Почему антибиотики не всегда помогают при воспалении вокруг импланта

Зубные импланты дали десяткам миллионов людей то, чего не могли дать съёмные протезы: полный ряд фиксированных и полноценно функционирующих зубов. К сожалению, у 10–20% пациентов с имплантами со временем развивается агрессивная инфекция костной ткани челюсти — периимплантит. Обычно антибиотики не помогают остановить инфекцию, и до недавнего времени исследователи не понимали, почему это происходит.

Недавнее исследование, опубликованное в PNAS Nexus учёными из Школы стоматологической медицины Ратгерского университета, показало, что бактерии могут разрушать поверхность имплантов, из-за чего те выделяют микроскопические частицы титана в окружающие ткани. Эти частицы нарушают работу иммунных клеток, которые должны бороться с инфекцией, и удерживают их в состоянии воспаления, разрушающего костную ткань челюсти, которую они должны защищать.

Работая с образцами тканей человека, культурами человеческих иммунных клеток и генетически модифицированной моделью мышей, команда определила конкретный кальциевый канал в макрофагах — иммунных клетках, которые поглощают бактерии. Именно этот канал активируется частицами титана. Когда у мышей его отключали, заболевание не развивалось. Этот результат стал первой убедительной мишенью для лекарственной терапии состояния, которое затрагивает до каждого пятого пациента с имплантами и обходится мировой системе здравоохранения более чем в миллиард долларов в год.

«Впервые мы показали, почему антибиотики, которые работают вокруг естественных зубов, не работают вокруг имплантов», — сказал Георгиос Котсакис, старший автор исследования и помощник декана по клиническим исследованиям в стоматологической школе. «Теперь, когда мы знаем причину, мы можем начать разрабатывать терапевтические подходы».

Почему импланты ведут себя иначе, чем зубы

Периимплантит долгое время оставался загадкой, потому что поначалу он похож на заболевание вокруг естественных зубов — пародонтит, который начинается с участия тех же бактерий полости рта. У пациентов с собственными зубами антибиотики и регулярная профессиональная чистка помогают справиться с инфекцией. У пациентов с имплантами те же препараты против тех же бактерий оказываются успешными менее чем в половине случаев, а костная ткань под имплантом продолжает разрушаться.

Большинство исследований за последние 20 лет были сосредоточены на бактериях. Лаборатория Котсакиса пошла другим путём и начала изучать сами импланты. Бактерии, живущие на поверхности импланта, формируют кислые биоплёнки, которые постепенно разрушают титан и высвобождают миллиарды частиц меньше эритроцита. Такое же высвобождение частиц может происходить и во время обычной профессиональной чистки, особенно если используются инструменты, которые стоматологи обычно применяют для обработки естественных зубов.

Внутри десны эти частицы покрываются бактериальным токсином — липополисахаридом. Для иммунной системы они начинают выглядеть как огромные, неперевариваемые бактерии. Макрофаги, разновидность белых кровяных клеток, которые окружают и уничтожают микроорганизмы, поглощают их, но не могут переварить металл. В результате клетки застревают в гипервоспалительном состоянии и начинают выделять сигнальные молекулы, включая интерлейкин-1 бета — воспалительный белок, который также связывают с ревматоидным артритом и болезнью Альцгеймера.

Как частицы титана нарушают работу иммунитета

Это воспаление разрушает костную ткань. Более того, иммунные клетки теряют способность справляться с исходной инфекцией. В лаборатории макрофаги, подвергшиеся воздействию частиц титана, поглощали менее половины количества бактерий по сравнению с клетками, которые не контактировали с такими частицами.

«Эти частицы — словно маленькие магниты, которые притягивают бактериальный токсин и нарушают работу иммунной системы, не позволяя ей очищать ткани от бактерий», — сказал Котсакис. «Возникает идеальный шторм, с которым антибиотики не справляются».

Команда проследила этот каскад до кальциевого канала TRPC1 — специализированной порообразующей белковой структуры в клеточных мембранах. У мышей, генетически лишённых этого канала, иммунные клетки нормально справлялись с тем же воздействием титана и бактерий: абсцессы были значительно меньше, уровень воспалительных цитокинов снижался, а способность очищать ткани от бактерий восстанавливалась.

Новые направления лечения и более безопасная чистка

Сейчас группа Котсакиса тестирует лекарственные кандидаты, которые воздействуют на тот же путь в человеческих клетках.

Для людей, у которых уже установлены импланты, наиболее полезным выводом может оказаться менее заметная, но практическая деталь. Самый сильный известный защитный фактор — регулярная профессиональная чистка, но важно, каким именно способом она проводится. Примерно до последнего десятилетия многие стоматологи очищали импланты металлическими скейлерами, которые используются для естественных зубов. Однако лаборатория Ратгерского университета и другие исследователи показали, что такой метод сам по себе может повреждать имплант, вызывать коррозию и ускорять развитие заболевания. Сейчас стандартом считаются неабразивные методы обработки.

Источник — medicalxpress.com