Внимание! Статья адресована врачам-специалистам

Bekjanova O.E., Zaitkhanov A.A.

Tashkent State Dental Institute, Uzbekistan

The role of oxidative stress in complications of dental implantation

Резюме. В настоящее время в качестве альтернативы утраченных зубов широко используются зубные имплантаты, однако существуют факторы, оказывающие отрицательное влияние на их клиническую эффективность. Периимплантит – это патология тканей, окружающих зубной имплантат, и основная причина утраты имплантата. Патогенез периимплантита сходен с заболеваниями пародонта, обе патологии характеризуются воспалением, повреждением и деструкцией мягких и костных тканей. В норме активные формы кислорода (АФК) участвуют в поддержании гомеостаза клеток, тканей и передаче сигналов, но чрезмерное накопление АФК приводит к окислительному стрессу, который вызывает повреждение клеток и разрушение тканей; антиоксиданты противодействуют АФК, защищая ткани от разрушительного воздействия АФК. Проанализированы отдельные аспекты развития воспалительных реакций при периимплантите, а также роли окислительного стресса в их развитии и подавления остеоинтеграции.

Ключевые слова: дентальная имплантация, периимплантит, мукозит, активные формы кислорода, бактериальная пленка.

Медицинские новости. – 2022. – №8. – С. 18–20.

Summary. Currently, dental implants are widely used as an alternative to lost teeth, but there are factors that have a negative impact on their clinical effectiveness. Peri-implantitis is a pathology of the tissues surrounding a dental implant and is the main cause of implant loss. The pathogenesis of peri-implantitis is similar to periodontal disease, both pathologies are characterized by inflammation, damage and destruction of soft and bone tissues. Normally, reactive oxygen species (ROS) are involved in maintaining cell and tissue homeostasis and signaling, but excessive accumulation of ROS leads to oxidative stress, which causes cell damage and tissue destruction; antioxidants counteract ROS by protecting tissues from the damaging effects of ROS. The review analyzes certain aspects of the development of inflammatory reactions in peri-implantitis, as well as the role of oxidative stress in their development and suppression of osseointegration.

Keywords: dental implantation, peri-implantitis, mucositis, reactive oxygen species, bacterial film.

Meditsinskie novosti. – 2022. – N8. – P. 18–20.

Зубные имплантаты – это проверенная альтернатива утраченных зубов. Они способны в течение длительного времени поддерживать зубные протезы [1, 51]. Однако существуют факторы, способные препятствовать их остеоинтеграции или снижать эффективность использования. Наиболее серьезными осложнениями зубных имплантатов являются периимплатный мукозит (ПМ) и периимплантит (ПИ) [7, 11, 38].

ПИ – это воспаление, возникшее на уровне слизистой оболочки вокруг имплантата [8], его характеризует кровотечение, отек, а главное – отсутствие потери костной массы. ПИ – это патологический процесс, при котором наряду с воспалением перимплантных тканей наблюдается прогрессирующая потеря кости, поддерживающей имплантат [3–5].

В настоящее время проводятся многоплановые исследования, посвященные анализу распространенности и факторам риска ПИ. Показано, что распространенность ПИ в популяции оставляет 7%. При этом наиболее значительными факторами риска признаются курение, диабет и заболевания [13]. В другом ретроспективным клиническим исследованием Кребса было установлено, что частота ПИ через 17 лет после установки составляет 7,9–13,2% [28]. Важнейший вывод состоит в том, что отсутствие остеоинтеграции – это не реакция на инородное тело, а последствия бактериальной колонизации [51]. В ретроспективном исследовании 186 имплантатов, установленных между с 2012 до 2017 годом, нашли 9 с неудавшейся остеоинтеграцией; факторами неудачной остеоинтеграции авторы считали курение, заболевания пародонта в анамнезе и остеопороз [29].

В данной публикации провели оценку связи окислительного стресса (ОС) и клинических состояний, способствующих развитию ПИ и нарушению остео-интеграции дентальных имплантатов.

Наиболее известными факторами риска ПИ являются заболевания пародонта (основной фактор риска), низкая гигиена полости рта, бактериальный налет, окклюзионная перегрузка, а также сахарный диабет и курение. Имеются данные о связи ПИ с генетическими полиморфизмами. Обнаружены высокие концентрации активных форм кислорода (АФК) и высокие уровни экспрессии митохондриальных генов, связанных с продукцией продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ), что подтверждает высокое присутствие этих маркеров в периимплантитной ткани. Доказана их роль как сигнальных молекул [18, 32, 36].

При низкой гигиене полости рта и курении риск ПИ возрастает в три раза [30, 43]. Показано, что развитие ПИ ассоциировано с повышенным количеством пародонтопатогенов Aggregatibacter actinomycetemcomitans, Prevotella nigrescens и P. intermedia [10]. Эти данные согласуются с тем фактом, что распространенность ПИ в 2,29 раза выше у пациентов с пародонтитом [17]. Доказан высокий риск ПИ при пародонтите с карманами глубиной 6 мм [12]. Даже при отсутствии пародонтита бактериальная колонизация имплантатов происходит в течение 30 минут после установки [19]. Можно предположить, что ПИ инициировано бактериальной инвазией, но в отличии от пародонтита, при котором наблюдается системное поражение, при ПИ это происходит на имплантатах. При этом ПИ ассоциирован с такими системными и местными факторами, как низкая гигиена полости рта, курение и/или гипергликемия. Развитие ПИ происходит по нелинейному и ускоренному шаблону, что объясняется участием в возникновении патологии эпигенетических факторов, детерминирующих генетические полиморфизмы, вызывающих подавление остеогенеза и сверхэкспрессию генов, активирующих остеокластогенез [33]. Таким образом, ПИ обусловлен не только бактериальной инвазией, но местными и системными факторами, присутствующими в организме.

ПИ и пародонтит объединяет деструкция мягких тканей, воспаление и разрушение костей. В условиях бактериальной инвазии пролиферация клеток и передача межклеточных сигналов в значительной степени регулируется АФК. Их избыточная выработка чревата окислительным стрессом, принимающим активное участие в повреждении клеток и разрушении тканей пародонта. В настоящее время доказано, что свободные радикалы и АФК причастны к заболеваниям полости рта, особенно пародонта, однако их роль в ПИ остается неясной [2, 41].

ОС развивается при смещении антиоксидантного баланса в сторону прооксидантных агентов, когда активность антиоксидантов становится недостаточной для подавления продуктов ПОЛ. ОС приводит к повреждению биомолекул и способствует гибели клеток. Дисбаланс ПОЛ – АОС клинически значим при воспалительных заболевания пародонта [20, 25, 47, 54].

Свободные радикалы (АФК) являются продуктами клеточного метаболизма и регулируются системой антиоксидантной защиты. К ним относятся супероксидный и гидроксильный радикалы и нерадикальные формы кислорода (перекись водорода, синглет кислород, пероксинитрит) [16, 48, 50]. Свободные радикалы – нестабильные атомы и молекулы с неполной электронной оболочкой, способные вызвать структурные и функциональные изменения в биомолекулах и повреждение клеток. Их выработка резко возрастает при воспалении и воздействии неблагоприятных факторов (табачный дым и радиация). Во время воспалительных процессов макрофаги генерируют большое количество свободных радикалов, вызывающих повреждение большинства биомолекулы (липиды, углеводы, белки и нуклеиновые кислоты). Под действием свободных радикалов также увеличиваются выработка провоспалительных цитокинов, фактор некроза опухоли, интерлейкины-1 и -6 [48]. Основной мишенью свободных радикалов являются клеточные мембраны, состоящие из полиненасыщенных жирных кислот, которые под действием свободных радикалов превращаются в продукты перекисного окисления липидов (ПОЛ) [34]. Этот процесс приводит к образованию многочисленных субпродуктов, таких как малоновый диальдегид (МДА) – высокотоксичной молекулы, разрушающей мембраны клеток и увеличивающей ОС. МДА является индикатором уровня окислительного стресса [26]. Известно, что его уровни возрастают в жидкостях ротовой полости при заболеваниях пародонта и ПИ [17, 39, 48].

Другой важный биомаркер окислительного стресса – миелопероксидаза (МПО), воспалительный и окислительный фермент с антимикробной активностью, который катализирует превращение перекиси водорода (H2O2) в хлорноватистую кислоту в нейтрофилах. MПO – это потенциальный окислитель, участвует в защите хозяина от микроорганизмов, играет важную роль в воспалительных заболеваниях [41, 52]. Она связана с воспалением тканей пародонта, ее уровни повышаются в слюне, десневой жидкости и тканях, окружающих зубные имплантаты при ПИ [31].

АФК способствует увеличению продуктов неферментативного гликирования (AGE) [46]. Имеются сообщения о высоких концентрациях AGE при ПИ и пародонтите. [37, 39]. Таким образом, уровни свободных радикалов, АФК, МДА, AGEs и МПО увеличиваются в жидкостях полости рта у пациентов с пародонтитом и ПИ [23, 31].

ОС также сопровождает процесс установки и остеоинтеграции зубных имплантатов. Остеоинтеграция – это процесс, организационного и оперативного взаимодействия с костными тканями и поверхностью имплантата [45]. Воспаление после установки имплантатов ассоциировано с процессами ПОЛ – ОС, увеличением интерлейкинов и цитокинов [15, 45]. Другим механизмом активации ОС после имплантации может быть коррозия имплантата и асептическое воспаление периимплантных тканей [49].

ОС возникает также в процессе биотрибокоррозии (повреждения материала корпуса титанового сплава в результате одновременных действий химических, механических (износ) и электромеханических (коррозионных) факторов) [9]. Процесс формирования бактериальной биопленки начинается с первичных бактерий, адгезировавшихся на гликопротеины мягких (десна) и твердых (эмаль) тканей или реставрационных конструкций (имплантаты). Затем первичные бактерии (Streptococcus: mutans, sanguinis, oralis, gordonii, Actinomyces naeslundii, Fusobacterium nucleatum и Streptococcus mitis) после адгезии в слой гликопротеинов (муцин) образуют матрицу, состоящую из воды, нуклеиновых кислот, гликопротеинов и полисахаридов [6, 21]. В результате чего на поверхности имплантата формируется бактериальная пленка [44, 53]. При инвазии вглубь и формировании анаэробных условий происходят фенотипические изменения и образуется биопленка из пародонтопатогенов, что приводит к продукции АФК в ткани вокруг имплантата [43]. Эти бактерии способны продуцировать эндотоксины. При переваривании углеводов бактерии биопленки выделяют молочную кислоту, а снижение pH среды приводит к нарушению слоя TiO2 с последующей коррозией дентального имплантата. Доказано, что частицы Ti способны изменять функции митохондрий и приводить к увеличению АФК в тканях вокруг имплантата [42]. АФК инициируют воспалительную реакцию и разрушение тканей, окружающих дентальный имплантат. Ионы Ti мигрируют в ткани в результате коррозии имплантата. Эта серия событий приводит к возникновению ретро-отрицательного цикла, нарушающего гомеостаз между тканями, окружающими зубные имплантаты, и их поверхностью.

В связи со значительной ролью процессов липопероксикации в патогенезе ПИ важно определить место антиоксидантной терапии в их лечении и профилактике. Антиоксидант – вещество, способное защищать клетки и ДНК от повреждений, вызванных свободными радикалами. Антиоксиданты широко используются при терапии хронических и системных заболеваний, в том числе заболеваний полости рта [14]. Экспериментально доказана их эффективность при воспалительных процессах полости рта, при этом они защищают ткани пародонта, нейтрализуя АФК [27]. Антиоксиданты способны предотвратить или купировать ПИ. Так, в экспериментальном исследовании показано, что гидрогель, содержащий нитроксильные радикалы, уменьшает присутствие АФК и ингибирует H2O2 и перекисное окисление липидов на экспериментальной модели крысы с ПИ. Такой гель может быть основой терапии, направленной на снижение воспалительных реакций и эффектов, связанных с приимплантитом [35]. Однако роль окислительного стресса и применения антиоксидантной терапии ПИ требует дополнительных экспериментальных и клинических исследований.

Заключение

ОС – один из возможных механизмов развития ПИ, однако применение антиоксидантов для улучшения остеоинтеграции или профилактики ПИ требует дополнительных исследований. При этом развитие ОС в периимплантной зоне может быть вызвано всеми возможными проанализированными факторами риска возникновения ПИ и неизбежно сопровождает процесс воспаления. Развитие ПИ способно быть инициировано молочной кислотой, выделяемой микроорганизмами, обсеменяющими периимплантную зону, способной вызвать коррозию поверхности зубного имплантата, а также другими факторами, такими как пародонтит, курение и перегрузки, приводящие к развитию воспаления вокруг зубных имплантатов и разрушению альвелярной кости. Повреждение слоя TiO2 способствует коррозии поверхности имплантата, что сопровождается выделением частиц Ti, которые, проникая в окружающие ткани, вызывают их повреждение и/или загрязнение, инициируют воспаление, препятствующее остеоинтеграции имплантата.

Нелишне отметить, что клиницисты должны проявлять осторожность на каждом этапе имплантации, осуществлять индивидуальный анализ каждого случая и принимать индивидуальное решение, базирующееся на обоснованных научных данных для предотвращения неправильного лечения и повреждения тканей. До установки имплантатов необходим тщательный анализ истории болезни, изучение состояния полости рта пациента, анализ и оценка ключевых факторов риска, способных повлиять на процесс остеоинтеграции.

Л И Т Е Р А Т У Р А

1. Бекжанова О., Заитханов А. // Медицина и инновации. – 2021. – Т.1, №3. – С.283–289.

2. Быков И.М., Севостьянов И.А., Швец О.В. [и др.] // Кубанский науч. мед. вестник. – 2018. – Т.25, №5. – С.22–27. doi: 10.25207/1608-6228-2018-25-5-22-27

3. Дыгов Э.А. Эффективность лечения и профилактики заболеваний периимплантной зоны у ппациентов с протетическими конструкциями: Автореф. дис. … канд. мед. наук. – Волгоград, 2016. – 25 с.

4. Ешиев А.М., Алиев А.М. // Современные проблемы науки и образования. – 2017. – №2. – С.65–68.

5. Михальченко Д.В., Яковлев А.Т., Бадрак Е.Ю., Михальченко А.В. // Волгоградский науч.-мед. журнал. – 2015. – №4. – С.15–19.

6. Прогнозированный риск развития осложнений дентальной имплантации / О.Е. Бекжанова, А.А. Заитханов, М.Т. Копбаева [и др.] // Актуальные проблемы стоматологии детского возраста и ортодонтии: Сборник научных статей Х региональной научно-практической конференции с международным участием по детской стоматологии, Хабаровск / Под ред. А.А. Антоновой. – Хабаровск, 2020. – С.18–20.

7. Сирак С.В., Щетинин Е.В., Дыгов Э.А. // Кубанский науч. мед. вестник. – 2016. – №4 (159). – С.110–114.

8. Academy Report: PM and Peri-implantitis: A Current Understanding of Their Diagnoses and Clinical Implications // J. Periodontol. – 2013. – Vol.84. – P.436–443. doi: 10.1902/jop.2013.134001

9. Affatato S., Grillini L. Topography in bio-tribocorrosion. In BioTribo corrosion in Biomaterials and Medical Implants / Ed. Y. Yan. – Woodhead Publishing, 2013. https://doi.org/10.1533/9780857098603.1. – P.1– 22a.

10. Bekjanova O.Y., Zaitkhanov A.A., Kurbanova Z.F. // The 9 th International scientific and practical conference «Innovations and prospects of world science». – Vancouver, Canada, 2022. – 724 p.

11. Caton J.G., Armitage G., Berglundh T., et al. // J. Clin. Periodontol. – 2018. – Vol.45. – S1–S8.

12. Cho-Yan Lee J., Mattheos N., Nixon K.C., Ivanovski S. // Clin. Oral. Implants Res. – 2012. – Vol.23, N3. – P.325–333.

13. Dreyer H., Grischke J., Tiede C., et al. // J. Periodontal. Res. – 2018. – Vol.53, N5. – P.657–681.

14. Esquivel-Chirino C., Esquivel-Soto J., Antonio J., et al. // Eur. J. Dental Oral Health. – 2021. – Vol.2, Iss.1. – Р.9.

16. Fernandez-Sanchez A., Madrigal-Santillan E., Bautista M., et al. // Int. J. Mol. Sci. – 2011. – N12. – P.3117–3132.

17. Ferreira S.D., Martins C.C., Amaral S.A., et al. // J. Dent. – 2018. – Vol.79. – P.1–10.

18. Ferroni L., Gardin C., Dolkart O., et al. // Sci. Rep. – 2018. – N8. – P.5108.

19. Furst M.M., Salvi G.E., Lang N.P., Persson G.R. // Clin. Oral Implants Res. – 2007. – N18. – P.501–508.

20. Gayosso-Islas E., Snchez-Moreno C., Valadez-Vega C., et al. Protective Effect of Silymarin on Liver Damage by Xenobiotics / Oxidative Stress and Chronic Degenerative Diseases – A Role for Antioxidants. – 2013. https://dx.doi.org/10.5772/51502

21. Ge J., Catt D.M., Gregory R.L. // Infect. Immun. – 2004. – Vol.72. – P.6748–6752.

22. Ghallab N.A. // Arch. Oral Biology. – 2018. – Vol.87. – P.115–124.

23. Gomes A.M., Douglas-de-Oliveira D.W., Oliveira Costa F. // Arch. Oral Biol. – 2018. – Vol.96. – P.216–222.

24. Guo M., Liu L., Zhang, J., Liu M. // West Indian Med. J. – 2015. – Vol.64. – P.419–423.

25. Gutteridge J.M.C., Halliwell B. // Biochem. Biophys. Res. Commun. – 2018. – Vol.502. – P.183–186.

26. Jazi M.M., H.R.S.P.R., Mirmiran F. // J. Dentistry. – 2015. – N12. – P.340–346.

27. Kaur G., Kathariya R., Bansal S., Singh A., Shahakar D. // J. Food Drug Anal. – 2016. – N24. – P.239–246.

28. Krebs M., Kesar N., Begic A., et al. // Clin. Implant. Dent. Relat. Res. – 2019. – Vol.21, N6. – P.1116–1123.

29. Krisam J., Ott L., Schmitz S., et al. // BMC Oral Health. – 2019. – N19. – P.208.

30. Lin C.Y., Chen Z., Pan W.L., Wang H.L. // J. Oral Maxillofac Implants. – 2020. – N35. – P.52–62.

31. Liskmann S., Vihalemm T., Salum O., et al. // Clin. Oral Implants Res. – 2007. – N18. – P.27–33.

32. Mijiritsky E., Ferroni L., Gardin C., et al. // J. Clin. Med. – 2020. – N9. – P.38. doi: 10.3390/jcm9010038

33. Monje A., Insua A., Wang H.-L. // J. Clin. Med. – 2019. – Vol.8, N2. – P.279.

34. Nazaryan R., Kryvenko L. // Interv. Med. Appl. Sci. – 2017. – N9. – P.199–203. doi: 10.1556/1646.9.2017.32

35. Ozawa R., Saita M., Sakaue S., et al. // Acta Biomaterialia. – 2020. doi:https://doi.org/10.1016/j.actbio.2020.04.003

36. Pais E.S., Slavescu D. // Ultrastruct. Pathol. – 2016. – Vol.40, N4. – P.171– 175.

37. Pietropaoli D., Monaco A., Del Pinto R., et al. // Int. J. Immunopathol. Pharmacol. – 2012. – N25. – P.9–17. doi: 10.1177/039463201202500102

38. Pohodenko-Chudakova I.O., Karsuk Yu.V. // Stomatologist. – 2019. – N1 (32) – P.38–43.

39. Ramzan H.S. // Dentistry. – 2013. – N4. – P.179. doi: 10.4172/2161-1122.1000179

40. Sahrmann P., Gilli F., Wiedemeier D.B., et al. // Microorganisms. – 2020. – N8. – P.661.

41. Sanchez-Siles M., Lucas-Azorin J., Salazar-Sanchez N., Carbonell-Meseguer L., Camacho-Alonso F. // Clin. Implant Dent. Relat. Res. – 2016. – N18. – P.1015–1022. doi: 10.1111/cid.12367

42. Schwartz-Arad D., Mijiritsky E., Penarrocha M., et al. // Materials (Basel). – 2019. – Vol.12, N12. – P.2036. doi: 10.3390/ma12122036

43. Schwarz F., Derks J., Monje A., Wang H.-L. // J. Periodontol. – 2018. – Vol.89. – S267–S290. doi: 10.1002/jper.16-0350

44. Souza J.C., Henriques M., Oliveira R., et al. // J. Dent. Res. – 2010. – Vol.89. – P.1470–1475. doi: 10.1177/0022034510378428

45. Suarez-Lopez Del Amo F., Garaicoa-Pazmino C., Fretwurst T., Castilho R.M., Squarize C.H. // Clin. Oral Implants Res. – 2018. – Vol.29, N11. – P.1085–1100. doi: 10.1111/clr.13372

46. Topkas E., Keith P., Dimeski G., Cooper-White J., Punyadeera C. // Clin. Chim. Acta. – 2012. – Vol.413. – P.1066–1070. doi: 10.1016/j.cca.2012.02.020

47. Tothova L., Celec P. // Front Physiol. – 2017. – N8. – P.1055. doi: 10.3389/fphys.2017.01055

48. Trivedi S., Lal N. // J. Oral Biol. Craniofac. Res. – 2017. – N7. – P.54–57. doi: 10.1016/j.jobcr.2016.08.001

49. Tsaryk R., Kalbacova M., Hempel U., et al. // Biomaterials. – 2007. – N28. – P.806–813. doi: 10.1016/j.biomaterials.2006.09.033.813

50. Tunez I., Feijoo M., Huerta G., et al. // Curr. Med. Res. Opin. – 2007. – N23. – P.1259–1267. doi: 10.1185/030079907X187955

51. Turkyilmaz I., Tozum T.F. // Implant Dent. – 2015. – N24. – P.620–624.

52. Van der Veen B.S., de Winther M.P., Heeringa P. // Antioxid Redox Signal. – 2009. – N11. – P.2899–2937. doi: 10.1089/ars.2009.2538

53. Vinogradov A.M., Winston M., Rupp C.J., Stoodley P. // Biofilms. – 2004. – N1. – P.49–56. doi: 10.1017/s1479050503001078

54. Zukowski P., Maciejczyk M., Waszkiel D. // Arch. Oral Biol. – 2018. – Vol.92. – P.8–17. doi: 10.1016/j.archoralbio.2018.04.018

Медицинские новости. – 2022. – №8. – С. 18-20.

Внимание! Статья адресована врачам-специалистам. Перепечатка данной статьи или её фрагментов в Интернете без гиперссылки на первоисточник рассматривается как нарушение авторских прав.