Επίδραση της απολύμανσης της επιφάνειας εμφυτευμάτων στη διάλυση του τιτανίου
Authors: Κωτσάκης Γεώργιος 
Published: October 2024

Εισαγωγή: Τα οδοντικά εμφυτεύματα τιτανίου είναι η πρώτη λύση θεραπείας για την αποκατάσταση της έλλειψης δοντιών με εξαιρετικά αρχικά ποσοστά επιτυχίας. Ωστόσο, τα πρόσφατα επιδημιολογικά δεδομένα έχουν αυξήσει την ευαισθητοποίηση για τον ανησυχητικό επιπολασμό της περιεμφυτευματίτιδας, η οποία κυμαίνεται από 13% έως 26% σε επίπεδο ατόμου. Η Περιεμφυτευματίτιδα είναι μια τοπική λοίμωξη στους ιστούς που περιβάλλουν τα οδοντικά εμφυτεύματα και σχετίζεται με σημεία φλεγμονής, απώλεια οστικής μάζας και εμφάνιση δυσφορίας. Παρά τις αρκετές προσπάθειες θεραπείας περιεμφυτευματίτιδας, οι τρέχουσες θεραπευτικές προσεγγίσεις συνήθως αποφέρουν μόνο βραχυπρόθεσμα θεραπευτικά οφέλη με κάποιες επεμβάσεις που εμφανίζουν έως και 100% επανεμφάνιση της νόσου μετά από 12 μήνες. Λόγω της ομοιότητας στη θέση (δηλαδή διαβλεννογόνια εντός του στόματος) και των κλινικών σημείων (π.χ. οίδημα του βλεννογόνου και αιμορραγία κατά την ανίχνευση) μεταξύ περιοδοντίτιδας και περιεμφυτευματίτιδας, ερευνητικές εργασίες υπέθεσαν ότι τα βακτηριακά βιοϋμένια, τα οποία είναι ο αιτιολογικός παράγοντας που ενεργοποιούν ανοσολογικές αντιδράσεις και προκαλούν περιοδοντική φλεγμονή γύρω από τα δόντια, είναι επίσης υπεύθυνα για τη φλεγμονή πέριξ των εμφυτευμάτων. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός πως τα αποτελέσματα αντιμικροβιακών θεραπειών κατά της περιεμφυτευματίτιδας δεν είναι ευνοϊκά και αποφέρουν μόνο βραχυπρόθεσμα οφέλη με υποτροπή της νόσου. Νέα ερευνητικά δεδομένα καταδεικνύουν ότι ο παθογενέτικος μηχανισμός της περιεμφυτευματίτιδας είναι ιδιαίτερα πολύπλοκος και, πέραν του μικροβιακού παράγοντα, η διάβρωση της επιφάνειας τιτανίου (titanium corrosion) των εμφυτευμάτων συμβάλλει στην φλεγμονή εξίσου σημαντικά. με τον αιτιολογικό ρόλο του μικροβιακού βιοϋμενίου στην παθογένεση της φλεγμονής των εμφυτευμάτων. Η αιτιολογία της περιεμφυτευματικής φλεγμονής είναι πολυπαραγοντική και σχετίζεται τόσο με τον μικροβιακό παράγοντα όσο και με την διάβρωση του εμφυτευματικού βιοϋλικού. Παρα ταύτα φαίνεται πως υπάρχει ένα κενό στην βιβλιογραφία σχετικά με την αιτιολογία της διάβρωσης τιτανίου και κατ’ επέκταση την πρόληψη αυτής. Δεδομένου ότι χιλιάδες οδοντικά εμφυτεύματα τοποθετούνται ημερησίως σε παγκόσμια κλίμακα, γίνεται ολοένα και πιο σημαντικό να διερευνηθούν οι πηγές διάβρωσης τιτανίου στην περιεμφυτευματίτιδα τόσο όσον αφορά την πρωτογενή πρόληψη όσο και την θεραπεία. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας εργαστηριακής μελέτης είναι να διερευνηθεί εκτενώς η επίδραση των μηχανικών και χημικών μέσων απολύμανσης εμφυτευματικών επιφανειών από τιτάνιο οι οποίες χρησιμοποιούνται στην κλινική πράξη και είναι πιθανοί παράγοντες που μπορεί να συμβάλουν στην διάβρωση των εμφυτευμάτων, στη διάλυση του τιτανίου και την απώλεια κυτταροσυμβατότητας. Για την επίτευξη αυτού του σκοπού θα αξιολογήσουμε τους ακόλουθους ειδικούς στόχους:1) η διάλυση του τιτανίου (Titanium dissolution) από την επιφάνεια του εμφυτεύματος εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη μηχανική ή χημική επεξεργασία καθαρισμού και,2) η ιατρογενής «βλάβη» στη στιβάδα διοξειδίου του τιτανίου (Titanium dioxide passivation layer) παρεμποδίζει την κυτταροσυμβατότητά της προς τα οστεοβλαστικά κύτταρα. Τα ευρήματα από την προτεινόμενη εργασία θα ενημερώσουν καλύτερα την κλινική λήψη αποφάσεων για τις στρατηγικές θεραπείας περιεμφυτευματίτιδας. Υλικά και Μέθοδοι: H παρούσα εργαστηριακή μελέτη διενεργήθηκε από την 15η Αυγούστου του 2017 έως και την 14η Σεπτεμβρίου του 2023 στο Τμήμα Φυσιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστήμιου Αθηνών, σε συνεργασία με το Ερευνητικό Εργαστήριο Περιοδοντολογίας της Οδοντιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστήμιου Αθηνών και το Εργαστήριο Μεταφραστικής Περιοδοντολογίας (Translational Periodontal Research Lab) του Πανεπιστημίου Υγείας του Τέξας, Σαν Αντόνιο, ΗΠΑ. Στη μελέτη χρησιμοποιήθηκε ένα εργαστηριακό (in vitro) «οικολογικό» πειραματικό μοντέλο το οποίο βασίστηκε σε ανάλογα τιτανίου σε σχήμα δίσκου (διαμέτρου 10 χιλιοστών) καλυμμένα με μικροβιακή πλάκα ώστε να προσομοιωθεί εργαστηριακά η κατάσταση των οδοντικών εμφυτευμάτων υπό την επήρεια μικροβιακής πλάκας όπως συναντώνται κλινικά κατά τη διάρκεια της περιεμφυτευματίτιδας. Συνολικά χρησιμοποιήθηκαν 240 δίσκοι τιτανίου, οι οποίοι υποβλήθηκαν σε επιμόλυνση με ένα κλινικό δείγμα περι-εμφυτευματικής πλάκας υπό μορφή βιοϋμένίων (biofilm) πλήθους μικροοργανισμών. Στις πειραματικές ομάδες συμπεριλήφθηκαν κλινικά εφαρμοζόμενες μηχανικές και χημικές επεξεργασίες καθαρισμού επειδή η διάλυση του τιτανίου από την επιφάνεια του εμφυτεύματος εξαρτάται από την εφαρμοζόμενη επεξεργασία της επιφάνειας του βιοϋλικού. Στις ομάδες χημικών μέσων καθαρισμού συμπεριλήφθηκαν 1,25% υποχλωριώδες νάτριο (NaOCl) και 0,12% χλωρεξιδίνη (CLX). Στις ομάδες μηχανικών μέσων επεξεργασίας συμπεριλήφθηκαν περιστροφική βούρτσα από νάιλον (Nylon - Ny), περιστροφική βούρτσα τιτανίου (Titanium) και αποστειρωμένο νερό υπό πίεση με υδροβολή (WaterJet - WJ). Σε όλες τις ομάδες πραγματοποιήθηκε ανάλυση της αποτελεσματικότητας απομάκρυνσης του μικροβιακού βιοϋμενίου με χρώσεις ανοσοφθορισμού. Παράλληλα, η επίδραση κάθε επιφανειακής παρέμβασης καθαρισμού αξιολογήθηκε ως προς την επίδρασή της στις επιφανειακές αλλοιώσεις που οδηγούν σε αυξημένη έκλυση σωματιδίων τιτανίου από το εμφύτευμα. Η ανάλυση αυτή πραγματοποιήθηκε με τη χρήση τεχνητής διαδικασίας γήρανσης του τιτανίου μετά την εφαρμογή της παρέμβασης. Συγκεκριμένα, τα δείγματα βυθίστηκαν σε διάλυμα διάβρωσης που προσομοιάζει την επίδραση του υγρού σιέλου (MEM + 10% FBS) υπό αναερόβιες συνθήκες για 4 εβδομάδες. Ο προσδιορισμός της συγκέντρωσης του τιτανίου πραγματοποιήθηκε μέσω επαγωγικά συζευγμένης Φασματομετρίας μάζας (inductively coupled plasma mass spectrometry, ICP-MS). Στη δεύτερη φάση της έρευνας, η επίδραση των αλλαγών στην κυτταροσυμβατότητα των επιφανειών τιτανίου αξιολογήθηκε με πειράματα χημειοταξίας και οστεοβλαστικής κυτταρικής προσκόλλησης. Στην τρίτη και τελική φάση, η επίδραση των εκλυόμενων σωματιδίων τιτανίου από την επιφάνεια λόγω των αλλοιώσεων που προκλήθηκαν από τις εργασίες καθαρισμού αξιολογήθηκε ως προς την κυτταροτοξικότητα της με μέτρηση της γαλακτικής αφυδρογονάσης μετά από φαγοκυττάρωση των σωματιδίων. Στατιστική ανάλυση πραγματοποιήθηκε με ANOVA και σύγκριση ανά δύο των ομάδων της μελέτης πραγματοποιήθηκε με post-hoc tests προσαρμοσμένα για πολλαπλές δοκιμές (multiple testing). Αποτελέσματα: Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι τεχνικές απομάκρυνσης μικροβίων οι οποίες εξετάστηκαν, συνδέονταν πάντοτε με μειωμένη κυτταροσυμβατότητα σε σύγκριση με τις επιφάνειες ελέγχου. Ο καθαρισμός με αποστειρωμένο νερό υπό πίεση, επέδειξε στατιστικά σημαντικά μεγαλύτερη αφαίρεση βιοϋμενίου σε σχέση με όλες τις υπόλοιπες ομάδες) (ρ <0,05) και σχετιζόταν με τις υψηλότερες μετρήσεις ζωντανών κυττάρων ακολουθούμενος από τις επιφάνειες που είχαν υποστεί επεξεργασία με νάιλον. Η εφαρμογή χλωρεξιδίνης επέδειξε τον χαμηλότερο αριθμό ζωντανών κυττάρων και σημαντικά περισσότερων νεκρών κυττάρων σε σύγκριση με μάρτυρες (ρ <0,05) σύμφωνα με την τεκμηριωμένη κυτταροτοξικότητά της. Συμπεράσματα: Σκοπός της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν να διερευνηθεί εάν η απολύμανση της επιφάνειας εμφυτευμάτων επηρεάζει την διάλυση τιτανίου. Για πρώτη φορά δείξαμε ότι ο μηχανικός καθαρισμός της επιφάνειας του τιτανίου επηρεάζει την ατομική της σύνθεση. Επιπλέον δείξαμε ότι οι επιφανειακές αλλοιώσεις του τιτανίου σχετίζονται με μείωση της κυτταροσυμβατότητας του. Στο δεύτερο σκέλος ασχοληθήκαμε με την ερώτηση εάν οι επιφανειακές αλλοιώσεις οδηγούν σε αυξημένη έκλυση σωματιδίων τιτανίου από το εμφύτευμα. Το ερώτημα αυτό είναι αμιγώς κλινικό διότι τα ελεύθερα σωματίδια τιτανίου έχουν σχετιστεί με αναγνώριση από φαγοκύτταρα και έκλυση προφλεγμονωδών κυτταροκινών. Αποτελέσματα έδειξαν ότι όλες οι επεμβάσεις απολύμανσης της επιφανείας οδήγησαν σε τουλάχιστον πενταπλασιασμό της ποσότητας εκλυόμενου τιτανίου μετά από τις επεμβάσεις. Συγκεκριμένα η χρήση της βούρτσας τιτανίου η οποία ήταν και η επέμβαση με τη μεγαλύτερη σκληρότητα σχετιζόταν με την πιο αυξημένη έκλυση σωματιδίων τιτανίου. Το αποτέλεσμα αυτό είναι συμβατό με πιθανές αντίξοες βιολογικές επιδράσεις και μάλιστα επέδειξαν αυξημένο κυτταροτοξικότητα των ινοβλαστών μετά από 24 ώρες διέγερσης με τιτάνιο. Είναι σημαντικό ότι η παρούσα έρευνα υπογραμμίζει την ανάγκη για πολύπλευρη αξιολόγηση των παραγόντων θεραπείας εμφυτευμάτων μέσω του φάσματος της επιλεκτικής κυτταροτοξικότητας και της βιοαποικοδόμησης. Συνοπτικά, η σημασία των ευρημάτων σχετικά με την κυτταροτοξικότητα των σωματιδίων τιτανίου που προκύπτουν από τη μηχανικής θεραπεία εμφυτευμάτων είναι υψίστης σημασίας λαμβάνοντας υπόψη τις υψηλές εκτιμήσεις επιπολασμού της περι-εμφυτευματίτιδας παγκοσμίως και την έλλειψη αποτελεσματικής θεραπευτικής προσέγγισης. Ο στόχος της έρευνας περιεμφυτευτίτιδας θα πρέπει να είναι ο εντοπισμός των θεραπειών που απομακρύνουν αποτελεσματικά τη μικροβιακή πλάκα από εμφυτεύματα διατηρώντας παράλληλα τις ηλεκτροχημικές ιδιότητες του τιτανίου για να αποφευχθεί η επιτάχυνση της διάλυσης τιτανίου στους ιστούς περι-εμφυτεύματος και να αποφευχθεί η κυτταροτοξικότητα τους.