Зубные имплантаты могут создавать условия для длительного воспаления, при котором организм постепенно теряет костную ткань вокруг них. Исследователи обнаружили, что в этом процессе участвует титан, из которого изготавливают имплантаты — его микроскопические частицы способны нарушать работу иммунных клеток и мешать им уничтожать бактерии.
Периимплантит — это хроническое воспалительное заболевание мягких и костных тканей вокруг зубного имплантата. Он развивается у 10—20% людей с зубными имплантатами. Это серьезная инфекция, которая повреждает окружающую челюстную кость и может угрожать устойчивости имплантата. Новая работа ученых Ратгерского университета помогает объяснить, почему антибиотики, которые применяют при инфекциях вокруг естественных зубов, часто не справляются с этим заболеванием.
Исследование изучили образцы тканей человека и человеческие иммунные клетки в лаборатории, а также провели эксперименты на генетически модифицированных мышах. Они выяснили, что бактериальные сообщества образуют кислые биопленки, постепенно повреждающие титан. По мере коррозии металл высвобождает микроскопические частицы, которые попадают в окружающие ткани.
Каждая такая частица меньше эритроцита, но со временем их могут высвобождаться миллиарды. Дополнительным источником частиц может стать профессиональная чистка зубов — некоторые инструменты способны царапать и повреждать титановую поверхность имплантата. Ученые предположили, что частицы титана могут объяснять, почему антибиотики хуже справляются с инфекциями вокруг имплантатов, чем с инфекциями вокруг естественных зубов. Обе проблемы начинаются с одних и тех же типов бактерий в полости рта, но реагируют на лечение по-разному.
При пародонтите, который поражает ткани вокруг естественных зубов, антибиотики в сочетании с обычной профессиональной чисткой могут устранить инфекцию. При периимплантите те же препараты помогают менее чем в половине случаев. Даже после лечения окружающая имплантат кость иногда продолжает разрушаться.
В течение последних двух десятилетий команда Ратгерского университета в основном искали причину этой разницы в самих бактериях. Они решили проверить, не влияет ли на течение заболевания материал имплантата. Попадая в ткани десны, частицы титана связывают липополисахарид —бактериальный токсин, который покрывает их поверхность. В результате образуется сочетание, которое иммунная система воспринимает как крупную чужеродную мишень.
Макрофаги — иммунные клетки, поглощающие и уничтожающие бактерии, пытаются захватить эти частицы. Однако переварить титан они не могут. Вместо того чтобы завершить свою работу, клетки остаются в состоянии продолжительного чрезмерного воспаления. Макрофаги начинают вырабатывать большое количество воспалительных сигнальных молекул, в том числе интерлейкина-1 бета. Этот белок участвует в воспалительных процессах, связанных также с ревматоидным артритом и болезнью Альцгеймера.
Продолжительное воспаление постепенно разрушает кость, которая поддерживает зубной имплантат. Одновременно макрофаги хуже справляются со своей основной задачей — уничтожением бактерий, запустивших инфекцию. Лабораторные эксперименты показали масштаб этого нарушения. Макрофаги, подвергшиеся воздействию частиц титана, поглощали менее половины того количества бактерий, которое поглощали иммунные клетки без такого воздействия.
«Эти частицы — маленькие магниты, которые притягивают бактериальный токсин. Они захватывают иммунную систему, не позволяя ей избавляться от бактерий. Получается идеальный шторм, который бросает вызов антибиотикам», — отметил Георгиос Коцакис, ведущий автор исследования.
После изучения воздействия частиц титана на иммунитет исследователи попытались определить молекулярный механизм, который поддерживает разрушительное воспаление. Они обнаружили, что в процессе участвует TRPC1 — кальциевый канал в мембранах макрофагов. Он помогает запускать воспалительную реакцию в ответ на сочетание частиц титана и бактериальных токсинов.
Чтобы проверить значение этого канала, ученые использовали генетически модифицированных мышей, у которых отсутствовал TRPC1. Когда животных подвергали воздействию той же комбинации частиц титана и бактерий, их иммунная система работала эффективнее.
У мышей образовывались значительно меньшие абсцессы, снижалась выработка воспалительных сигнальных молекул, а иммунные клетки лучше справлялись с уничтожением бактерий. Отсутствие канала предотвращало разрушительный процесс, который наблюдали у животных с TRPC1.
Результаты этого исследования указывают на возможное новое направление лечения периимплантита. Вместо того чтобы полагаться исключительно на антибиотики, в будущем можно будет воздействовать на механизм, из-за которого иммунная система поддерживает воспаление.
Ранее ученые выяснили, что несладкий клюквенный сок может замедлять рост зубного налета и защищать эмаль.
