برای ده‌ها میلیون نفر، ایمپلنت‌های دندانی راهی برای جایگزینی دندان‌های از دست رفته با مجموعه‌ای کامل از دندان‌های ثابت و کاربردی به جای دندان‌های مصنوعی متحرک فراهم کرده‌اند. با این حال، تخمین زده می‌شود که ۱۰ تا ۲۰ درصد از بیماران ایمپلنت در نهایت به پری‌ایمپلنتیت، یک عفونت جدی که به استخوان فک اطراف آسیب می‌رساند، مبتلا می‌شوند.
آنتی‌بیوتیک‌ها اغلب در کنترل این وضعیت ناموفق هستند و دانشمندان برای درک دلیل آن با مشکل مواجه بوده‌اند. اکنون، محققان معتقدند که مکانیسم مسئول را کشف کرده‌اند.
یک مطالعه جدید که در PNAS Nexus توسط دانشمندان دانشکده دندانپزشکی راتگرز منتشر شده است، نشان می‌دهد که باکتری‌ها می‌توانند به تدریج ایمپلنت‌های دندانی را فرسایش داده و ذرات میکروسکوپی تیتانیوم را در بافت‌های مجاور آزاد کنند. این ذرات با سلول‌های ایمنی مسئول مبارزه با عفونت تداخل می‌کنند و آنها را در حالت التهاب بیش از حد گرفتار می‌کنند که به تدریج استخوان فک را از بین می‌برد.
محققان نمونه‌های بافت انسانی را بررسی کردند، سلول‌های ایمنی انسانی را در آزمایشگاه مطالعه کردند و آزمایش‌هایی را با استفاده از موش‌های مهندسی ژنتیک انجام دادند. تحقیقات آنها یک کانال کلسیم در ماکروفاژها، سلول‌های ایمنی که باکتری‌ها را می‌بلعند، شناسایی کرد که توسط ذرات تیتانیوم فعال می‌شود. هنگامی که این کانال در موش‌ها غیرفعال شد، بیماری پیشگیری شد.
این کشف اولین هدف دارویی معتبر را برای وضعیتی فراهم می‌کند که تا یک پنجم دریافت‌کنندگان ایمپلنت دندانی را تحت تاثیر قرار می‌دهد و سالانه بیش از ۱ میلیارد دلار برای سیستم‌های بهداشتی در سراسر جهان هزینه دارد.
جورجیوس کوتسکیس، نویسنده ارشد این مطالعه و دستیار رئیس تحقیقات بالینی در دانشکده دندانپزشکی راتگرز، گفت: «برای اولین بار، ما نشان می‌دهیم که چرا تمام درمان‌های آنتی‌بیوتیکی که برای دندان‌ها کار می‌کنند، برای ایمپلنت‌ها کار نمی‌کنند. اکنون که علت را می‌دانیم، می‌توانیم شروع به توسعه درمان‌ها کنیم.»
چرا عفونت‌های ایمپلنت دندانی در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم هستند
یکی از بزرگترین اسرار پیرامون پری‌ایمپلنتیت، شباهت آن به پریودنتیت، بیماری لثه که در اطراف دندان‌های طبیعی ایجاد می‌شود، بوده است. هر دو وضعیت با همان انواع باکتری‌های موجود در دهان شروع می‌شوند، اما به درمان بسیار متفاوت پاسخ می‌دهند.
برای دندان‌های طبیعی، آنتی‌بیوتیک‌ها همراه با تمیز کردن حرفه‌ای منظم می‌توانند عفونت را برطرف کنند. با این حال، در اطراف ایمپلنت‌های دندانی، همین داروها در کمتر از نیمی از موارد موفق هستند. حتی زمانی که درمان انجام می‌شود، استخوان فک زیرین ممکن است به تخریب ادامه دهد.
در دو دهه گذشته، دانشمندان عمدتاً بر روی باکتری‌های مسئول این عفونت‌ها تمرکز کرده‌اند. محققان آزمایشگاه کوتسکیس تصمیم گرفتند تا یک عامل احتمالی دیگر را بررسی کنند: خود ماده ایمپلنت.
کار آنها نشان داد که باکتری‌های تجمع‌یافته بر روی سطوح ایمپلنت، بیوفیلم‌های اسیدی ایجاد می‌کنند که به آرامی به تیتانیوم آسیب می‌رسانند. با گذشت زمان، این فرسایش می‌تواند میلیاردها ذره فلزی میکروسکوپی، هر یک کوچک‌تر از یک گلبول قرمز، را آزاد کند.
ذرات تیتانیوم همچنین می‌توانند در طول تمیز کردن منظم دندان از جای خود خارج شوند. این امر به ویژه زمانی نگران‌کننده است که ابزارهای طراحی شده برای دندان‌های طبیعی بر روی ایمپلنت‌ها استفاده می‌شوند، زیرا می‌توانند سطح فلز را خراشیده و آسیب برسانند. هنگامی که قطعات کوچک تیتانیوم در لثه‌ها آزاد می‌شوند، یک سم باکتریایی به نام لیپوپلی‌ساکارید را جذب می‌کنند که سطح آنها را می‌پوشاند. این ترکیب یک هدف فریبنده برای سیستم ایمنی ایجاد می‌کند و باعث می‌شود ذرات شبیه باکتری‌های غیرمعمول بزرگی به نظر برسند که قابل تجزیه نیستند. ماکروفاژها، گلبول‌های سفید مسئول بلعیدن و از بین بردن میکروارگانیسم‌های مضر، سعی می‌کنند این ذرات را مصرف کنند. اما از آنجایی که سلول‌ها نمی‌توانند تیتانیوم را هضم کنند، در حالت طولانی‌مدت التهاب بیش از حد گرفتار می‌شوند. در نتیجه، ماکروفاژها مقادیر زیادی از مولکول‌های سیگنالینگ التهابی، از جمله اینترلوکین-۱ بتا (interleukin-1 beta) را تولید می‌کنند. این پروتئین همچنین با فرآیندهای التهابی مرتبط با آرتریت روماتوئید (rheumatoid arthritis) و بیماری آلزایمر (Alzheimer's disease) همراه است. پاسخ ایمنی حاصله به تدریج استخوان نگهدارنده ایمپلنت دندانی را از بین می‌برد. در همان زمان، ماکروفاژها در مبارزه با باکتری‌هایی که در وهله اول باعث عفونت شده‌اند، کمتر موثر می‌شوند. آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان داد که دفاع آنها چقدر به شدت مختل شده است. ماکروفاژهای در معرض ذرات تیتانیوم کمتر از نیمی از باکتری‌ها را نسبت به سلول‌های ایمنی که با ذرات مواجه نشده بودند، بلعیدند. کوتسکیس گفت: «این ذرات آهنرباهای کوچکی هستند که سم باکتریایی را جذب می‌کنند و سیستم ایمنی را مختل می‌کنند و از پاکسازی باکتری‌ها جلوگیری می‌کنند. شما یک طوفان کامل دارید که آنتی‌بیوتیک‌ها را به چالش می‌کشد.» پس از کشف چگونگی اختلال ذرات تیتانیوم در دفاع ایمنی، محققان مسیر مولکولی مسئول واکنش مخرب را بررسی کردند. آنها این فرآیند را به TRPC1، یک کانال کلسیم (یک ساختار پروتئینی تخصصی و حفره‌ساز در غشاهای سلولی) که در ماکروفاژها یافت می‌شود، ردیابی کردند. این کانال نقش اصلی را در پاسخ التهابی ناشی از ذرات تیتانیوم و سموم باکتریایی ایفا می‌کند. برای آزمایش اهمیت آن، تیم از موش‌های مهندسی ژنتیک استفاده کرد که فاقد TRPC1 بودند. هنگامی که این حیوانات در معرض همان ترکیب ذرات تیتانیوم و باکتری‌ها قرار گرفتند، سیستم ایمنی آنها بسیار موثرتر پاسخ داد. موش‌ها آبسه‌های به طور چشمگیری کوچک‌تری ایجاد کردند، مولکول‌های سیگنالینگ التهابی کمتری تولید کردند و توانایی پاکسازی باکتری‌ها را دوباره به دست آوردند. غیرفعال کردن کانال از فرآیند بیماری مخربی که در حضور TRPC1 مشاهده شد، جلوگیری کرد. این نتایج به سمت یک رویکرد بالقوه جدید برای درمان پری‌ایمپلنتیت با هدف قرار دادن پاسخ سیستم ایمنی به جای تکیه انحصاری بر آنتی‌بیوتیک‌ها اشاره دارد. با بودجه موسسات ملی بهداشت، کوتسکیس و همکارانش اکنون در حال ارزیابی داروهای بالقوه‌ای هستند که بر روی همان مسیر مولکولی در سلول‌های انسانی عمل می‌کنند. اگرچه این تحقیق راه را برای درمان‌های آینده باز می‌کند، اما یک اقدام پیشگیرانه مهم را برای افرادی که از قبل ایمپلنت دندانی دارند، تقویت می‌کند. تمیز کردن حرفه‌ای منظم قوی‌ترین محافظت شناخته شده در برابر پری‌ایمپلنتیت باقی می‌ماند. با این حال، ابزارها و تکنیک‌های مورد استفاده در طول آن قرار ملاقات‌ها می‌توانند تفاوت قابل توجهی ایجاد کنند. تا حدود یک دهه پیش، بسیاری از دندانپزشکان به طور معمول ایمپلنت‌ها را با همان اسکالرهای فلزی که برای برداشتن رسوبات از دندان‌های طبیعی استفاده می‌شد، تمیز می‌کردند. تحقیقات تیم راتگرز و سایر دانشمندان از آن زمان نشان داده است که این ابزارها می‌توانند به سطوح تیتانیوم آسیب رسانده و آنها را فرسایش دهند، به طور بالقوه ذرات اضافی آزاد کرده و بیماری را تسریع کنند. امروزه، روش‌های تمیز کردن غیرساینده به یک روش استاندارد تبدیل شده‌اند که به محافظت از سطوح ایمپلنت و کاهش خطر عوارض کمک می‌کنند. با آشکار ساختن چگونگی تداخل تیتانیوم فرسایش‌یافته با دفاع ایمنی، این یافته‌ها توضیح جدیدی برای دشواری درمان برخی عفونت‌های ایمپلنت دندانی ارائه می‌دهند و جهت امیدوارکننده‌ای را برای توسعه درمان‌های موثرتر شناسایی می‌کنند.چگونه ذرات تیتانیوم سیستم ایمنی را مختل می‌کنند
دانشمندان یک هدف درمانی جدید بالقوه را شناسایی می‌کنند
چرا تمیز کردن صحیح ایمپلنت دندانی مهم است