АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ВЗГЛЯДОВ НА ПРОЦЕССЫ ИНТЕГРАЦИИ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ В КОСТНУЮ ТКАНЬ

Муллоджанов Г.Э., Ашуров Г.Г.

АНАЛИЗ СОВРЕМЕННЫХ ВЗГЛЯДОВ НА ПРОЦЕССЫ ИНТЕГРАЦИИ ДЕНТАЛЬНЫХ ИМПЛАНТАТОВ В КОСТНУЮ ТКАНЬ

Кафедра терапевтической стоматологии ГОУ ИПОвСЗ РТ

Mullodzhanov G.E., Ashurov G.G.

ANALYSIS OF MODERN LOOK AT PROCESSES OF THE INTEGRATION OF DENTAL IMPLANTS IN BONE TISSUES

Department of therapeutically dentistry of the State Education Establishment “Institute of Postgraduate Education in Health Sphere of Republic of Tajikistan”

Аннотация

Настоящее сообщение посвящено анализу современных взглядов на процессы интеграции дентальных имплантатов в костную ткань, в том числе при модификации их поверхности. Анализ показал, что за последнее время взгляды иссле­дователей на процессы, протекающие в области контакта «имплантат-костная ткань», претерпели разительные и прин­ципиально важные изменения. Эти изменения в значительной мере явились результатом развития научных технологий в биологии и фундаментальной медицине и их внедрения в практику научных исследований по проблемам стоматологии. Изменения во взглядах на природу процессов, протекающих в системах организма, живых тканях, и на их взаимоотно­шения с объектами костной материи происходят столь быстро, что уже в течение 1-2 лет мы можем наблюдать появление новых концепций и новых парадигм, опровергающих наши теперь уже устаревшие представления и заставляющие нас пересматривать то, что было привычной и хорошо заученной истиной. Сказанное выше не в меньшей степени относится и к проблеме интеграции дентальных имплантатов в костную ткань. Интеграция дентального имплантата в прилежащую костную ткань представляет собой процесс его включения во взаимодействие, при котором не наступает эффекта от­торжения. Дентальный имплантат целенаправленно вводится в систему, в которой, являясь по сути мертвым телом, он сосуществует с живым субстратом костной ткани и берет на себя функциональную нагрузку, соответствующую целевому назначению замещенного им зуба.

Ключевые слова: дентальный имплантат, костная ткань, остеоинтеграция, фибрин, фибронектин, макрофаг

This communication devoted to the analysis of modem views on the process of integration of dental implants into bone tissue, including the modification of their surface. The analysis showed that in recent years the views of researchers on the processes taking place in the area of contact «implant-bone tissue», have undergone striking and fundamentally important changes. These changes to a large extent arose from the development of scientific technology in fundamental biology and medicine, and their practical application scientific research in stomatology problems. Changes in views on the nature of the processes occurring in of organism systems, living tissues, and their relationships with objects of bone matter is so rapid that we can have 1-2 years to observe the emergence of new concepts and new paradigms to refute our now obsolete submission and forcing us to reconsider what was familiar and well a learned truth. What was said above is no less true of the problem of the integration of dental implants into bone tissue. The integration of the dental implant in the adjacent bone tissue is a process of inclusion in the interaction, which does not occur effect of rejection. A dental implant is intentionally introduced into a system in which, as a matter of fact a dead body, it coexists with the living bone and the substrate takes on the functional load corresponding to the intended purpose of substituted tooth.

Key words: dental implant, bone tissue, osseointegration, fibrin, fibronectin, macrophage

С точки зрения биологии интеграцию ден­тального имплантата в тканевую среду следует рассматривать, как динамический процесс взаи­модействия живого и мертвого, при котором на уровне локальных обменных процессов достига­ется равновесие компенсаторно-приспособитель­ных процессов и комплекса гомеостатических ре­акций, процессов ассимиляции и диссимиляции, делающих возможным существование системы мертвое-живое, как единого целого. Процессы ассимиляции и диссимиляции, или самообнов­ления, протекают при участии металлопротеаз [13], а также щелочной и кислой фосфатаз, ак­тивность которых коррелирует с интенсивностью процессов самообновления в тканевых элементах периимплантационной зоны [16].

Интенсивность процессов самообновления, далее подчеркивают авторы, со временем по­степенно снижается, но может поддерживаться активными и адекватными нагрузками на ор­топедической конструкции. По мере снижения устойчивости ортопедической конструкции в периимплантационной области начинают разви­ваться негативные процессы, являющиеся пред­вестниками наступления фазы дезинтеграции.

Позитивное течение процессов интеграции дентального имплантата в кость характеризуется по меньшей мере 3 неоспоримыми критериями: отсутствием реакций отторжения, выражаю­щихся в развитии воспаления в прилежащих тканях, местных некротических изменений, а также системных проявлений, таких как аллер­гические и иммунные реакции; формированием в области контакта «имплантат-тканевая среда» морфофункциональных детерминант интеграци­онного процесса: костного либо костеподобного вещества при остеоинтеграции; относительной стабильностью (в том числе механической) на определенном отрезке времени вышеупомя­нутых морфофункциональных детерминант, как отражения динамического равновесия, наступающего в системе «имплантат-тканевый субстрат» [1].

Общепризнано, что при интеграции импланта­та и костной ткани в случае оптимального течения этого процесса между дентальным имплантатом и прилежащими костными структурами форми­руется непосредственный контакт без участия промежуточной соединительнотканной прослой­ки. Такой тип соединения имплантата и костной ткани называют остеоинтеграцией. В случае менее благоприятного течения интеграции между костью и дентальным имплантатом формируется тяж фиброзной соединительной ткани. Такой вариант контакта называют фиброинтеграцией, а промежуточный тип соединения — фиброосте­оинтеграцией [1].

Исследователи дальнего зарубежья [4] указы­вали на 6 факторов, определяющих эффектив­ность дентальной имплантации: дизайн имплан­татов; характеристики самого имплантационного материала; характеристики поверхности денталь­ного имплантата; состояние прилежащей кости; хирургическая техника и нагрузка на имплантат. При этом решающее значение придается топогра­фии, физическим и химическим характеристикам поверхности дентальных имплантатов [26].

На сегодня у исследователей [24] доминирует представление, согласно которому остеоинтегра­ция представляет собой форму заживления кост­ной раны и подчиняется всем закономерностям течения раневого процесса.

Важнейшей характеристикой поверхности дентального имплантата, определяющей его остеоинтеграционный потенциал, считается сма­чиваемость, или гидрофильность. Этой характе­ристике исследователи [22, 24] придают большое значение. В настоящее время этот вопрос ими активно изучается, благодаря чему накапливается опыт целенаправленного повышения смачивае­мости поверхности дентальных имплантатов из титана и его сплавов.

Наряду с этим к факторам, играющим важную роль в успешном развитии остеоинтеграции, от­носятся химические характеристики поверхности дентального имплантата, которые определяют интегрированный энергетический потенциал (за­ряд поверхности) имплантата и его реакционные параметры [24].

Следующим и в высшей степени определяю­щим остеоинтеграционный потенциал денталь­ного имплантата фактором является развитость поверхности, ее топография [9].

Наиболее значимые достижения последних лет в области повышения эффективности ден­тальных имплантатов, как правило, связаны с развитием технологий обработки их поверхности. Значение этого фактора трудно переоценить, по­скольку направленное использование связанных с ним возможностей открывает неисчерпаемые перспективы для поиска оптимальных режимов обработки поверхности имплантатов в соответ­ствии с ожидаемыми конкретными условиями их функционирования [1].

F. Rupp et al. [23] в экспериментах in vitro и in vivo были продемонстрированы преимущества комплексной обработки поверхности дентальных имплантатов: пескоструйный метод, машинное нанесение штриха и кислотное травление по­верхности.

Динамику процесса заживление костной раны вокруг дентального имплантата, установленного в подготовленном ложе, и его функционирования можно представить таким образом. Сначала из механического повреждения сосудов происходит кровоизлияние. Далее, из плазмы крови осажда­ются тромбоциты и белки, в частности фибрино­ген, при диссоциации которого освобождаются биологически активные сигнальные молекулы комплементарной системы и кинины [25].

В ходе импластрукции фибрин является опти­мальной адгезионной средой, на которой происхо­дят прикрепление остеогенных стволовых клеток, их пролиферация и миграция по направлению к поверхности дентального имплантата. Пролифе­рация клеточных элементов в кровяном сгустке вызывает его ретракцию. Именно по этой причине топография поверхности дентальных импланта­тов, наличие сложного микрорельефа являются решающим фактором закрепления белкового матрикса на его поверхности [28].

Подсаживание дентального имплантата в кость вызывает на первых этапах некроз приле­жащих к нему костных клеток, умеренно выра­женную резорбцию костного вещества и развитие реактивного воспаления (при адекватной технике импластрукции), при которых происходят высво­бождение воспалительных факторов и заселение периимплантационного пространства макрофага­ми. Макрофагальные элементы экспрессируют факторы роста. К тому же в результате резорбции костного вещества на фоне острой воспалитель­ной реакции периимплантационной зоны проис­ходит высвобождение морфогенетического белка и ряда других факторов роста. В последующем с развитием процессов ремоделирования макро­фагальные элементы очищают пространства от остатков некротического дендрита [13].

По сведениям M. Clark [7], адсорбция на по­верхности дентальных имплантатов таких белков, как фибронектин и противовоспалительные меди­аторы, представляет собой цитокинрегулируемый процесс, который сопровождается дифференциа­цией, пролиферацией и миграцией предшествен­ников остеогенных клеток и формированием на поверхности имплантата внеклеточного матрик­са. Все описанные выше процессы, по мнению автора, протекают под влиянием макрофагов, которые экспрессируют факторы роста фибробла­стов (FGF-1, FGF-2, FGF-4), трансформирующий фактор роста и морфогенетический белок (BMP- 5). Конечным результатом этого каскада событий является заживление костной раны.

Важными для понимания биологических механизмов, лежащих в основе интеграционных процессов, протекающих в области периимплан- тационного тканевого комплекса дентального имплантата, представляются данные о характере располагающихся здесь клеток. H. Kawaguchi et al. [14] и K.M. Mona et al. [18] установлено, что самое непосредственное участие в процес­сах интеграции, помимо резидентных клеток с фенотипом остеобластов, принимают мульти­потентные остеогенные предшественники, т.е. мезенхимальные стволовые клетки. Эти данные, на наш взгляд, представляются чрезвычайно важными, поскольку они раскрывают реальные механизмы возникновения бифуркаций в клеточ­ной дифференцировке и демонстрируют один из биологических механизмов многовариантности процессов интеграции по степени и направлен­ности их развития.

По мнению А.А. Кулакова с соавт. [1] взаи­модействие тканей, прилежащих к дентальному имплантату, с поверхностью имплантата пред­ставляет собой динамический процесс, включа­ющий в себя нижеследующие тканевые реакции: непосредственные посттравматические; явления стабилизации, при которых через динамические процессы ремоделирования (вторичная пере­стройка) костной ткани в области интерфейса реализуются гомеостатические функции ди­намического равновесия обменных процессов (ассимиляция и диссимиляция); процессы де­зинтеграции, которые по своей сути и последова­тельности связаны с предыдущими проявлениями самообновления (ассимиляция и диссимиляция), оставаясь в то же время вне позитивного развития локальных процессов.

Из проведенного анализа следует, что одним из ведущих факторов, обусловливающих эффек­тивность дентальной имплантации, является топография поверхности, а именно — степень ее развитости, которая определяет общую площадь области контакта «имплантат-костная ткань».

Чрезвычайно важной особенностью струк­турной организации мягкотканных элементов (эпителий, пучки коллагеновых волокон), рас­положенных в области абатмента, считается практически полное отсутствие прямого эпи­телиального и фибриллярного контакта между дентальным имплантатом и расположенными здесь тканевыми элементами [6, 18]. Вопрос в указанном аспекте, по мнению H. Kawaguchi et al. [14], — очень важный момент, поскольку формирование в данной области микробной бляшки обусловливает прямое повреждающее воздействие продуктов жизнедеятельности па­тогенных микроорганизмов на расположенные здесь тканевые элементы.

Исследователями [18] доказано, что пато­генные агенты в области абатмента дентальных имплантатов относятся к тем же типам, которые вегетируют в области шейки зуба при пародон­тите (грамположительные факультативы). При развитии мукозита и периимплантита появляются также грамнегативные анаэробы, в частности фузиформные бактерии, спирохеты и Prevotella intermedia.

Бурное развитие клеточных технологий не могло не коснуться весьма специфичной про­блемы интеграционного потенциала дентальных имплантатов. В печати появились многочис­ленные сообщения [8, 10, 11, 12, 15, 17, 19, 20, 21] о выделении стволовых клеток, детерми­нирующих формирование области контакта периодонт-периодонтальная связка. С учетом этого факта в настоящее время осуществляется разработка метода воссоздания прямого контакта «имплантат-мягкотканные элементы» в области абатмента имплантата, что, по мнению авторов [5, 27], возможно, приблизит решение проблемы инфицирования тканевого комплекса периим- плантационной зоны в данной области.

Таким образом, анализ основных тенденций, преобладающих в современных взглядах на про­цессы интеграции при дентальной имплантации и использовании ортопедических конструкций, позволяет сделать следующие выводы.

1.       Процессы интеграции и остеоинтеграции, как оптимальные варианты, являются по свое­му биологическому содержанию и механизмам развития проявлением регенераторной реакции костной ткани на ее повреждение.

2.       Факторами, определяющими эффектив­ность функционирования дентальных импланта­тов, являются такие характеристики поверхности имплантатов, как химический состав, смачи­ваемость, степень развитости, энергетический потенциал.

ЛИТЕРАТУРА (пп. 4-28 см. в REFERENCES)

1.  Кулаков А.А., Григорьян А.С., Архипов А.В. Влия­ние различных способов модификации поверхности ден­тальных имплантатов на их интеграционный потенциал // Стоматология. 2012. № 6. С. 75-77.

2.  Матвеева А.И., Ширина Д.Д., Полякова С.В. Влияние гигиены полости рта больных на результаты ортопедиче­ского лечения с использованием имплантатов // Труды 2-го Всероссийского конгресса по дентальной имплантологии. Самара, 2002. С. 84-89.

3.  Полякова С.В., Матвеева А.И., Гветадзе Р.Ш. Влия­ние вида протезной конструкции на отдаленные результаты дентальной имплантации // Актуальные проблемы ортопе­дической стоматологии и ортодонтии. М., 2002. С. 202-204.

REFERENSES

1.  Kulakov A. A., Grigoryan A. S., Arkhipov A. V. Vliyanie razlichnykh sposobov modifikatsii poverkhnosti dentalnykh implantatov na ikh integratsionnyy potentsial [Influence of dif­ferent methods of modifying the surface of dental implants on their integration potential]. Stomatologiya — Stomatology, 2012, No. 6, pp. 75-77.

2.  MatveevaA. I., Shirina D. D., Polyakova S. V [Influence of oral health of patients on treatment using orthopedic implants]. Trudy 2-go Vserossiyskogo kongressa po dentalnoy implan- tologii [Proceedings of the 2nd All-Russian Congress on dental implantology]. Samara, 2002, pp. 84-89. (In Russ.)

3.  Polyakova S. V., Matveeva A. I., Gvetadze R. Sh. Vliyanie vida proteznoy konstruktsii na otdalennye rezultaty dentalnoy implantatsii. Aktualnye problemy ortopedicheskoy stomatologii i ortodontii [Influence of type of prosthetic design on long-term results of dental implantation. Actual problems of prosthetic dentistry and orthodontics]. Moscow, 2002. 202-204 p.

4.  Albrectsson T. E., mBronemark P. L., Hansson H. A. Os- teointegrated titanium implants. Acta orthopedica Scandinavia, 2009, Vol. 52, pp. 155-170.

5.  Berglundh T. J., Linthe J., Ericsson I. The soft tissue barrier at implants and theeth. Clinical Oral Implants Research, 2011, No. 2, pp. 81-90.

6.  Byoung-Moo S., Masako M., Sara B. Multipotent post­natal stem cells from human periodontal ligament. Lancet, 2014, Vol. 10, pp. 15-24.

7.  Clark M. Surface modification of biomedical and dental implants and the processes of inflammation. Wound healing and bone formation. Journal of Molecular Sciences, 2010, No. 11, pp. 336-354.

8.  Duailibi MT, Duailibi SE, Young CS, Bartlett JD, Vacanti JP, Yelick PC. Bioengineered teeth from cultured rat tooth bud cells. Journal of Dental Research, 2004, Vol. 83, No. 7, pp. 523-528.

9.  Grassy S., Piatelly A., Feres V. Histologic evaluation of tarly human bone response to different implants surface. Journal of Periodontology, 2006, Vol. 77, pp. 1736-1743.

10.  Honda MJ, Tsuchiya S, Sumita Y, Sagara H, Ueda M. The sequential seeding of epithelial and mesenchymal cells for tissue-engineered tooth regeneration. Biomaterials. 2007, Vol. 28, No. 4, pp. 680-689.

11.  Hu B, Nadiri A, Kuchler-Bopp S, Perrin-Schmitt F, Peters H, Lesot H. Tissue engineering of tooth crown, root, and periodontium. Tissue Engineering, 2006, Vol. 12, No. 8, pp. 2069-2075.

12.   Ikeda E, Tsuji T. Growing bioengineered teeth from single cells: potential for dental regenerative medicine. Ex­pert Opinion on Biological Therapy, 2008, Vol. 8, No. 6, pp. 735-744.

13.  Johansson C. B., Roser K., Bolind P., Albrektsson T.E. Bone-tissue formation and integration of titanium implants: an evaluation with New-Ly developed enmzyme and immunohis- tochemical techniques. Clinical Implant Dentistry and Related Research, 2009, No. 1, pp. 33-40.

14.  Kawaguchi H., Harachi A., Hasegawa N. Enhancement of periodontal tissue regeneration by transplantation of bone marrow mesenchymal stem cells. Journal of Periodontology, 2004, Vol. 75, pp. 1281-1287.

15.  Kawazoe Y, Katoh S, Onodera Y, Kohgo T, Shindoh M, Shiba T. Activation of the FGF signaling pathway and subsequent induction of mesenchymal stem cell differentiation by inorganic polyphosphate. International Journal of Biological Sciences, 2008, Vol. 4, No. 1, pp. 37-47.

16.  Klein-Nulend J., van der Plas A., Semeins N.E., Frangos J.I., Burger E.H. Sensitivity of osteocytes to biomechanical stress in vitro. Federation of American Societies for Experimental Biology Journal, 2005, Vol. 9, pp. 441-445.

17.  Modino SA, Sharpe PT. Tissue engineering of teeth using adult stem cells. Archives of Oral Biology, 2005, Vol. 50, No. 2, pp. 255-258.

18.  Mona K. M., Vanal M. S. Experimental formation of periodontal structure around titanium implants utilizing bone marrow mesenhymal stem cells. A pilot study. European Journal of Oral Implantology, 2009, Vol. 35, pp. 107-129.

19.  Nakahara T, Ide Y Tooth regeneration: implications for the use of bioengineered organs in first-wave organ replacement. Human Cell, 2007, Vol. 20, No. 3, pp. 63-70.

20.   Nakashima M, Akamine A. The application of tissue engineering to regeneration of pulp and dentin in endodontics. Journal of Endodontics, 2005, Vol. 31, No. 10, pp. 711-718.

21.  Ohazama A, Modino SA, Miletich I, Sharpe PT. Stem­cell-based tissue engineering of marina teeth. Journal of Dental Research, 2004, Vol. 83, No. 7, pp. 518-522.

22.  Park J. Y, Devis J. E. Clinical oral implants research. Acta Orthopaedica Scandinavica, 2010, Vol. 12, pp. 530-539.

23.  Rupp F., Sheideler L., Olshanska N. Enhancing surface free energy and hydrophilicitu through chemical modification of microstructured titanium implants surfaces. Journal of Biomedi­cal Materials Research, 2005, Vol. 76, pp. 323-334.

24.  Schliepake H., Schanveber D., Dard M. Functional­ization of dental implants surface usingadhesion moleculs. Journal of Biomedical Materials Research Part B, 2005, Vol. 73, pp. 88-96.

25.  Stanford C. M., Schneider G. B. Functional behaviour of bone around dental implants. Gerantology, 2014, Vol. 21, pp. 71-77.

26.  Sul Y T., Johansson C., Wennerberg A., Cho L.R. Opti­mum surface properties of oxidazed implants for reinforcement of osseointegration surface chamistry? International Journal of Oral & Maxillofacial Implants, 2005, Vol. 20, pp. 349-359.

27.  Tete S., Bianchi F., Zizzari A., Scarano V Collagen fiber orientation around macined titanium and zirconia dental necks: an animal study. Federation of American Society of Experimental Biology Journal, 2011, Vol. 11, pp. 52-58.

28.  Wennerberg A., Albrektsson T., Andersson B. Bone tissue response to commercially pure titanium implants blasted with fine and coarse particles of aluminium oxide. International Journal of Oral and Maxillofacial Implants, 2006, Vol. 11, pp. 38-45.

Сведения об авторах:

Муллоджанов Гайрат Элмурадович — соискатель-док­торант кафедры терапевтической стоматологии ГОУ ИПОвСЗ РТ, к.м.н.

Ашуров Гаюр Гафурович — зав. кафедрой терапевтиче­ской стоматологии ГОУ ИПОвСЗ РТ, д.м.н., профессор

Контактная информация:

Ашуров Гаюр Гафурович — моб.: +992988710992