异物反应诱导种植体周围边缘骨吸收及相关机制研究

发布时间：2020-04-19 22:18

【摘要】：种植体周围支持骨组织的维持和长期稳定是种植治疗远期成功的关键评价指标。然而,以种植体周围持续进展性骨吸收为特征的种植体周围炎严重影响种植治疗的远期疗效,并且缺乏有效的治疗手段,一旦发生易导致种植失败。研究种植体周围边缘骨吸收的原因和机制,对指导预防种植体周围炎的发生具有重要意义。细菌因素在种植体周围边缘骨吸收中的作用是目前争论的焦点。尽管许多学者认为种植体边缘骨吸收的机制与牙周炎类似,但是越来越多的证据表明除了细菌因素,种植体、医源性、患者相关因素和异物反应都与种植体边缘骨吸收有关。已有研究发现残余粘结剂以及钛种植体在长期功能负载的过程中产生的磨损颗粒和腐蚀离子等异物与种植体边缘骨吸收有关,异物反应与种植体周围软硬组织健康之间的关系也逐渐受到关注,但是其确切作用和机制尚不明确。基于种植体边缘骨吸收的多因素背景,本实验通过比较种植体和天然牙在暴露于进展性牙周炎环境下边缘骨水平的长期变化规律,以及比较种植体周围炎和牙周炎病损的组织学特征,从临床研究分析细菌因素对种植体边缘骨水平的影响;并进一步从异物反应因素出发,通过动物实验研究以巨噬细胞激活为特征的异物反应对种植体周围骨代谢的影响,从多角度探索种植体周围边缘骨吸收发生的原因和相应机制。实验一、进展性牙周炎对种植体边缘骨水平影响的病例对照研究目的:通过回顾性病例对照研究比较进展性牙周炎患者和牙周健康者种植体和天然邻牙边缘骨水平的长期变化规律。材料和方法:连续收集同期行种植治疗的进展性牙周炎患者和和牙周健康者各30例,按照年龄、性别、吸烟和种植部位进行配对,共植入96颗软组织水平种植体(PCP=55,PHP=41)。牙周炎组纳入标准为首次种植治疗后没有进行规律的牙周维护治疗,牙周炎持续进展,天然牙持续脱落者。以修复体安装时间点作为基线水平,记录随访期间两组种植体周围软组织状况、天然牙脱落、种植体和邻牙的放射学边缘骨吸收情况。结果:两组种植体存留率均为100%。随访期间牙周炎组失牙数明显多于牙周健康组(3.93±2.36vs0.67±0.80,P0.001))。牙周健康组种植体和天然牙平均骨吸收相似(0.20±0.18 vs.0.18±0.08 mm,P=0.317),而牙周炎组天然牙骨吸收明显多于种植体(0.54±0.27vs.0.22±0.25mm,P0.001)。牙周炎组和牙周健康组种植体边缘骨水平改变无明显差异,而牙周炎组天然牙骨吸收明显多于牙周健康组。牙周炎组失牙数与邻牙骨吸收明显相关,而失牙数与两组的种植体边缘骨水平改变无明显相关。结论:当暴露于持续恶化的牙周炎环境时,天然牙更易发生牙槽骨吸收,而种植体边缘骨水平比天然牙稳定。实验二种植体周围炎和慢性牙周炎组织病理特征的比较研究目的:研究种植体周围炎和慢性牙周炎炎性病损的组织形态学特征和差异,分析种植体周围炎病损中的异物来源。材料和方法:连续收集诊断为种植体周围炎拟行手术治疗或拔除的病例5例,以5例需要牙周翻瓣治疗的重度慢性牙周炎按性别、年龄、牙位配对作为对照。局麻下获取的活检标本石蜡包埋切片后,分别行HE染色,同时使用不同的分子标志CD138、CD3、CD20、MPO、CD68标记组织中的炎细胞并进行组织形态学分析,用SEM观察样本中是否存在异物并通过EDS明确其组成。结果:种植体周围炎和慢性牙周炎组织的HE染色均表现为非特异性的急、慢性炎症。种植体周围炎病损中,CD138阳性细胞比例约占35.30±8.62%,明显多于其它类型的炎细胞,也明显多于牙周炎样本炎性浸润区中的CD138阳性细胞比例。与牙周炎炎性浸润组织中的炎细胞分布相比,种植体周围炎病损中的CD3、CD20阳性细胞无明显差异,而CD68、MPO阳性细胞含量增加,具有统计学显著差异。种植体周围炎病损中3/5存在异物巨细胞,SEM扫描有4例存在异物颗粒,EDS分析显示异物成分为钛颗粒和粘结剂颗粒。结论:种植体周围炎和慢性牙周炎病损中的免疫反应模式存在差异,部分种植体周围炎病损中存在异物反应,钛颗粒和残余粘结剂是异物来源。实验三巨噬细胞在种植体骨结合中作用的实验研究目的:研究巨噬细胞在种植体骨结合过程中的变化规律,以及通过巨噬细胞清除技术明确巨噬细胞在种植体骨结合中的作用。材料和方法:36只SD大鼠分别拔除双侧上颌第一磨牙,愈合4周后植入种植体并潜入式愈合。所有动物随机分为三组,实验组种植体植入前3天尾静脉注射氯磷酸二钠脂质体(20mg/kg),术后每3天1次(10mg/kg),以同期尾静脉注射PBS,空白脂质体为对照组。分别于药物注射后3d、1w、2w、4w处死3只取材进行常规组织形态学分析,免疫组织化学染色分析巨噬细胞(CD68)和成骨细胞(osterix)在骨结合过程中的变化情况。结果:组织学观察显示注射PBS和空白脂质体组种植体植入4w后种植体-骨界面有成熟矿化的骨组织形成;氯磷酸二钠组骨愈合过程延缓,但在4w时种植体表面也有大量新骨形成。PBS和空白脂质体组种植体骨结合率在2w明显高于氯磷酸二钠组,至第4w时三组种植体骨结合率无明显差异。氯磷酸二钠组巨噬细胞密度始终处于较低水平,约占局部细胞组成的6-8%,而空白脂质体和PBS组在第一周分别为26%和24%,第二周时略有下降;第四周时,两组均在17%左右。氯磷酸二钠组Osterix阳性细胞密度第一周时为24.36%,随后逐渐上升。空白脂质体和PBS组的Osterix阳性细胞密度在第1、2w时约为50%左右,第四周时下降至25%。结论:种植体骨结合过程中,巨噬细胞密度先上升,两周后逐渐下降。清除巨噬细胞影响成骨细胞的分化,降低了种植体骨界面的成骨速度。巨噬细胞对种植体周围新骨形成的作用发生在植入后早期。实验四异物反应诱导种植体周围边缘骨吸收的动物实验研究目的:通过动物实验研究钛颗粒植入诱导的异物反应对潜入式愈合的种植体周围边缘骨水平的影响。材料和方法:12只雄性SD大鼠分别拔除双侧上颌第一磨牙,经4w无干扰愈合后,植入个性化设计的纯钛机械光滑表面螺钉样种植体。潜入式愈合4w后,原位切开,检查8只大鼠16颗种植体愈合良好,颈部无明显骨缺损。8只大鼠随机一侧用移液器植入50μl PBS混悬的含20mg钛颗粒,另一侧设为照组。钛颗粒粒径分布3.32±2.39微米,93%小于3.6微米。8周后处死动物取材进行MicroCT、常规组织学分析。结果:所有钛颗粒植入部位口腔粘膜愈合良好,粘膜表面未见明显红肿、充血及粘膜裂开等并发症,种植体均存留,无脱落。Micro-CT观察发现钛颗粒植入导致种植体边缘发生明显的骨吸收,而种植体根方骨结合良好,平均为骨吸收0.44±0.14mm。对照组边缘骨吸收平均为0.13±0.03mm,明显少于钛颗粒组,两组之间统计学具有明显差异。组织学观察显示种植体颈部周围组织局部炎细胞浸润明显并包绕钛颗粒,表现为典型的异物反应,但是炎性浸润区域血管密度增加不明显。结论:钛颗粒植入诱导的种植体周围组织异物反应能够导致种植体边缘发生骨吸收。实验五巨噬细胞在异物反应介导的种植体周围边缘骨吸收中的作用目的:通过局部注射氯磷酸二钠脂质体清除巨噬细胞,研究巨噬细胞在外源性异物诱导的种植体周围边缘骨吸收中的作用及机制。材料和方法:16只双侧上颌第一磨牙区已行种植体植入并无干扰愈合1月后的SD大鼠随机分为4组。实验组种植体周围植入20mg钛颗粒诱导局部无菌性异物反应,同时注射100μl氯磷酸二钠脂质体清除巨噬细胞,每三天1次。以钛颗粒植入+PBS、钛颗粒植入+空白脂质体、仅注射PBS不植入钛颗粒为对照组。8周后过量戊巴比妥钠腹腔注射处死,取材通过MicroCT观察边缘骨吸收情况,组织学和免疫荧光染色分析巨噬细胞浸润及表型变化情况,qRT-PCR分析局部组织炎性因子TNF-α、IL-1β、IL-6和RANKL的mRNA转录情况。结果:所有动物术区未见明显感染,种植体无脱落。与钛颗粒+PBS和钛颗粒+空白脂质体组相比,钛颗粒+氯磷酸二钠脂质体组种植体周围巨噬细胞浸润(1.64±0.86%)和种植体周围骨吸收(0.17±0.03mm)明显减少,差异具有统计学意义。免疫荧光显示钛颗粒+PBS、钛颗粒+空白脂质体组局部可见较多的巨噬细胞浸润,以M1型为主,PBS对照组巨噬细胞表型以M2型为主,钛颗粒+氯磷酸二钠组M1型巨噬细胞略多于M2型。qRT-PCR显示钛颗粒+PBS、钛颗粒+空白脂质体组炎性浸润区TNF-α、IL-1β、IL6和RANKL的mRNA表达明显高于钛颗粒+氯磷酸二钠组。结论:钛颗粒通过募集和激活巨噬细胞并使其向M1表型转换,增加局部炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL6和破骨细胞形成因子RANKL的分泌,导致种植体边缘骨吸收。氯磷酸二钠脂质体清除局部巨噬细胞可以减轻钛颗粒诱发异物免疫反应,减少了炎性因子的分泌和骨吸收。
【图文】：

种植体,骨吸收,骨代谢,多因素

定种植体的长期结局。Albrektsson 等在 1986 年就将种植体边缘种植修复治疗是否成功的一项重要的参考指标[22]。种植体边缘为两类[8, 23]：1.在大多数情况下，种植体植入并行使功能 1 年内种植体周围软硬组织正常的生理改建，随后边缘骨水平会维持少数的种植体在 1 年后发生持续进展性的骨吸收，引起患者不如不能及时发现及正确治疗，会最终导致种植失败[24]。前认为种植体边缘性骨吸收是多因素共同作用的结果[8, 25]，除植体、医源性、患者相关因素甚至异物反应都与边缘骨吸收有素包括：种植体材料、表面性能、表面设计（如利于去除菌斑）医源性因素包括医生外科和修复经验、技巧，道德等；患者相疾病和治疗史，口腔疾病（如未治疗或难治性牙周病，局部感染腔卫生维护的依从性、吸烟），以及种植位点相关因素（骨量、）；异物反应（腐蚀副产物、软组织内残余粘结剂）。

慢性牙周炎,全口,牙周炎,累积频率

同一牙周炎患者首次种植治疗6（a）和9（b）后全口曲面断层片显示慢性牙周炎持续进展，，天然牙持续脱落
【学位授予单位】：中国人民解放军空军军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R783.6

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