抗生素常常无法控制种植体周围炎，科学家们一直难以解释其中的原因。如今，研究人员相信他们已经揭示了背后的具体机制。
罗格斯大学牙学院（Rutgers School of Dental Medicine）的科学家在《PNAS Nexus》期刊上发表的一项新研究表明，细菌会逐渐腐蚀牙种植体，将微观的钛颗粒释放到附近的组织中。这些颗粒会干扰负责对抗感染的免疫细胞，使它们陷入过度炎症的状态，从而逐步破坏颌骨。
研究人员检查了人类组织样本，在实验室中研究了人类免疫细胞，并使用基因工程小鼠进行了实验。他们的调查发现，吞噬细菌的免疫细胞——巨噬细胞中的一个钙通道被钛颗粒激活。当在小鼠体内禁用该通道时，疾病得到了预防。
这一发现为一种困扰多达五分之一的牙种植体接受者、并给全球医疗系统造成每年超过10亿美元负担的疾病，提供了首个可靠的药物靶点。
该研究的资深作者、罗格斯大学牙学院临床研究副院长乔治斯·科察基斯（Georgios Kotsakis）表示：“我们首次揭示了为什么在天然牙齿周围有效的抗生素治疗在种植体周围却不起作用。既然我们知道了原因，就可以开始开发治疗方法了。”
为什么牙种植体感染具有抗生素抵抗力
围绕种植体周围炎（peri-implantitis）的最大谜团之一，是它与天然牙齿周围发育的牙周炎（periodontitis）极其相似。这两种情况都始于口腔中发现的同类型细菌，然而它们对治疗的反应却截然不同。
对于天然牙齿来说，抗生素结合常规专业洁牙可以解决感染。然而，在牙种植体周围，同样的药物在不到一半的病例中有效。即使尝试了治疗，底层的颌骨仍可能继续恶化。
在过去的二十年里，科学家们主要集中研究引起这些感染的细菌。科察基斯实验室的研究人员决定调查另一个可能的贡献者：种植体材料本身。
他们的研究表明，在种植体表面积聚的细菌会形成酸性的生物膜，缓慢地损害钛。随着时间的推移，这种腐蚀会释放出数十亿微小的金属颗粒，每一个都比红血球还要小。
钛颗粒也可能在常规洗牙过程中脱落。当用于天然牙齿的器械被用于种植体时，这一点尤其令人担忧，因为它们会刮伤并损坏金属表面。
钛颗粒如何“劫持”免疫系统
一旦释放到牙龈中，这些微小的钛碎片就会吸引一种被称为脂多糖的细菌毒素，这种毒素覆盖在它们的表面。这种组合为免疫系统创造了一个具有欺骗性的目标，使颗粒看起来像无法分解的异常巨大的细菌。
负责吞噬和摧毁有害微生物的白细胞——巨噬细胞，会试图消耗这些颗粒。但是，由于这些细胞无法消化钛，它们陷入了长期过度炎症的状态。
因此，巨噬细胞会产生大量的炎症信号分子，包括白细胞介素-1β。这种蛋白质也与类风湿性关节炎和阿尔茨海默病涉及的炎症过程有关。
由此产生的免疫反应逐渐破坏了支撑牙种植体的骨骼。与此同时，巨噬细胞对抗最初引发感染的细菌的效力降低了。
实验室实验揭示了它们的防御功能受到了多么严重的破坏。接触过钛颗粒的巨噬细胞，其吞噬的细菌数量不到未接触过这些颗粒的免疫细胞的一半。
科察基斯说：“这些颗粒就像吸引细菌毒素的小磁铁，它们劫持了免疫系统，阻止其清除细菌。这就形成了一个对抗生素免疫的完美风暴。”
科学家确定潜在的新治疗靶点
在揭示了钛颗粒如何破坏免疫防御后，研究人员对负责这一破坏性反应的分子途径进行了深入研究。
他们将这一过程追溯到TRPC1，这是一种存在于巨噬细胞中的钙通道（细胞膜内一种专门的、形成孔洞的蛋白质结构）。该通道在由钛颗粒和细菌毒素引发的炎症反应中起着核心作用。
为了测试其重要性，研究团队使用了缺乏TRPC1的基因工程小鼠。当这些动物接触到钛颗粒和细菌的相同组合时，它们的免疫系统做出了更有效的反应。
小鼠体内的脓肿显著缩小，产生的炎症信号分子减少，并且恢复了清除细菌的能力。禁用该通道可以防止在存在TRPC1时观察到的破坏性疾病进程。
这些结果指向了一种可能的新方法，即通过针对免疫系统反应来治疗种植体周围炎，而不是完全依赖抗生素。
在国立卫生研究院（National Institutes of Health）的资助下，科察基斯和他的同事目前正在评估在人体细胞中作用于同一分子途径的潜在药物。
为什么正确的牙种植体清洁至关重要
尽管这项研究为未来的疗法打开了大门，但它也强化了已经植入牙齿的人的一项重要预防措施。
定期专业洁牙仍然是已知的对抗种植体周围炎的最强有力保护。然而，在这些预约过程中使用的器械和技术会产生重大影响。
直到大约十年前，许多牙医还经常使用与清除天然牙齿沉积物相同的金属洁治器来清洁种植体。罗格斯大学团队和其他科学家的研究此后证明，这些工具会损坏和腐蚀钛表面，可能释放出更多的颗粒并加速疾病的发展。
如今，非磨损性清洁方法已成为标准做法，有助于保护种植体表面，同时降低并发症的风险。
通过揭示受损的钛如何干扰免疫防御，这些研究结果为为什么某些牙种植体感染如此难以治疗提供了新的解释，并为开发更有效的疗法指明了有前景的方向。
Author: Georgios Kotsakis et al.