Peri-implantit och MMP-8

Tandimplantat har blivit en integrerad del av modern tandvård under de senaste decennierna. Sedan osseointegration (processen för att ett implantat införlivas i käkbenet) upptäcktes, har implantatets tandvård tagit betydande steg över tiden. Tandimplantat består av en endosteal del gjord av titan och en extern protesdel, som hjälper till vid rehabiliteringen av tandlösa patienter. De erbjuder möjligheten till patienter som saknar en eller flera tänder för att uppnå maximala funktionella och estetiska resultat, och avstå från traditionella tandproteser som är ganska obehagliga. Implantatindustrin växer gradvis. Totalt sett värderades den globala marknaden för tandimplantat till 2,91 miljarder USD 2016 med mer än 8,809 miljoner implantat som placerades årligen i USA (1). Prevalensen av biologiska komplikationer när det gäller tandimplantatstödda restaureringar växer dock i samma takt (1).

Termen "Peri-implantit" introducerades i den första europeiska workshopen för parodontologi 1994 och sedan dess har många definitioner föreslagits för att beskriva den benförlust som kännetecknar efterdyningarna av implantatinstallationen (2,3). Perimplantit och periimplantat mukosit omfattas av begreppet periimplantatsjukdomar och anses analoga med parodontala sjukdomar (4). För närvarande definieras peri-implantit som det patologiska tillståndet kring tandimplantat som kännetecknas av inflammation i peri-implantatets slemhinna och progressiv benförlust, vilket så småningom äventyrar implantatets öde (5). Antalet studier som hänvisar till peri-implantit har ökat under de senaste 30 åren enligt PubMed, från 86 artiklar på 90-talet till totalt 1938 manuskript fram till nu (1). Prevalensen av peri-implantit uppvisar också ökande hastigheter. I en systematisk översikt rapporterade Zitzman och Berglundh 2008 en prevalens som sträckte sig från 12 till 56 % (3). Nyare studier visar en prevalens på 22 % (1-47 %) (6), 20 % (7), 26 % (8) och 28 % (9). Det bör påpekas att den exakta prevalensen av sjukdomen i de tidigare studierna är svår att uppskatta och beror på flera faktorer, inklusive sjukdomens diagnostiska kriterier och den tidpunkt som valts för utvärderingen (10). Det är dock uppenbart att peri-implantit är ett växande problem som påverkar implantat-tandvården och kommer säkerligen att bli ämnet för många framtida studier.

Flera protokoll har föreslagits för behandling av peri-implantit inklusive icke-kirurgiska protokoll med implantatdekontaminerande anordningar och lasrar och kirurgiska protokoll såsom användning av regenerativa material (11,12). Men om peri-implantit redan är etablerad kan de föreslagna strategierna och rekommendationerna för dess behandling fortfarande betraktas som empiriska. Från befintliga bevis verkar det som om icke-kirurgisk terapi inte är effektiv, åtminstone inte i avancerade fall. Kirurgiska tekniker kan vara nödvändiga för att ge oss adekvat tillgång för att effektivt degranulera de inflammerade vävnaderna och för att dekontaminera implantatytan (13).

Konsensusrapporten från arbetsgrupp 4 i 2017 års World Workshop on the Classification of Periodontal and Peri-Implant Diseases and Conditions drog slutsatsen att peri-implantit är en inflammatorisk process av mikrobiellt ursprung som orsakar benförlust (4). Dessutom har flera riskfaktorer föreslagits som potentiella co-drivers i denna enhet, inklusive historia av parodontit, rökning, diabetes och dålig plackkontroll (5). Faktorer som genetisk predisposition och frisättning av titanpartiklar har också indikerats som potentiella riskfaktorer (14). Den mikrobiella inblandningen i initiering och progression av peri-implantit har fastställts, men nya studier tyder på att peri-implantit kan vara ett resultat av en främmande kroppsreaktion, vilket betonar värdsvarets roll i sjukdomsinitieringen. (15). Med andra ord är etiologin för sjukdomen ännu inte klarlagd. Men med hjälp av konventionella DNA-sond- och kulturanalyser har vanliga parodontopatogena bakterier isolerats på både friska och sjuka implantatställen (16) och fördelningen av de upptäckta arterna skilde sig inte markant med klinisk implantatstatus (17). Jämfört med enbart friska implantatställen var periimplantit dock associerat med högre antal bakteriearter som betraktades som konsensus parodontala patogener inklusive Porphyromonas gingivalis och Tannerella forsythia (18). Dessutom har observationsstudier indikerat att peri-implantit oftare var kopplat till opportunistiska patogener som Pseudomonas aeruginosa och Staphylococcus aureus (19,20) svamporganismer (t. Candida albicans, Candida boidinii, Penicillum spp., Rhadotorula laryngis, Paelicomyces spp.),(21,22) och virus (dvs. humant cytomegalovirus, Epstein-Barr-virus), (23) vilket pekar på en ganska komplex och heterogen infektion. Därför är erkännandet av den exakta bakteriesammansättningen av peri-implantatskador av största vikt.

En betydande observation om implantatfel är att ett litet antal patienter vanligtvis förlorar många implantat. Detta klustereringsfenomen har identifierats i många studier (24,25). Weyant och hans kollegor undersökte överlevnaden för implantat hos 598 patienter och märkte att mer än hälften av fallen som fick flera implantat hade mer än ett misslyckande. De uppskattade att patienter som hade ett implantat förlorat hade 1,3 större risk att förlora fler implantat (26). Dessa fynd ledde till hypotesen att värdfaktorer påverkar implantatöverlevnaden och därför kan genetisk predisposition spela en viktig roll i utvecklingen av peri-implantit. Många genpolymorfismer har utvärderats. Inledningsvis hänvisade de flesta av studierna till polymorfismer av cytokiner som spelar en nyckelroll i immunsvaret (27-29), såsom interleukinerna IL-1α, IL-1β och deras antagonistprotein IL-1ra, IL-6, IL-10, IL-17, TNF-a och Transforming Growth Factor-β1 (TGF-β1). Förutom dessa har olika andra gener undersökts, t.ex. gener som kodar för CD14, receptoraktivator för nukleär faktor kappa B-ligand (RANKL), mikroRNA, benmorfogenetiska proteiner (BMP), fibroblasttillväxtfaktor (FGF), TRAF familjemedlemsassocierad NF-kappa-β aktivator (TANK), serin/treonin -proteinkinas B-Raf (BRAF), kalcitoninreceptor (CTR), haptoglobin. Det finns många avvikelser i resultaten av ovan nämnda studier. Vissa lyckades upptäcka möjliga associationer och andra inte. En mer ny genpolymorfism som nämns i genetiska studier är den för cyklooxygenas-2 (COX-2). En enkel nukleotidpolymorfism av COX-2 har visats förändra uttrycket av COX-2-genen. Flera studier har funnit ett samband mellan COX-2-genpolymorfismer och parodontit (30-32). När det gäller peri-implantit är data dock knappa.

Diagnosen peri-implantit baseras på traditionella kliniska index, liknande bedömning av periodontal sjukdom. Närmare bestämt fastställs diagnosen av förekomsten av blödning och/eller suppuration vid försiktig sondering, ökat sonderingsdjup jämfört med tidigare kliniska undersökningar och förekomst av benförlust bortom crestal bennivåförändringar till följd av initial benombyggnad (4). Nya studier ifrågasätter dock den diagnostiska träffsäkerheten hos kliniska index som sådana, vilket stöder att diagnosen av sjukdomen är mycket mer komplex (33). I dessa avseenden har nya diagnostiska metoder använts för att uppnå en tidig och korrekt diagnos av sjukdomen (34). En biomarkör eller biologisk markör är en mätbar indikator på något biologiskt tillstånd eller tillstånd. Biomarkörer mäts och utvärderas ofta för att undersöka normala biologiska processer, patogena processer eller farmakologiska svar på en terapeutisk intervention, och är användbara vid diagnos och prognos av en sjukdom. I fallet med peri-implantit har flera biologiska molekyler utvärderats som potentiella biomarkörer som underlättar diagnosen av sjukdomen. Molekyler som TNF-a, IL-1, RANKL har associerats med peri-implantit i en mängd olika studier (34). På senare tid har matrismetalloproteinas 8, (MMP-8), särskilt i dess aktiva form (aMMP-8) fått stor uppmärksamhet genom att bli en lovande biomarkörkandidat för att diagnostisera och bedöma progressionen och förloppet av dessa episodiska orala inflammatoriska vävnadsdestruktiva och degenerativa sjukdomar ( 35,36).

Sammantaget är periimplantit en komplicerad sjukdom med hög förekomst bland befolkningen. Dessutom är aktuella uppgifter om etiologin och diagnosen av sjukdomen kontroversiella.

FÖRSLAGETS MÅL, TEKNIKENS STÅNDPUNKT OCH UTMANINGAR

1. Att ta itu med förhållandet mellan peri-implantit och COX-2-genpolymorfismer, eftersom det inte finns några liknande studier i litteraturen.
2. Att identifiera den patogena mikrobiotan som är associerad med sjukdomen med hjälp av nya metoder för bakteriell identifiering.
3. För att utvärdera den diagnostiska noggrannheten av ett aMMP-8 Point-of-care stolsida-test vid peri-implantit.

Bakgrunden till att studera vart och ett av de studerade målen kommer att analyseras i ett separat avsnitt.

- COX-2-genpolymorfismer. Den genetiska predispositionen anses vara en potentiell riskfaktor för peri-implantit som redan nämnts. En enkelnukleotidpolymorfism (SNP) är enkelnukleotidvariation vid en specifik position i genomet. Varje variation förekommer i någon märkbar grad inom en population. SNP kan förekomma inom kodande och icke-kodande sekvenser av gener, eller i de intergena regionerna. Med tanke på degenerering av den genetiska koden kan SNP inom en kodande sekvens ändra aminosyrasekvensen för den kodande polypeptiden (icke-synonym SNP), eller inte påverka proteinsekvensen (synonym SNP). SNP utanför proteinkodande regioner kan fortfarande reglera genuttryck genom att påverka transkriptionsfaktorbindningen, gensplitsning, mRNA-nedbrytning eller sekvensen av icke-kodande RNA. Därför ligger SNPs bakom skillnader i vår mottaglighet för sjukdomar. SNPs av inflammatoriska cytokingener kan påverka deras uttrycksnivåer eller aminosyrasekvens och följaktligen värdens inflammatoriska respons.

COX-2 omvandlar arakidonsyra till prostaglandin H2, som är prekursorn till prostaglandin E2. Prostaglandin E2, som förmedlar proinflammatoriska och antiinflammatoriska reaktioner i många vävnader (37), är också delvis ansvarigt för de aktiverande processerna som är involverade i resorptionen av det alveolära benet under patogenesen av parodontit. Associationer av cyklooxygenas 2(COX-2)-genen med parodontit identifierades först i taiwanesiska och kinesiska fallkontrollpopulationer (30,31) och validerades därefter i en nordvästeuropeisk population. Studier som sådana som involverar COX-2-genen har ännu inte utförts i fallet med peri-implantit. Emellertid har nyligen studerat genuttryck avslöjat en ökad aktivitet av COX-2-vägen i fallet med peri-implantit (38,39), vilket antyder att COX-2 kan spela en viktig roll i patogenesen av peri-implantit. Föreningen av peri-implantit med vissa genpolymorfismer kommer att möjliggöra en bättre förståelse av sjukdomen, vilket leder till effektivare förebyggande och behandlingsstrategier.

• Mikrobiella faktorer associerade med peri-implantit Aktuella data bekräftar att peri-implantatinfektioner domineras av gramnegativa bakterier, liknande parodontala infektioner, men vissa fall kan hysa en distinkt mikrobiota (20,40,41). Även om tidiga rapporter visade likheter mellan peri-implantat och parodontal flora, visade senare studier att peri-implantit lesioner inte bara kan uppvisa konsensus parodontala patogener utan också opportunistiska mikroorganismer, såsom S.aureus, S. anaerobius, Escherichia coli, Candida och Streptococci. spp (18). Vidare har sekvenseringsmetoder också avslöjat andra icke-odlingsbara mikroorganismer associerade med peri-implantatsjukdom. Asackarolytiska anaeroba grampositiva stavar (AAGPR) såsom Eubacterium nodatum, Eubacterium brachy, Slackia exigua, Gemella sanguinis och anaeroba gramnegativa stavar (OGNR) som Mitsuokella sp., Treponema lecithinolyticum har identifierats (42). Skillnaderna mellan dessa studier kan bero på de olika metoder som används för mikrobiologisk provtagning och bearbetning (43). Den mikrobiologiska profilen av periimplantatsjukdomar är fortfarande en fråga av intresse och många undersökningar och granskningar har genomförts för att dra slutsatsen om mikrobiotan skiljer sig från parodontit; dock finns det fortfarande kontroverser. Den senaste av studierna drar slutsatsen att det inte finns tillräckliga bevis för att stödja den distinkta mikrobiotan mellan periimplantat och parodontala sjukdomar (44,45) medan andra uppger att de kan vara olika enheter vad gäller mikrobiologisk profil (43). Därför måste ytterligare studier utföras för att definiera den mikrobiologiska profilen för peri-implantatvävnader. Nyaste teknologier, såsom hagelgevärssekvensering av hela genomet av bakterier involverade i peri-implantit skulle vara mycket användbara för detta ändamål, men ingen sådan forskning har hittills publicerats. I denna studie kommer sålunda Next Generation Sequencing att användas för att identifiera den mest purulenta mikrobiotan som är associerad med sjukdomen. 16s rRNA-sekvensering kommer att möjliggöra karakterisering av hela den taxonomiska identiteten för peri-implantatskadorna.
• Diagnostisk noggrannhet för ImplantSafe MMP-8 Biomarker Test. Neutrofilt kollagenas, även kallat matrismetalloproteinas (MMP)-8, polymorfonukleärt (PMN) leukocytkollagenas, eller kollagenas-2, har identifierats och karakteriserats som ett viktigt kollagenolytiskt enzym som orsakar aktiv periodontal och peri-implantat degeneration (APD) vid parodontit och peri-implantit (46,47). MMP-8 kan lösa och reglera inflammatoriska och immunologiska kaskader genom att bearbeta icke-matris bioaktiva substrat som kemokiner, cytokiner, serpiner och komplementkomponenter. Fysiologiska nivåer av MMP-8 kan utöva skyddande och defensiva antiinflammatoriska egenskaper (48). Ökade nivåer av särskilt aktiv MMP-8 (aMMP-8), men inte den latenta, inaktiva proformen, har hittats i parodontit- och peri-implantit-påverkade orala vätskor (saliv, munsköljning, gingival crevicular fluid (GCF) och peri-implantat sulkulär vätska (PISF)) (49). En viktig egenskap hos aktiva periodontala och periimplantatsjukdomar är den ihållande patologiska höjningen och aktiveringen av aMMP-8 i parodontala och periimplantatvävnader, vilket återspeglas i orala vätskor (50). Följaktligen är aMMP-8 en lovande biomarkörkandidat för att diagnostisera och bedöma progressionen och förloppet av dessa episodiska orala inflammatoriska vävnadsdestruktiva och degenerativa sjukdomar (46). Ännu viktigare är att aMMP-8 i orala vätskor också kan fungera som ett prediktivt och förebyggande tilläggsbiotekniskt verktyg för att indikera (49,50) förebyggande ingrepp (sekundär prevention eller stödjande periodontal/periimplantatterapi (51,52) och för att hämma eller minska omvandlingen av gingivit och mukosit till parodontit respektive peri-implantit.

Nyligen har lateral-flow point-of-care (PoC)/stol-side-tester (PerioSafe och ImplantSafe), upptäckta i Finland och vidareutvecklade i Tyskland (53), utvecklats baserat på tidigare beskrivna teknologier och monoklonala antikroppar (53, 54). Testerna, PerioSafe och ImplantSafe, och läsaren (ORALyser) har utvecklats och tillverkats av Medix Biochemica Ltd (Esbo, Finland) och Dentognostics GmbH (Jena, Tyskland) och är kommersiellt tillgängliga från Dentognostics GmbH (Jena, Tyskland). I själva verket liknar PoC/stol-side aMMP-8 lateral-flow immunotesterna de klassiska graviditets- och/eller nyligen beskrivna HIV-PoC-testerna (55). aMMP-8 oral vätsketest kan användas enligt tillverkarens instruktioner (47). PerioSafe mäter och analyserar nivåerna av aMMP-8 i munsköljning och ImplantSafe i PISF och GCF; Därför är PerioSafe patientspecifik och ImplantSafe är platsspecifik (47,53). PerioSafe och ImplantSafe teststickor kan kvantifieras av ORALyser-läsaren i 5 min PoC/stolsida. PerioSafe och ImplantSafe med ORALyser-kvantifiering är tillförlitliga, kvantitativa, icke-invasiva, säkra och billiga kompletterande diagnostiska verktyg för diagnostik, screening, övervakning och förebyggande av periodontala och periimplantatsjukdomar (47). En pilotfall-kontrollstudie av peri-implantit visar både 100 % sensitivitet och specificitet för ImplantSafe-testet (56).

Metod och implementering:

För att uppnå de tidigare målen har en fallkontrollstudie utformats och kommer att genomföras vid avdelningen för parodontologi och implantatbiologi, Dental School, Aristoteles universitet i Thessaloniki.

Ett studieprov på minst 100 patienter som går på Postgraduate Clinic of Parodontology and Implant Biology vid Aristoteles University of Thessaloniki för periodontal eller peri-implantatbehandling kommer att rekryteras. Patienter ska diagnostiseras med peri-implantit enligt de senaste (2017)(4) kriterierna. Studieprotokollet kommer att appliceras till den etiska kommittén vid den odontologiska fakulteten vid Aristoteles universitet i Thessaloniki för godkännande och alla patienter kommer att uppmanas att underteckna sitt informerade samtycke.

- Arbetspaket: i. COX-2-genpolymorfismer: Buccala pinnprover kommer att erhållas från alla patienter som ingår i studien. Efter DNA-extraktion kommer en polymeraskedjereaktion (PCR)-process att utföras för att identifiera de föreslagna polymorfismerna, med användning av kommersiella primers specifika för genen. Genpolymorfismanalyserna och relevant laboratorieprocess kommer att utföras i samarbete med skolan för biologi, naturvetenskapliga fakulteten, Aristoteles universitet i Thessaloniki. Mer specifikt kommer proverna att samlas in från Ioannis Fragkioudakis (doktorand vid avdelningen för parodontologi och implantatbiologi, avdelningen för tandvård, Aristoteles universitet i Thessaloniki) och kommer att förvaras i -80°C tills vidare bearbetning. Proverna kommer att analyseras i samarbete med institutionen för biologi, Aristoteles universitet i Thessaloniki under ledning av professor Minas Arsenakis. Processen kommer att utföras av Ioannis Fragkioudakis och doktoranden Symela Koutounidou. Valet av denna samarbetande organism är baserat på professor Minas Arsenakis tidigare erfarenhet av analys av genpolymorfismer och det fullt utrustade laboratoriet som ligger vid institutionen för biologi AUTh. Dessutom förklarar PI framgångsrika tidigare samarbeten med medlemmarna i den valda organisationen.

ii. Patogena mikrobiota-prover kommer att erhållas från de utvalda implantaten genom införande av sterila endodontiska papperspunkter i varje peri-implantat-spricka. Mer specifikt kommer proverna att samlas in från Ioannis Fragkioudakis (doktorand vid avdelningen för parodontologi och implantatbiologi, avdelningen för tandvård, Aristoteles universitet i Thessaloniki) och kommer att förvaras i -80°C tills vidare bearbetning. Proverna kommer att analyseras med hjälp av Next Generation Sequencing (NGS). Mer specifikt kommer 16S rRNA-sekvensering och HOMINGS att användas för att identifiera hela mikrobiotan som ingår i proverna, vilket möjliggör karakterisering av alla taxonomiska nivåer av bakterier. NGS kommer att genomföras i samarbete med institutionen för mikrobiologi, Medical School, A.U.Th. Valet av den samarbetande organismen och medlemmarna baseras på tillgången på den nödvändiga laboratorieutrustningen (tillgång tillhandahålls av den associerade professorn Lemonia Skoura) på AHEPA universitets allmänna sjukhus i Thessaloniki. Dessutom kommer det nödvändiga laboratoriearbetet att utföras av Fani Chatzopoulou (doktorand), bekant med processerna, under ledning av docent Dimitrios Chatzidimitriou.

iii. MMP-8-analys ImplantSafe snabba aMMP8-analystester kommer att användas för utvärdering av MMP-8-nivåerna i de valda implantaten. Processen kommer att vara som följer: Matrix metalloproteinas (MMP)-8 (neutrofil kollagenas-2) nivåer i dess aktiva form (aMMP-8) kommer att samlas in från Peri-implantat Crevicular Fluid, med hjälp av pappersremsorna som ingår i testet. Efteråt kommer proverna att analyseras kvantitativt av den digitala läsaren ORALyzer® enligt tillverkarens instruktioner som ger en omedelbar kvantifiering av aMMP-8-nivåerna. ORALyzer har ägts av Institutionen för parodontologi sedan 2019. Alla prover kommer att samlas in och analyseras av Ioannis Fragkioudakis.