Воспалительные и остеодеструктивные процессы в периимплантационной области снижают эффективность дентальной имплантации вплоть до отторжения имплантатов. По данным анализа публикаций последних лет, в результате дентального мукозита или периимплантита случаи неудачных исходов дентальной имплантации составляют от 4 до 12% [1, 2]. По данным российских авторов частота периимплантита колеблется от 9 до 17% [3]. Поскольку рентгенологические методы исследования сопровождаются лучевой нагрузкой для пациента, стоматологи-имплантологи нуждаются в разработке неинвазивного контроля остеодеструктивных процессов в альвеолярных отростках челюстей и в периимплантационной области. Катепсин К является одним из наиболее важных лизосомальных ферментов, вырабатываемых в остеокластах [4, 5]. Высвобождаясь в резорбционные лакуны, он разрушает коллаген I типа, который составляет основу органического костного матрикса [6, 7]. Определенная доля катепсина К высвобождается в кровоток, десневую жидкость и может быть использована в качестве специфического биологического маркера активности остеокластов [8]. Насколько успешным и информативным является контроль локальных остеодеструктивных процессов в околоимплантационной области за счет определения концентрации биомаркера в экссудате, — неизвестно.
В связи с вышеизложенным, целью исследования явилась разработка неинвазивного лабораторного метода местного контроля выраженности остеодеструктивных процессов в костной ткани челюстей после дентальной имплантации.
Материал и методы
Исследование было одобрено Локальным независимым этическим комитетом ФГБУ НМИЦ «Центральный научно-исследовательский институт стоматологии и челюстно-лицевой хирургии» Минздрава России. Все пациенты подписывали добровольное информированное согласие на участие и были полностью информированы о цели исследования.
Всего в работе принимало участие 75 человек обоего пола в возрасте от 18 до 65 лет. Выделяли три группы пациентов — основную, группу сравнения и контрольную группу.
Основная группа включала 40 пациентов с диагнозом дентального периимплантита (МКБ К 10.2). Постановка диагноза и последующее наблюдение происходили в ближайший период после имплантации (3—6 мес после операции) до этапа ортопедической реабилитации.
Критерии включения пациентов в основную группу были следующими:
— дентальный периимплантит;
— возраст больных старше 18 лет;
— рецессия костной ткани на ортопантомограммах в пределах 3—4 мм;
Критерии невключения пациентов:
— пациенты с тяжелой общесоматической патологией (ВИЧ, СПИД, онкологические заболевания, сахарный диабет).
В группу сравнения (n=20) включали пациентов после дентальной имплантации без осложнений послеоперационного периода.
Контрольную группу (n=25) составляли практически здоровые лица без стоматологической патологии с низкой интенсивностью кариеса, отсутствием острого и обострений хронического пародонтита, с одиночно отсутствующими зубами, без дентальных имплантатов в полости рта.
Среди пациентов основной группы было 27 (67,5%) женщин и 13 (32,5%) мужчин. Возраст пациентов колебался от 18 до 62 лет, в среднем составив 45,8±2,24 года (медиана 46 лет). В основной группе чаще устанавливали внутрикостные дентальные имплантаты системы Astra Tech (n=27, 67,5%) и Thommen Medical (n=13, 32,5%). Длина установленных имплантатов колебалась от 3,8 до 4,5 мм, высота — от 6 до 12,5 мм.
Имплантацию на верхней челюсти в основной группе проводили у 16 (40%), на нижней — у 24 (60%) человек.
В группе сравнения число женщин было 11 (55%), а мужчин 9 (45%). Возраст пациентов группы сравнения варьировал от 20 до 63 лет, в среднем составив 45,8±2,71 года (медиана 44 года).
Среди пациентов контрольной группы число женщин было 14 (56%), а мужчин 11 (44%). Возраст пациентов контрольной группы варьировал от 24 до 65 лет, в среднем составив 41,4±2,45 года (медиана 43 года).
Стоматологическое обследование всех пациентов проходило по стандартному протоколу с определением глубины периимплантационных карманов, дефектов костной ткани согласно нозологии.
Глубину периимплантационных карманов исследовали при помощи градуированного пародонтального зонда и автоматизированной компьютерной диагностической системы Florida Probe (США).
Забор содержимого зубодесневых борозд для проведения иммуноферментного анализа осуществляли бумажным эндодонтическим штифтом размером №25. Штифт с помощью пинцета помещали в периимплантационную борозду на 10 с для сорбирования экссудата. При этом штифт стремились расположить поглубже, достигая дна кармана. Объем экссудата определяли по разнице веса бумажного штифта до и после сорбции экссудата. Затем бумажный штифт помещали в пробирку, куда предварительно был налит фосфатно-солевой буфер в объеме 300 мкл (0,05% полисорбат 20, Tween 20, Sigma-Aldrich, США). Штифт инкубировали с помешиванием на орбитальном шейкере со скоростью 240 об/мин в течение 20 мин. Затем осуществляли центрифугирование со скоростью 13 тыс. об/мин в течение 5 мин при температуре +4 °C для окончательного выделения сорбента.
Полученный супернатант переливали в полипропиленовые пробирки с последующим хранением при температуре –80 °C до двух месяцев. Перед иммунологическим исследованием пробирки выдерживали при комнатной температуре (18—25 °C) и разводили в 200 раз: 20 мкл супернатанта и 180 мкл фосфатно-солевого буферного раствора с концентрацией 0,01 моль/л и pH=7,0—7,2 (разведение 1:10), затем из полученного раствора 20 мкл смеси переносили в 380 мкл фосфатно-солевого буферного раствора, достигая разведения 1:200.
Иммунологические исследования проводили на иммуноферментном анализаторе Lisa («Эрба Лахема с.р.о.», Чехия). Для определения концентрации катепсина К в супернатанте использовали набор реактивов Cathepsin K (CTSK) (Human) ELISA Kit (Cloud-Clone Corp., США).
Статистический анализ результатов исследования проводился с помощью программы Statistica 12.0 (StatSoft Inc., США) и применением теста на нормальность с использованием критерия Шапиро—Уилка, описательной статистики, дисперсионного анализа, корреляционного анализа, ROC-анализа.
Результаты и обсуждение
У пациентов в контрольной группе в десневой жидкости концентрация катепсина К составила 1,7±0,3 пмоль/л. Этот показатель послужил относительным контролем, поскольку нормы для десневой жидкости этой группы ферментов не разработаны. После дентальной имплантации через 3 мес после операции в группе сравнения концентрация изучаемого биомаркера соответствовала 2,3±0,4 пмоль/л. По сравнению с контрольным значением статистически значимого отличия показателя не отмечено (p>0,05). В основной группе в экссудате периимплантационных карманов концентрация катепсина К возрастала в 2,8 раза (p<0,05) и соответствовала 4,9±0,5 пмоль/л.
Основным поставщиком катепсина К (код классификации ферментов 3.4.22.38) являются активированные остеокласты [9]. Катепсин К могут секретировать также активированные макрофаги, поскольку остеокласты постоянно образуются из макрофагов с последующим приобретением функции разрушения костного матрикса путем образования лакун. Остеокласты способны закислять среду в прелакунарном пространстве до pH3 всего за несколько минут [10]. Закисление среды в резорбционной лакуне способствует растворению кристаллов гидроксиапатита и протеолизу белков матрикса кости. После закисления среды в резорбционную лакуну остеокластами экскретируются протеолитические ферменты. Одним из ферментов, играющих ключевую роль в резорбции костной ткани, и является катепсин К [11]. За счет ферментов происходит рассасывание прилежащей костной ткани. В исследовании было установлено, что с развитием воспалительно-деструктивных процессов при периимплантите было сопряжено локальное повышение концентрации фермента катепсина К в экссудате, что позволило рассматривать его как маркер осложненного течения послеоперационного периода дентальной имплантации.
Поскольку возраст пациентов двух клинических групп колебался в широком диапазоне, а также учитывая представленность и мужчин, и женщин, на следующем этапе было определено влияние возрастно-половых характеристик на концентрацию катепсина К в десневой жидкости и периимплантационном экссудате. Это позволило оценить независимость содержания катепсина К в биологических жидкостях от системных характеристик организма.
Концентрация катепсина К в жидкости зубодесневого желобка у здоровых лиц и при неосложненном течении послеоперационного периода после дентальной имплантации не изменялась в зависимости возраста (таблица). В основной группе с повышением возраста концентрация катепсина К в периимплантационной жидкости статистически значимо повышалась (p=0,041). При двухфакторном дисперсионном анализе одновременный учет возраста и развития периимплантита выявил статистически значимое влияние двух факторов на концентрацию изучаемого фермента в жидкости зубодесневого желобка (p=0,02). Следовательно, влияние возраста на концентрацию биомаркера опосредованно осуществлялось через зависимость развития периимплантита от возраста пациента.
Результаты дисперсионного анализа влияния возраста и пола на концентрацию катепсина К в десневой жидкости в норме и в периимплантационной жидкости после дентальной имплантации с учетом развития периимплантита
| Фактор | Уровень фактора | Основная группа, n=40 | Группа сравнения, n=20 | Контрольная группа, n=25 | р* |
| Возраст пациентов, лет | Молодой (18—44) | 4,1±0,3 | 2,1±0,1 | 1,5±0,1 | 0,002 |
| Средний (45—59) | 4,6±0,2 | 2,4±0,3 | 1,8±0,2 | 0,003 | |
| Пожилой (60—74) | 5,7±0,2 | 2,5±0,2 | 1,7±0,1 | 0,001 | |
| р* | 0,041 | 0,52 | 0,69 | ||
| Пол | Мужской | 5,1±0,3 | 2,1±0,1 | 1,5±0,1 | 0,001 |
| Женский | 4,8±0,2 | 2,4±0,2 | 1,9±0,2 | 0,003 | |
| р° | 0,89 | 0,94 | 0,86 | ||
Примечание. р* — доверительная вероятность различия трех подгрупп при дисперсионном анализе по критерию Краскела—Уоллиса, р° — доверительная вероятность попарного сравнения по критерию Манна—Уитни.
Пол не оказывал влияния на содержание катепсина К в десневой или периимплантационной жидкости ни в одной из трех групп (см. таблицу).
В группе сравнения у четырех пациентов отмечалось резкое увеличение концентрации катепсинаК в периимплантационной жидкости до диапазона 3,4—4,0 пмоль/л. Сбор анамнеза позволил уточнить, что пациенты принимали таблетированный преднизолон в течение 12 нед ввиду наличия у них аутоиммунных заболеваний — ревматоидного артрита и неспецифического язвенного колита. Этот факт подтвердил перспективность изучения содержания катепсина К в десневой жидкости для контроля не только локальных, но и системных факторов, способствующих развитию остеодеструктивных процессов.
Далее характеризовали диагностическую информативность определения концентрации катепсина К в жидкости периимплантационной борозды для мониторинга выраженности воспалительно-деструктивных изменений в околоимплантационной зоне после дентальной имплантации. С этой целью проводили корреляционный анализ между изменением глубины периимплантационного кармана, с одной стороны, и концентрацией лабораторного показателя, — с другой стороны. В результате было установлено, что между глубиной периимплантационных карманов и концентрацией в периимплантационной жидкости катепсина К связь была тесная и прямая, коэффициент корреляции составил R=0,87 (p=0,0001).
Линия регрессии, иллюстрирующая изучаемую зависимость, находилась под острым углом к оси абсцисс и характеризовала тесную связь повышения концентрации катепсина К в периимплантационной жидкости по мере углубления периимплантационных карманов (рис. 1).
Корреляционное поле точек, линия регрессии и доверительный интервал (пунктирные линии) связи концентрации катепсинаК в периимплантационной жидкости и глубины периимплантационных карманов (ПК).
В костной ткани взрослого человека постоянно протекают два альтернативных, но взаимодополняющих процесса костного ремоделирования: разрушение костной ткани остеокластами и созидание нового матрикса остеобластами. Костное ремоделирование направлено на приспособление кости функциональным нагрузкам, усиление их прочности, улучшение архитектоники и устранение повреждений костной ткани [12]. Более мобильная и менее продолжительная по времени резорбция кости является стимулом к длительно протекающему остеосинтезу. Остеорезорбция происходит за счет остеокластов, активность которых регулируется гормонами, факторами роста, витаминами, провоспалительными цитокинами [13, 14]. При активации остеокластов они выделяют в межклеточное пространство протеолитические ферменты, включая катепсин К, лизирующие матричные белки, а также соляную кислоту, растворяющую гидроксиапатит [15]. В результате образуются резорбционные полости [16]. Концентрация катепсина К является индикатором активности остеокластов [17, 18] и может служить маркером выраженности остеодеструктивных процессов в периимплантационной жидкости.
На следующем этапе с помощью ROC-анализа определяли разделительный уровень для данного остеотропного маркера, превышение которого сопряжено с развитием периимплантита после дентальной имплантации. У пациентов в послеоперационный период при превышении в содержимом периимплантационной борозды концентрации катепсина К выше уровня 2,7 пмоль/л с диагностической чувствительностью 82,5% и специфичностью 83,7% можно определить высокий риск развития периимплантита. Высокая прогностическая информативность найденного диагностического алгоритма была подтверждена выраженным значением площади под ROC кривой (AUC=0,894±0,027) и уровнем доверительной вероятности p=0,0001 отличия кривой от диагональной опорной линии.
Стандартизация исследования лабораторных маркеров костного ремоделирования в биологических жидкостях полости рта необходима для оптимизации обследования стоматологических больных и контроля активности остеорезорбции в альвеолярных отростках челюстей.
Выводы
1. Для контроля выраженности локальных воспалительно-деструктивных процессов в содержимом периимплантационной области рекомендуется определять концентрацию катепсина К.
2. После дентальной имплантации превышение концентрации катепсина К выше уровня 2,7 пмоль/л с диагностической чувствительностью 82,5% и специфичностью 83,7% позволяет заключить о высоком риске развития периимплантита.
3. Концентрация катепсина К в десневой жидкости в норме не зависит от возраста и пола, что повышает независимость остеомаркера для характеристики остеорезорбтивного процесса в периимплантационной области.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
The authors declare no conflict of interests.