咬合過載與種植體周圍炎關(guān)系的研究進(jìn)展

金卓華， 謝麗麗， 李雨陽， 姜佳楊， 歐燕珍， 孟維艷

1.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院種植科，吉林 長春（130021）； 2.吉林省牙發(fā)育及頜骨重塑與再生重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，吉林 長春（130021）； 3.吉林大學(xué)口腔醫(yī)院老年口腔科，吉林 長春（130021）

種植體周圍炎是由菌斑生物膜引起的種植體周圍組織炎癥，同時骨組織發(fā)生進(jìn)行性吸收。系統(tǒng)評價指出17%～34%的患者在種植體植入后會發(fā)生種植體周圍炎［1］，其典型表現(xiàn)為黏膜腫脹增生，種植體周圍袋形成，垂直向碟形骨吸收，輕度探診時可有化膿出血。種植術(shù)后第一年平均骨吸收為0.9～1.6 mm，往后每年吸收0.02～0.15 mm［2］。菌斑生物膜是種植體周圍炎的始動因素，咬合過載、吸煙、酗酒、牙周病史、全身系統(tǒng)疾病、種植體的表面粗糙性及角化黏膜的缺如等均為危險因素［3］。

正常生理狀態(tài)下，咬合力存在一定的安全范圍，咬合過載是指超過不造成修復(fù)體、種植體構(gòu)件或界面損傷以及組織能夠承受的負(fù)荷，包括垂直和側(cè)向過載。天然牙列的超負(fù)荷會引起牙周韌帶中細(xì)胞程序性死亡和牙槽骨的吸收［4］。而種植義齒咬合過載同樣會造成種植體周骨組織的吸收、機(jī)械構(gòu)件的折裂等發(fā)生［5］。本文就種植義齒的咬合過載、咬合過載與菌斑生物膜在種植體周圍炎發(fā)生中的因果關(guān)系、咬合過載促進(jìn)種植體周圍炎的機(jī)制等作一綜述。

1 咬合過載與種植體周圍炎的發(fā)生

1.1 種植義齒的咬合與骨感知

種植體與周圍骨組織形成骨結(jié)合后，植體表面與骨界面直接接觸，缺乏與天然牙類似的牙周膜結(jié)構(gòu)，因此亦缺少Ruffini 末梢等神經(jīng)本體感受器。然而種植體存在一定的感知能力，種植體的本體感覺，也稱骨感知，是指種植牙在缺乏牙周膜感受器的情況下，在下頜運(yùn)動及咬合時產(chǎn)生的辨別感覺的能力。種植體感受咬合力的閾值比天然牙高8 到10 倍。由于種植體缺乏牙周膜及其感受器且生理動度極其有限［6］，因此，種植義齒對咬合力的感知及緩沖均較天然牙差，使得咬合過載更易在種植義齒中發(fā)生。

1.2 種植義齒咬合過載的發(fā)生

正常的咬合是指不對口頜系統(tǒng)造成組織損傷，咀嚼系統(tǒng)協(xié)調(diào)的咬合。不正確的咬合關(guān)系：磨牙癥等副功能運(yùn)動；修復(fù)過程中造成的人工牙位于非中性區(qū)、修復(fù)體與植體長軸不一致；不合理的種植義齒設(shè)計(jì)，如過長的懸臂梁、不合理的冠-種植體比、種植體基臺連接類型選擇不當(dāng)?shù)瘸?dǎo)致非軸向力過大，造成側(cè)向咬合過載［7］。而咬合高點(diǎn)的存在，緊咬牙也可造成咬合過載。有研究報道咬合載荷與牙槽骨和基牙應(yīng)力之間的關(guān)系可用正弦函數(shù)的三維曲面方程描述，種植基牙的適宜應(yīng)力范圍為1.5～8.66 MPa，左上中切牙種植體的適宜載荷范圍為6～86 N［8］。因此，當(dāng)垂直或側(cè)向咬合力高于生理閾值時，可導(dǎo)致種植義齒的咬合過載。

1.3 咬合過載對種植體周圍軟硬組織的影響

高咬合負(fù)荷可造成種植體周圍齦溝液增多，而探診深度、探診出血、牙齦退縮及角化黏膜寬度無明顯變化［9］。健康的骨組織改建與應(yīng)力加載密切相關(guān)，但骨組織的應(yīng)力生理值可因個體、部位及生命周期時段的差異而不同。功能性咬合不會使種植體周圍的骨質(zhì)處于超負(fù)荷狀態(tài)。當(dāng)負(fù)荷加載超過骨的承載能力時，骨組織將出現(xiàn)微裂紋，微裂紋的進(jìn)行性擴(kuò)展可造成骨組織損傷、骨吸收、種植體骨結(jié)合界面破壞及種植體脫落［10］。種植體-骨界面不具緩沖機(jī)制，所有力都將被界面吸收。這些力產(chǎn)生的機(jī)械刺激是維持或破壞骨結(jié)合的關(guān)鍵［11］。當(dāng)修復(fù)加載時間過早（骨結(jié)合界面尚未完成）或修復(fù)體結(jié)構(gòu)存在懸臂設(shè)計(jì)，導(dǎo)致非軸向咬合力過大、咬合早接觸、偏側(cè)咀嚼、非功能性咬合（夜磨牙癥）時，種植體周圍骨組織均可發(fā)生進(jìn)行性角型或水平型吸收［12］。

2 咬合過載與菌斑生物膜在種植體周圍炎中的因果關(guān)系

2.1 細(xì)菌因素存在時咬合過載對種植體周圍炎的影響

咬合過載加劇了菌斑積聚時種植體周圍炎的進(jìn)展，增加骨整合喪失和骨吸收。動物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，過度負(fù)荷對種植體骨結(jié)合喪失的影響比單純菌斑積聚更大，過度負(fù)荷主要引起骨整合的喪失而非骨組織的吸收；當(dāng)存在微生物因素的情況下，咬合過載組骨結(jié)合處存在裂隙，而兩組的骨吸收程度無差異［13］。對犬的研究則發(fā)現(xiàn)咬合過載加重了菌斑引起的骨吸收［14］。

2.2 細(xì)菌因素得到控制時咬合過載對種植體周圍炎的影響

臨床上很難排除致炎因素菌斑生物膜的影響，因此大部分通過動物實(shí)驗(yàn)進(jìn)行研究。對犬的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，種植體周圍黏膜健康時，過度負(fù)荷增加了骨-種植體接觸率，并且只是輕度降低或不降低邊緣骨高度［14］。小鼠實(shí)驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)種植體的超負(fù)荷并不會導(dǎo)致種植體周圍骨的明顯微損傷，無炎癥情況下咬合過載不對骨結(jié)合產(chǎn)生負(fù)面影響，反而促進(jìn)合成代謝［15］。對兔的研究表明，在周期性加載的橫向負(fù)荷下，骨組織的形成隨著負(fù)荷增高而增加，而40 N 作用下的種植體-骨接觸率最高，提示種植體周圍骨形成和吸收存在負(fù)荷閾值［16］。但也有研究提示即使沒有炎癥存在，過度的超負(fù)荷也可能導(dǎo)致骨結(jié)合的喪失［17］。由于咬合過載的動物模型無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此其實(shí)驗(yàn)結(jié)論也未能完全統(tǒng)一，需進(jìn)一步優(yōu)化實(shí)驗(yàn)方法。

3 咬合過載促進(jìn)種植體周圍炎的機(jī)制

3.1 咬合過載下齦溝液中炎癥因子的變化

骨結(jié)合喪失后，在種植體和周圍骨之間有炎癥浸潤的纖維組織帶［14］。骨整合過程中，M1 型巨噬細(xì)胞可分泌多種促炎因子，包括腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白細(xì)胞介素-12（interleukin-12，IL-12）、血清基質(zhì)金屬蛋白酶2（matrix metalloproteinase-2，MMP2）和血清基質(zhì)金屬蛋白酶9（matrix metalloproteinase-9，MMP9）［18］。臨床研究中，咬合負(fù)荷較高患者的齦溝液中白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）表達(dá)較高，調(diào)整咬合后檢測的相關(guān)炎癥因子TNF-α、IL-10、IL-6、IL-1β 均降低［19］。因此，超負(fù)荷可通過引起炎癥因子的釋放促進(jìn)骨吸收。

3.2 咬合力作用下維持種植體周圍骨健康的機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制

3.2.1 加載在種植體上的力 加載負(fù)荷的種植體是一個動態(tài)復(fù)合體，其中力、材料、界面、骨組織和細(xì)胞以協(xié)調(diào)的方式相互作用，以實(shí)現(xiàn)和維持骨整合、種植體的穩(wěn)定性和適當(dāng)?shù)墓枪δ?。力施加在牙齒上，然后以應(yīng)力和應(yīng)變的形式傳遞到牙周膜和周圍骨骼。壓縮力下骨強(qiáng)度比剪切力更高，非軸向加載時隨著牙尖斜度增加骨陷窩周圍的應(yīng)力和張力更高［20］。有限元分析表明應(yīng)力強(qiáng)度很大程度取決于接觸點(diǎn)的分布、數(shù)量及力的矢量。最大咬合時，接觸分布均勻而產(chǎn)生軸向載荷可防止牙尖斜面過大和摩擦力較低情況下骨骼承受較高的應(yīng)力［21］。而最大咬合力主要隨牙齒的狀態(tài)和暴力使用的改變而變化［22］。

3.2.2 種植體上的力被細(xì)胞感知并啟動細(xì)胞過程 轉(zhuǎn)移到種植體-骨界面的力通過不同的細(xì)胞過程影響骨重建，這些初始的機(jī)械信號啟動一系列的生化反應(yīng)，調(diào)節(jié)骨的形成和吸收。參與機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)現(xiàn)象的細(xì)胞有骨細(xì)胞、成骨細(xì)胞、破骨細(xì)胞和未分化的干細(xì)胞。這些細(xì)胞群對拉力和壓縮力表現(xiàn)出不同的反應(yīng)，對流體流動的反應(yīng)大于機(jī)械強(qiáng)度。表觀壓縮應(yīng)變、拉伸應(yīng)變、靜水壓力、剪切應(yīng)變和流體動力學(xué)是調(diào)節(jié)機(jī)械載荷下骨再生變量［11］?；跈C(jī)械傳遞的機(jī)制，咬合力是通過骨骼感知的。細(xì)胞外基質(zhì)和骨間隙中含有組織液，能運(yùn)輸各種因子，由于肌肉收縮、血壓的影響，骨組織中組織液的流速更快［23］。壓力梯度驅(qū)動流體從壓縮區(qū)到張力區(qū)。這種流體通過骨小梁和皮質(zhì)骨的多尺度孔隙運(yùn)動產(chǎn)生的流體剪切力刺激骨細(xì)胞。

細(xì)胞群的力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)有關(guān)的因素包括流體流動、基質(zhì)應(yīng)變、連接蛋白、離子通道、初級纖毛、糖萼（多糖外被）、細(xì)胞骨架和整合素。例如，當(dāng)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的初級纖毛通過振蕩流受到剪切力刺激時，將啟動鈣信號和早期成骨基因的表達(dá)［24］。機(jī)械敏感離子通道在力學(xué)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。不同類型的機(jī)械載荷可以改變成骨細(xì)胞和骨細(xì)胞機(jī)械敏感離子通道的特性，大應(yīng)變刺激增殖而小應(yīng)變抑制增殖。機(jī)械負(fù)荷可影響骨細(xì)胞陷窩的形狀從而調(diào)節(jié)骨細(xì)胞感知的信號，骨細(xì)胞形狀的變化會影響其機(jī)械敏感性。機(jī)械力可觸發(fā)骨細(xì)胞分泌硬化素、核因子-κB 受體活化因子配體［receptor activator of nuclear factor（NF）-kappaB ligand，RANKL］、前列腺E2（Prostaglandin E2，PGE2）、一氧化氮（nitric oxide，NO）、胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1，IGF-1）、成纖維細(xì)胞生長因子23（fibroblast growth factor 23，F(xiàn)GF23）和葡萄糖六磷酸鹽脫氫酶（glucose-6-phosphate dehydrogenase，G6PD），進(jìn)而影響其他骨細(xì)胞［25］。骨細(xì)胞通過改變RANKL、硬化素和Dickkopf-1（DKK1）受體激活劑的分泌影響骨吸收和形成的平衡［26］。而流體切應(yīng)力激活骨細(xì)胞上的TRPV4，瞬時受體電位超家族（transient receptor potential superfamily，TRPS）中的一種，下調(diào)硬化素的表達(dá)［27］。此外，機(jī)械敏感離子通道TRPs 參與破骨細(xì)胞的形成與活化［28］。環(huán)境負(fù)荷條件改變了細(xì)胞的生物和生化反應(yīng)。骨組織變形引起的應(yīng)變信號被察覺并轉(zhuǎn)移到骨細(xì)胞中，當(dāng)骨變形在0.15%～0.3%時，體內(nèi)骨量增加。在細(xì)胞水平上，需要高達(dá)10% 應(yīng)變才能啟動成骨反應(yīng)［11］。

骨細(xì)胞陷窩附近的應(yīng)變和骨微結(jié)構(gòu)內(nèi)產(chǎn)生的微裂紋可刺激成骨細(xì)胞的活動。因此，咬合負(fù)荷（功能負(fù)荷或超負(fù)荷）的生物效應(yīng)是高度可變的［29］。根據(jù)負(fù)荷強(qiáng)度的不同，負(fù)荷可能具有成骨特性，也可能導(dǎo)致骨損傷。1 000～1 500 微應(yīng)變時，通常促進(jìn)成骨，而在3 000 微應(yīng)變時，微觀骨損傷開始累積。這些閾值應(yīng)變并不固定，取決于骨骼結(jié)構(gòu)及其對機(jī)械應(yīng)力反應(yīng)的系統(tǒng)性因素，如激素、藥物和維生素，也可能隨負(fù)荷類型的不同而改變［14］。因此，目前仍需更多的研究來預(yù)知不同個體的具體負(fù)荷閾值，規(guī)避不良負(fù)荷。

4 合理的咬合調(diào)整對種植體穩(wěn)定性的臨床意義

4.1 磨牙癥患者咬合過載的干預(yù)對骨組織的影響

磨牙癥是咀嚼器官的一種副功能運(yùn)動，產(chǎn)生的非生理性咬合接觸會對整個口頜系統(tǒng)產(chǎn)生損傷。由肌肉過度收縮產(chǎn)生的異常咬合力會加重種植義齒的負(fù)荷，導(dǎo)致義齒過度磨耗或崩瓷。當(dāng)肌肉過度收縮發(fā)生在非正中不穩(wěn)定頜位關(guān)系下，且持續(xù)時間長（41.6 s/次），收縮力量大時，會產(chǎn)生較大側(cè)向力，易造成種植義齒頸部周圍骨吸收［30］。咬合治療對磨牙癥患者療效顯著。已發(fā)生種植體周圍炎的夜磨牙患者在菌斑控制及咬合墊治療的十個月后成功恢復(fù)骨結(jié)合［31］。甚至有患者僅通過咬合調(diào)整便成功恢復(fù)骨結(jié)合，盡管種植體周圍骨喪失明顯，修復(fù)體上咬合過載非常嚴(yán)重，在5 個月的咬合調(diào)整后，吸收的牙槽骨仍可獲得顯著恢復(fù)［32］。

4.2 調(diào)整正確的咬合有利于種植體周圍炎的愈合

臨床研究顯示患者咬合治療前后上下后牙牙槽嵴吸收率降低了8.5%［33］。通過調(diào)整咬合負(fù)荷加載的位置和時機(jī)，使種植體的咬合發(fā)生在天然鄰牙接觸后，繼而使種植體周圍的骨吸收得到一定程度的恢復(fù)［34］。咬合力加載的大小、時間、方向、分布影響種植義齒與相鄰天然牙的協(xié)調(diào)性，因此行種植修復(fù)時不僅要注意種植上部修復(fù)體的咬合，也要強(qiáng)調(diào)與鄰牙在咬合力加載時的協(xié)調(diào)性，以利于種植體周圍軟硬組織的健康穩(wěn)定。

5 小 結(jié)

臨床上種植體周圍炎是以菌斑生物膜為始動因素，多種因素共同參與的炎癥性疾病。雖然諸多證據(jù)表明咬合過載促進(jìn)了種植體周圍炎的發(fā)展，但其作用機(jī)制尚不完全明確。另外，由于口頜系統(tǒng)的復(fù)雜性及不同個體之間的差異性，使得咬合過載對種植體周圍炎的影響因素多變且不均一，種植義齒理想的咬合亦未達(dá)成共識。因此，需要有更多的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)指導(dǎo)理想咬合的確定。由于人為制造咬合過載可能造成不可恢復(fù)的骨吸收，因此難以開展臨床實(shí)驗(yàn)，尋找模擬種植義齒咬合過載的理想實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯⒛苡行Т龠M(jìn)上述作用機(jī)制的進(jìn)一步研究。

【Author contributions】Jin ZH wrote the article.Xie LL，Li YY，Jiang JY，Ou YZ revised the article. Meng WY guided the writing of the article.All authors read and approved the final manuscript as submitted.