  The  comprehensive  summary  of   reports  on  salivary   glanddysfunction  in  obesity–insulin  resistance  is  shown  in  Table  3.

    1.4.   Possible  mechanisms   of   salivary   gland  dysfunction  in  NIDDM   and

    obesity–insulin  resistance:  lesson  learned   from  in  vitro  and  in  vivostudies

    Although 

    alterations 

    in 

    salivary 

    gland 

    activity 

    with 

    or 

    without 

    achange  in  salivary   ow  rate   in  NIDDM  and  obesity–insulinresistance  have   been  reported  in  clinical  studies,  the  underlyingmechanisms

     

    responsible 

    for 

    these 

    alterations 

    have 

    been 

    docu-mented

     

    from 

    basic 

    studies. 

    Findings 

    from 

    in 

    vivo 

    studies 

    supportedthe  clinical  ndings  from  NIDDM  and  obesity–insulin  resistancefor  the  occurrence  of   salivary  gland  dysfunction.  NIDDM  rats  havebeen

     

    shown 

    to 

    develop 

    the 

    degradation 

    of  

    salivary 

    glands 

    throughan

     

    increase 

    in 

    salivary 

    decorin 

    and 

    biglycan 

    levels 

    (Yamachika,

    Brayer,  Oxford,  Peck,  &  Humphreys-Beher,  2000). Decorin  andbiglycan   are  parts  of   the  extracellular  matrix  structure  in  thesalivary

     

    gland, 

    and 

    degradation 

    can 

    be 

    caused 

    by 

    matrix 

    metal-loproteinases

     

    (MMPs) 

    (Yamachika 

    et 

    al., 

    1998). An 

    increase 

    insalivary   decorin  and  biglycan   represents  the  degradation  of salivary   glands  (Yamachika   et  al.,  2000).  In  addition,  Masagoand

     

    colleagues 

    demonstrated 

    the 

    elevation 

    of  

    proapoptotic 

    Bax

    Fig. 

    1. 

    The 

    possible 

    mechanisms 

    of  

    salivary 

    gland 

    dysfunction 

    in 

    NIDDM 

    and 

    obesity–

    insulin 

    resistance.

     J. Ittichaicharoen   et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64   (2016)  61–71  69

  • 8/15/2019 ittichaicharoen2016

    10/11

    and  caspase  3  activation  in  glandular  parenchyma  of   non-obesediabetic

     

    mice 

    (Masago 

    et 

    al., 

    2001). 

    Thus, 

    the 

    degradation 

    of salivary

     

    gland 

    in 

    NIDDM 

    and 

    the 

    obese-insulin 

    resistant 

    conditioncould  be  due  to  the  role  of   apoptosis  in  glandular  parenchyma.  Ithas  been  shown  that  increased  inammation  correlates  with  TGF-b1

     

    expression 

    (Imai, 

    Hiramatsu, 

    Fukushima, 

    Pierschbacher, 

    &Okada,

     

    1997). 

    In 

    addition, 

    decorin 

    and 

    biglycan 

    are 

    known 

    as 

    thereservoirs  of   TGF-b1  (Cs-Szabo,  Roughley,   Plaas,  &  Glant,  1995).These  ndings  suggest  that  salivary  gland  inammation  as  well  asthe

     

    degradation 

    of  

    the 

    salivary 

    gland 

    develops 

    in 

    NIDDM. 

    Theexcessive

     

    inammation 

    and 

    degradation 

    of  

    salivary 

    gland 

    inNIDDM  could  be  responsible  for  salivary   gland  dysfunction,resulting  in  the  decrease  of   salivary   ow  rate.  However,   it   ispossible

     

    that 

    less 

    severe 

    salivary 

    gland 

    dysfunction 

    might 

    not 

    alterthe

     

    salivary 

    ow 

    rate 

    in 

    NIDDM, 

    as 

    observed 

    in 

    several 

    clinicalstudies  (Aydin,  2007;  Borg  Andersson  et   al.,  1998;   Chavez  et   al.,2001;  Dodds,  &  Dodds,  1997;  Hartman  et   al.,  2015;  Meurman  et   al.,1998;

     

    Yin 

    et 

    al., 

    2012).Increased

     

    free 

    fatty 

    acid 

    levels 

    in 

    the 

    plasma 

    are 

    commonlyfound  in  obesity–insulin  resistance  (DeFronzo,  2004a,   2004b).  Inhuman  parotid/submandibular  gland  epithelial  cell  lines,  theapplication

     

    of  

    saturated 

    fatty 

    acids 

    (SFAs) 

    on 

    them 

    can 

    lead 

    toincreased

     

    IL-6 

    secretion, 

    cell 

    apoptosis 

    and 

    the 

    degradation 

    of 

    salivary   gland  cells  (Shikama  et   al.,  2013). These  ndings  suggestedthat  high  levels  of   free  fatty  acid  could  cause  salivary   glandsdamage.

     

    In 

    addition, 

    several 

    in 

    vivo 

    studies 

    support 

    these 

    ndings.Zalewska

     

    et 

    al. 

    (2014) 

    found 

    that 

    there 

    was 

    reduction 

    in 

    anti-oxidants   levels,  by  measuring  peroxidase   activity,   in  both  thesubmandibular  and  parotid  glands  in  insulin-resistant  obese  ratsinduced

     

    by 

    high-fat 

    diet, 

    when 

    compared 

    with 

    the 

    control 

    group.Interestingly,

     

    the 

    peroxidase 

    enzyme 

    activity 

    in 

    the 

    submandibulargland  was  still  higher  than  that  in  the  parotid  gland  of   the  high-fatdiet-fed  rats.  These  ndings  suggest  that  obesity–insulin  resis-tance

     

    could 

    lead 

    to 

    increased 

    oxidative 

    stress 

    in 

    the 

    parotid 

    glands,rather  the  submandibular  glands.  In  obese  Zucker  rats,  an  increasein  inammation,  demonstrated  by  increased  NFkB  phosphoryla-tion

     

    and 

    ICAM-1 

    levels, 

    was 

    demonstrated 

    in 

    their 

    salivary 

    glands

    (Mozaffari  et   al.,  2011). However,  no  histological  changes  in  thesalivary   glands  of   these  obese  Zucker  rats   were  found.  A  possibleexplanation  for  this  could  be  that  the  level  of   inammation  in  thesalivary

     

    glands 

    of  

    obese 

    Zucker 

    rats 

    might 

    not 

    be 

    high 

    enough 

    tocause

     

    morphological 

    changes. 

    Rocha 

    and 

    colleagues 

    also 

    demon-strated  that  aged  rats  (20  months  old)   developed  insulinresistance,  characterized  by  hyperinsulinemia  with  euglycemia,and

     

    that 

    the 

    reduction 

    of  

    insulin 

    receptor 

    phosphorylation 

    insalivary

     

    glands 

    also 

    developed 

    in 

    these 

    aged 

    rats 

    (Rocha, 

    Carvalho,Saad,  &  Velloso,  2003).

    All  of   these  ndings  suggest  that  obesity–insulin  resistanceleads

     

    to 

    increased 

    oxidative 

    stress, 

    inammation 

    and 

    decreasedinsulin

     

    sensitivity 

    in 

    salivary 

    gland, 

    possibly 

    leading 

    to 

    furtherdegradation  of   salivary   glands.  The  comprehensive  summary  of 

    reports 

    on 

    salivary 

    gland 

    dysfunction 

    in 

    obesity–

    insulin 

    resistanceand 

    NIDDM 

    from 

    basic 

    research 

    is 

    shown 

    in 

    Table 

    4.

    2.  Conclusion

    Although 

    the 

    alterations 

    of  

    salivary ow 

    rate 

    in 

    NIDDM 

    havebeen

     

    demonstrated 

    previously 

    (Chavez 

    et 

    al., 2000; Izumi 

    et 

    al.,2015;  Lin et  al ., 2002), several  studies  showed   contradictoryndings   (Aydin, 2007;  Borg   Andersson   et   al., 1998;  Chavez  et al.,2001;

     

    Dodds, 

    Dodds, 

    1997; 

    Hartman 

    et 

    al., 2015; Meurmanet

     

    al., 1998; 

    Yin et 

    al., 

    2012). These 

    inconsistent 

    ndings 

    could 

    bedue  to  the   difference   in   the  severity   of   the  diabetic condition,  theuse   of   xerogenic   medications and the  different methods for salivacollection

     

    in 

    those 

    studies. Changes 

    in 

    salivary gland 

    activity 

    with

    or 

    without an 

    alteration 

    in 

    salivary

    ow 

    rate 

    can 

    be 

    found 

    in

    NIDDM   and  obesity–insulin resistance.  The   underlying  mecha-nisms

     

    of  

    salivary gland 

    dysfunction 

    could 

    be 

    due 

    to 

    hyperglyce-mia,

     

    hyperinsulinemia 

    and dyslipidemia 

    following 

    NIDDMand obesity–insulin resistance,  resulting in  increased   oxidativestress,  inammation,   increased   sympathetic   activity, and  im-paired

     

    insulin 

    signaling 

    in 

    the 

    salivary gland. 

    High 

    levels 

    of oxidative

     

    stress, 

    inammation 

    and 

    insulin 

    resistance 

    in 

    thesalivary  gland   can lead to  the  degradation of   the   salivary  gland.  Inaddition, this degradation in  NIDDM  and   obese   patients can  causea

     

    reduction 

    in 

    salivary ow 

    rate. 

    These 

    potential mechanismsresponsible

     

    for salivary 

    gland dysfunction 

    in 

    NIDDM 

    and 

    obesity–insulin   resistance   are summarized  in  Fig.   1. Since  the  develop-ment   of   salivary gland  dysfunction   could   happen   as early  as thedevelopment

     

    of  

    obesity–insulin resistance (i.e. before 

    the 

    occur-rence

     

    of  

    NIDDM), 

    future 

    studies 

    are 

    needed 

    and 

    suggested 

    focusis  on  the  protection   of   salivary  gland  function  in  obesity–insulinresistance.

    Conict 

    of  

    interest

    The  authors  declare  that  there  is  no  conict   of   interest.

     Author 

    contribution

     JI  co-designed  the  study,  analyzed  the  data  and  wrote   themanuscript.

     

    NC 

    co-designed 

    the 

    study, 

    and 

    wrote 

    the 

    manuscript.SCC

     

    co-designed 

    the 

    study, 

    analyzed 

    the 

    data 

    and 

    wrote 

    themanuscript.  All  authors  have   read  and  approved   the  nal  article.

     Acknowledgments

    This  work   was  supported  by  grants  from  the  Thailand  ResearchFund  TRF-BRG5780016   (SC),  a  CMU  50th Anniversary  grant  byChiang

     

    Mai 

    University 

    (JI 

    and 

    SC), 

    National 

    Research 

    Council 

    of Thailand  (SC),  a  NSTDA   Research  Chair  Grant  from  the  NationalScience  and  Technology  Development  Agency  Thailand  (NC),   andthe

     

    Chiang 

    Mai 

    University 

    Excellent 

    Center 

    Award 

    (NC).

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    70  J.  Ittichaicharoen  et   al.  /   Archives  of   Oral   Biology  64  (2016)  61–71

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