抗生素常常无法控制这种疾病，科学家们一直难以理解其中的原因。现在，研究人员认为他们已经揭示了其背后的机制。
罗格斯大学牙医学院的科学家们发表在《PNAS Nexus》上的一项新研究表明，细菌会逐渐腐蚀牙科种植体，向周围组织释放微小的钛颗粒。这些颗粒会干扰负责对抗感染的免疫细胞，使其陷入持续的过度炎症状态，从而逐渐破坏颌骨。
研究人员检查了人体组织样本，在实验室中研究了人体免疫细胞，并利用基因工程小鼠进行了实验。他们的研究在巨噬细胞（负责吞噬细菌的免疫细胞）中发现了一种钙通道，该通道会被钛颗粒激活。当在小鼠体内使这一通道失活时，疾病便得到了预防。
这一发现为这种疾病提供了首个可靠的药物靶点。该疾病影响着多达五分之一的牙科种植体接受者，每年在全球范围内造成的医疗系统成本超过10亿美元。
"我们首次展示了为什么所有对天然牙齿周围有效的抗生素治疗对种植体周围无效，"该研究的资深作者、罗格斯大学牙医学院临床研究助理院长Georgios Kotsakis说。"现在我们知道了病因，就可以开始开发治疗方法了。"
为什么牙科种植体感染对抗生素具有耐药性
围绕种植体周围炎（peri-implantitis）最大的谜团之一是它与牙周炎（在天然牙齿周围发生的牙龈疾病）的相似性。这两种疾病都始于口腔中发现的同类细菌，但它们对治疗的反应却截然不同。
对于天然牙齿，抗生素结合常规的专业洁治可以消除感染。然而，在牙科种植体周围，同样的药物在不到一半的病例中取得成功。即使尝试治疗，底层的颌骨仍可能继续恶化。
在过去二十年中，科学家们主要关注引起这些感染的细菌。Kotsakis实验室的研究人员决定调查另一个可能的因素：种植体材料本身。
他们的研究表明，积聚在种植体表面的细菌会形成酸性生物膜，缓慢损害钛材料。随着时间的推移，这种腐蚀会释放数十亿个微小的金属颗粒，每个颗粒都比红细胞还小。
钛颗粒也可能在常规牙科清洁过程中脱落。当专为天然牙齿设计的器械被用于种植体时尤其令人担忧，因为这些器械会刮擦并损坏金属表面。
钛颗粒如何劫持免疫系统
一旦释放到牙龈中，微小的钛碎片会吸引一种称为脂多糖的细菌毒素，这种毒素会包裹在颗粒表面。这种组合为免疫系统制造了一个具有欺骗性的目标，使颗粒看起来像无法被分解的异常巨大的细菌。
巨噬细胞是负责吞噬和消灭有害微生物的白细胞，它们会试图吞噬这些颗粒。但由于细胞无法消化钛，它们会陷入长期的过度炎症状态。
结果，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关节炎和阿尔茨海默病相关的炎症过程有关。
由此产生的免疫反应会逐渐破坏支撑牙科种植体的骨骼。与此同时，巨噬细胞对抗最初引发感染的细菌的能力也会下降。
实验室实验揭示了它们的防御功能受到破坏的严重程度。暴露于钛颗粒的巨噬细胞吞噬的细菌数量不到未接触这些颗粒的免疫细胞的一半。
"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，"Kotsakis说。"你面对的是一场抗生素无法对付的完美风暴。"
科学家确定潜在的新治疗靶点
在揭示钛颗粒如何破坏免疫防御之后，研究人员进一步探究了造成这种破坏性反应的分子通路。
他们将该过程追溯到TRPC1，这是一种存在于巨噬细胞中的钙通道（细胞膜内一种特化的孔状蛋白结构）。该通道在钛颗粒和细菌毒素引发的炎症反应中起着核心作用。
为了验证其重要性，研究团队使用了缺乏TRPC1的基因工程小鼠。当这些动物暴露于同样的钛颗粒与细菌组合时，它们的免疫系统反应有效得多。
这些小鼠形成的脓肿明显更小，产生的炎症信号分子更少，并恢复了清除细菌的能力。使该通道失活可防止在TRPC1存在时观察到的破坏性疾病过程。
这些结果指向一种治疗种植体周围炎的潜在新方法，即针对免疫系统的反应，而不是完全依赖抗生素。
在美国国立卫生研究院的资助下，Kotsakis及其同事目前正在评估作用于人体细胞中相同分子通路的候选药物。
为什么正确的牙科种植体清洁很重要
尽管这项研究为未来的疗法打开了大门，但它也强化了对于已经植入牙科种植体的人来说一项重要的预防措施。
定期专业清洁仍然是已知对抗种植体周围炎最有效的保护措施。然而，这些清洁过程中使用的器械和技术会产生显著影响。
直到大约十年前，许多牙医还常规使用与清除天然牙齿沉积物相同的金属刮治器来清洁种植体。罗格斯大学团队及其他科学家的研究此后表明，这些工具会损坏和腐蚀钛表面，可能释放额外的颗粒并加速疾病进程。
如今，非研磨性清洁方法已成为标准做法，有助于保护种植体表面，同时降低并发症风险。
通过揭示腐蚀的钛如何干扰免疫防御，这些发现为为什么某些牙科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。