犬類種植體周圍炎模型構建的研究進展

梁俊威 林海燕

種植義齒以其良好的舒適性、美觀性以及咀嚼功能恢復性等優勢得到了眾多牙列缺損或缺失患者的青睞[1]。隨著口腔種植病例的增多，種植體周圍炎作為最常見的生物學并發癥，其發病率也呈現增長的趨勢，約有16%的種植患者存在種植體周圍炎[2]。種植體周圍炎是以菌斑生物膜為始動因子的種植體周軟硬組織的炎癥性疾病，臨床表現為種植體周圍軟組織進行性炎癥和超過生理范圍的支持骨喪失[3]，是造成種植修復失敗的主要原因[4]。在當前的臨床實踐中，對于種植體周圍炎的治療尚缺乏基于循證醫學的確鑿證據和行之有效的治療方案[5]，往往需要開展大量的臨床試驗進行深入研究。而臨床試驗具有一定的局限性，如樣本之間控制變量的難度大、實驗結果易受客觀因素的影響、潛在的倫理問題等。動物模型作為一種人為可控的趨勢模型，可通過標準化來保證實驗結果的準確性，恰好能為研究種植體周圍炎的起因、發病過程以及臨床治療方法提供大量可靠的實驗數據支持以指導臨床。目前學者們研究種植體周圍炎所采用的實驗動物包括小型豬、犬、嚙齒類和兔等，其中犬類是近年研究中最常用的動物模型之一。本文就犬類種植體周圍炎模型構建的研究進展作一綜述，以期為研究者建立正確合理的種植體周圍炎動物模型提供思路，有利于探尋更穩定高效的治療方案并向臨床轉化。

1 犬類種植體周圍炎模型的優勢

用于構建種植體周圍炎模型的動物形式多樣，所選擇的動物應盡量與人類的解剖結構、生理及病理特征相似。一般認為，使用大型動物建立的模型更接近人體口腔情況，實驗結果可信度更高。既往研究已使用猴、犬、豬、羊、兔和嚙齒類動物等多種動物成功建立了種植體周圍炎模型[5]。相比于其它動物，犬類是研究自然發生的牙齦炎和牙周炎最完善的模型之一[6]，犬類種植體周圍炎模型具有如下優勢：（1）犬類與人類均為雙牙列，牙面上常有牙結石沉積[7]，且犬類與人類的牙周解剖結構和炎癥形成發育相似[8]，犬的牙周炎病變與人類的關系較其他實驗動物更為密切[9]。（2）犬類的頜骨在生理學上與人類頜骨有許多相似之處，可以用于研究種植體疾病發展的各個方面[10]。犬類相對于嚙齒類及兔類擁有更充足的下頜骨量，能植入常規臨床尺寸種植體，更適合進行種植體周圍炎的造模及后續的復雜手術治療研究。研究表明，12 個月左右的成年雄性比格犬與人類的頜骨相似性高，包括相似的次級骨和皮質骨重塑以及皮質骨和松質骨中的灰質、膠原蛋白和胰島素樣生長因子水平[11-12]。同時犬類頜骨經組織切片染色后結構清晰，便于觀察，有利于組織病理層面的研究分析。（3）相比之下，豬及羊類體型過大，較普通體型動物在術中及術后更易發生感染[13]，而犬類在大型動物中體型適中，在術后的口腔衛生維護上更易于管理，從而有利于感染的控制。

2 犬類種植體周圍炎模型的構建

2.1 犬類動物的品種選擇 在犬類種植體周圍炎模型中使用的品種包括比格犬、拉布拉多犬以及雜交家犬，不同品種的犬類表現出不同的特征。研究表明大多數犬類在菌斑生物膜和牙石積聚后可自發性患牙周炎[14]，不同品種犬類的牙周炎患病率具有明顯差異，其中比格犬易受牙周炎自發發展的影響，牙周炎患病率較其他品種，如拉布拉多和雜交家犬更高，同時其患病率隨年齡增長而增加，在2 歲時患病率達到高峰[15]。相對其他犬種來說比格犬體型更小，性情更溫順[1]，實驗契合度更高，應用也最為廣泛，早在1965 年就有研究者對比格犬牙頸部齦緣水平進行絲線結扎，同時配合牙周炎飲食成功建立理想的牙周炎模型[16]；1992 年Berglundh 等[17]首次將犬類模型轉移到種植體周圍炎的研究中。

2.2 犬類下頜骨解剖特點 有學者通過錐形束投照CT（cone beam computed tomography，CBCT）和解剖標本測量，研究了犬類下頜骨的解剖特點，發現犬類下頜骨的每一側都存在2 個頦孔，其中近中較大的為主頦孔，遠中較小的為副頦孔，主頦孔距離第一磨牙根尖約（14.44±0.95）mm，同時犬類的下頜神經管直徑較大，頰側與舌側骨壁很薄[18]。劉雯等[19]觀察犬類下頜骨的解剖結構后發現，犬類下頜第二、三、四前磨牙和第一磨牙的頰舌向骨質厚度隨著距離牙槽嵴頂深度的增加而增加。Martinez等[20]對犬類前磨牙區下頜骨不同位點的切面進行大體觀察發現，犬類下頜神經管上壁距下頜牙槽嵴頂的距離從頦孔到磨牙區逐漸降低。

在對犬類行種植手術前應通過影像學分析缺牙區的解剖結構特點，盡量避開頦孔、鄰牙根尖、下頜神經管等重要解剖結構，使種植體準確植入“安全種植區”。這樣不僅提高了種植的成功率，也遵循了動物實驗的3R 原則。

2.3 種植體的選擇 犬類行種植術所選用的種植體大多數為臨床所使用的植體，Felice 等[21]研究評估了不同類型種植體對結扎誘導的犬類種植體周圍炎模型的影像學和組織形態學影響，發現錐形植入物在種植體周圍炎的早期階段可能更易產生邊緣骨喪失（marginal bone loss，MBL）。Morelli 等[18]在研究不同直徑種植體誘發的種植體周圍炎的進展中發現，直徑較小的種植體發生種植體周圍炎的進展更快，但種植體直徑不影響后續的手術治療結果。有相關研究表明犬類種植體的選擇直徑為3.25～4.10 mm、長度為8.00～12.00 mm[22]。

2.4 種植體植入的時機及位點選擇 目前在犬類種植體周圍炎模型的種植體植入時機和位點的選擇上，各學者尚未形成統一定論，一般認為分為即刻種植模型與延期種植模型。

2.4.1 即刻種植 即拔牙后即刻植入種植體?，F有研究多采用在犬磨牙的近中或遠中根的牙槽窩植入，該模型與人類單根牙的即刻種植相似，但與磨牙，特別是下頜磨牙的即刻種植有所差異[23]。Park 等[24]曾利用犬類評估即刻種植構建周圍炎模型的可行性，指出這種方法的實驗時間短且形成的骨缺損與傳統的結扎絲誘導模型相似，有望取代傳統模型成為研究種植體周圍炎的再生性治療的又一模型。

2.4.2 延期種植 即在拔牙后待拔牙創完全愈合，且牙槽骨恢復一定的高度與寬度后再進行種植。通常在拔牙后3 個月開始建立模型，隨著牙槽窩的改建，松質骨逐漸代替了編織骨，形成具有骨皮質的牙槽嵴頂。犬類下頜前磨牙區段一直是種植體植入的理想區段[25]，現有研究選擇的拔牙位點多為雙側下頜第一至第四前磨牙，但也有學者認為無牙頜更有利于實驗操作，應在犬無牙下頜骨上進行模型的構建[26]。

雖然即刻種植能極大地縮短實驗周期，但作為種植體周圍炎模型與臨床進行對應，其臨床意義具有局限性；而延期種植擁有更佳的骨改建，且更貼近目前臨床種植修復流程。因此多數研究者認為拔除比格犬雙側下頜第一至第四前磨牙建立牙列缺損模型，待骨改建完成后行種植體植入術，而后進行種植體周圍炎模型的建立更為理想。

2.5 犬類種植體周圍炎的誘導方法

2.5.1 局部去骨法 局部去骨法通過外科局部翻瓣，暴露種植體頸部，去除部分皮質骨，建立種植體周圍炎骨缺損模型。此方法的優點是對骨缺損的程度和外形可進行主觀控制，構建模型速度較快，常用于種植體周圍炎骨缺損修復的研究。缺點是缺乏了細菌作用，組織病理與臨床差別較大。

2.5.2 結扎誘導法 結扎誘導法通過外界人為的刺激將細菌引入齦下導致種植體周圍炎癥的發生，建模穩定、簡單且成功率高，是目前應用最為廣泛的建模方法。結扎誘導所使用的材料有多種，Reinedahl 等[27]研究指出，最輕微的MBL 是由棉花結扎產生的，其次是鋼絲、牙線和絲線結扎。傳統的結扎法是將絲線放置于種植體周齦下，破壞了種植體周圍的軟組織封閉，是一種創傷性的行為，并沒有真正模仿人類種植體周圍炎的進展過程，同時結扎線會壓迫種植體周圍組織，使得種植體周圍軟硬組織是由于結扎線壓迫性吸收還是炎癥性吸收難以鑒別。因此有學者對傳統結扎法進行了改良，將結扎絲線作為初期誘導，去除結扎后，使菌斑自然積聚12 個月，產生一個自然的疾病進展過程，獲得更接近于人類的種植體周圍炎模型[28]。Solderer 等[29]總結了結扎誘導犬種植體周圍炎模型8、12 和16 周后的骨缺損深度變化，平均每周骨缺陷深度增加0.08 mm；但這種骨缺損進展是非線性的，可能受到種植體直徑、犬種和結扎材料等的影響，有必要作進一步的分組研究。

2.5.3 菌斑堆積法 菌斑作為種植體周圍炎疾病的始動因子，在疾病的發展過程中起主導作用。菌斑堆積法依靠菌斑牙石在犬種植體愈合基臺附近自然堆積，進而刺激種植體周圍炎的形成，操作簡單，技術敏感性低，但短期內僅能實現早期的種植體周圍病，無法形成明顯的種植體周骨缺損[30]。一項研究在對比格犬種植模型終止菌斑控制8 周后發現種植體周圍黏膜紅腫，組織病理學切片可見種植體周圍組織膠原纖維水解，間質血管性變，富含炎癥細胞。Martins 等[31]從臨床、放射學、微生物學和組織學上對菌斑堆積無結扎犬模型中的縱向種植體周圍組織進行評估，結果顯示菌斑堆積17 周后種植體周軟組織炎癥指標與基線相比顯著增加，但影像學觀察骨缺損無組間差異。菌斑堆積時間受到犬個體因素、飲食、種植體植入位置等因素影響，目前各研究對確切的造模時間尚無定論，有待進一步研究。

2.5.4 咬合創傷法 咬合創傷是種植體周圍炎的局部促進因素之一。此法將持續性的高負荷外力通過正畸的附件裝置傳導至種植體，使種植體長期處于超過骨生理適應負荷力的環境下，從而發生炎癥。Monje等[32]在比格犬頜骨內植入種植體后通過懸臂梁來增大種植體負荷，結果發現負荷組的邊緣骨吸收量、牙槽骨改建速度和骨密度均與對照組有明顯差異。此法建模的效果不穩定且操作過程繁瑣，目前國內外學者對于咬合創傷法建立實驗性種植體周圍炎模型缺乏定論，對于負荷力的大小及負荷時間的長短有待進一步的探討。

2.5.5 其他構建方法 在牙周炎的環境中降低種植體周圍炎的發病率是當前較為熱門的研究方向，既往研究先通過在犬天然牙周圍結扎絲線建立牙周炎模型，后拔除患牙并即刻植入種植體以建立種植體周圍炎模型[33]，此法有助于探討牙周炎患者種植體周圍炎病因，與臨床實際情況更為貼近。除此之外，Boldeanu等[26]在同一只無牙頜比格犬上評估了結扎誘導種植體對鄰近無結扎誘導種植體的影響，6 個月后發現鄰近無結扎誘導的種植體顯示出較少的骨質破壞以及明顯的軟組織炎癥，成功構建了無機械創傷下的早期種植體周圍炎模型。有些學者為了構建模型的速度更快，成功率更高，效果更穩定，會采取多種方法聯合應用，但影響實驗結果的因素較多，可比性差。吳佩佩等[34]利用絲線結扎配合高糖飲食，僅用1 個月便成功建立了犬類種植體周圍炎。Seong 等[35]在種植體植入術中對種植體頸部進行環狀去骨同時放置結扎絲線，6 周后更換結扎，并在9 周后移除，此時種植體MBL 約50%。

2.6 犬類種植體周圍炎模型建立成功的檢測指標犬類種植體周圍炎模型建立成功的檢測指標主要包括臨床觀察、生物標志物、影像學和組織學4 個方面。

臨床觀察可見種植體周圍牙齦組織水腫光亮，顏色明顯變紅，質地變軟，探診出血；同時可發現愈合基臺上附著大量菌斑、結石，有時周圍牙槽骨大量吸收，軟組織退縮，可觀察到種植體螺紋暴露?？捎贸Ｒ姷难乐芘R床觀察參數來評價種植體周圍炎周圍軟硬組織的健康狀況，包括探診深度（probing depth，PD）、探診出血（bleeding on probing，BOP）、臨床附著水平（clinical attachment level，CAL）、牙齦指數（gingival index，GI）、齦溝出血指數（sulcus bleeding index，SBI）和菌斑指數（plaque index，PI）等[36]。

生物標志物檢查主要針對于齦溝液的檢測，包括種植體周圍齦溝液（peri implant sulcular fluid，PISF）、IL-1β 和IL-8 等。PISF 是一種滲透介導的炎性滲出液，其中的促炎細胞因子也被證明可以促進破骨細胞的活性，種植體周圍炎的出現通常伴隨著PISF 的升高[37]。IL-1β 是一種促炎性細胞因子，可刺激炎性因子的高表達，與骨組織的降解有關，在牙周組織破壞中起著核心作用。IL-8是趨化因子中性粒細胞特異性CXC亞家族的成員，IL-8 水平的局部增加激活了炎癥區域的中性粒細胞，并影響更多中性粒細胞從牙齦血管的選擇性遷移，參與免疫調節，促進細胞黏附，為炎癥創造條件。Renvert 等[38]研究發現未經治療的種植體周圍炎大量出血和（或）化膿可能與PISF 中較高水平的IL-1β、IL-8 有關。同時在犬類PISF 中還可以觀察到牙齦卟啉單胞菌、具核梭桿菌和放線菌的濃度顯著升高[31]，這也與人類常見種植體周圍炎致病菌相符[39]。

影像學檢查可以通過X 線或CBCT 觀察到種植體頂端至牙槽嵴頂距離顯著增加，與誘導種植體周圍炎之前相比，MBL 顯著[31]。

組織學檢查可見種植體周圍軟組織中有大量結締組織浸潤，主要由炎癥細胞（淋巴細胞、漿細胞和散在的中性粒細胞）組成，由充血的血管和稀疏的膠原纖維所分隔，同時也可以觀察到種植體周圍骨組織的明顯喪失[26]。

3 犬類種植體周圍炎模型的應用

3.1 種植體周圍炎治療方式的應用研究 種植體周圍炎的治療一直都是研究熱點，其治療目的是對種植體表面及周圍進行徹底的清創處理，控制炎癥進展，促進種植體周圍再次骨結合。常見的治療方式包括非手術治療和手術治療。

3.1.1 種植體周圍炎的非手術治療 非手術治療主要包括了機械清創、局部或全身藥物治療及激光治療等[40]，Vigan等[41]使用旋轉鈦刷對犬種植體周圍炎模型進行清創，使種植體已降低的邊緣骨水平得到了恢復。Zhou 等[42]在機械清創中輔助使用了改良冷大氣壓等離子體（modified cold atmospheric plasm，MCAP），干預后的SBI、PD 和骨高度（bone hight，BH）顯著改善，結論指出MCAP 聯合機械清創可以促進種植體周圍的骨形成并抑制炎癥反應。Yoon 等[43]在絲線結扎誘導的犬類種植體周圍炎模型中評估局部使用鹽酸米諾環素的可持續性和藥效學特性，結果表明機械清創聯合鹽酸米諾環素輔助治療可以延緩種植體周圍炎的進展，但延長藥物作用的時間無法改善治療結果。

3.1.2 種植體周圍炎的手術治療 手術治療主要包括再生性手術、切除性手術及種植體拔除術等[40]，手術治療種植體周圍炎無論是短期還是長期觀察，均表現出顯著療效，尤其是在PD、BOP 和MBL 等臨床及影像指征有明顯改善[44-45]。Xu 等[46]利用搭載脂肪來源干細胞（adipose-derived stem cells，ASCs）和骨形態發生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）的組織工程骨復合物治療實驗性犬類種植體周圍炎骨缺損，獲得了顯著的治療效果。Schwarz 等[47]通過建立犬類種植體周圍炎模型發現切除性治療能提供良好的遠期治療效果。

3.2 種植體周圍炎相關微生物的應用研究 犬類種植體周圍炎模型有助于識別幾種潛在的關鍵種植體周圍炎相關微生物，同時可以深入了解人類種植體周圍炎相關的微生物群[48]。Monje 等[32]對犬實驗性種植體周圍炎期間微生物和宿主來源的生物標志物變化進行了研究，發現細菌總數與MBL 顯著相關，此外，牙齦卟啉單胞菌和連翹坦納菌也與MBL 和SBI 有關。

3.3 種植體植入物與種植體周圍炎相關的應用研究 關于植入物的研究工作主要集中在影響種植牙周圍骨愈合動力學的表面修飾上。這些修飾旨在優化植入物表面：（1）在物理層面上，通過修改其紋理或結構來增加粗糙度，獲得更大的表面積。一項針對犬類種植體周圍炎模型的回顧性研究中發現，發生種植體周圍炎時表面積更大的種植體MBL 更少，結締組織浸潤面積更小[49]；（2）在化學層面上，可以通過在氧化鈦層上或向氧化鈦層中添加有機或無機元素，積極調節骨愈合。Raimondo 等[50]對外部添加有多磷酸鹽分子的種植體進行研究，發現其表面的化學鍵介導能形成的更強的骨結合。

4 犬類種植體周圍炎模型的局限性

犬類種植體周圍炎模型與人類自然發生的種植體周圍炎骨缺損的形態存在差異，Schwarz 等[47]發現人類最常見的種植體周圍炎骨缺損是Cl-Ie（環狀缺損），占55.3%，這一形態在犬模型中占86.6%。人類第二常見的Cl-Ib（近遠中鄰面伴有頰側缺損）在犬種植體周圍炎模型中卻沒有發現，兩者仍存在一定差異，這種形態的差異會影響后續骨缺損修復的再生潛力。

目前市面上缺乏與犬種植體周圍炎模型相關的分子生物學和基因測序試劑，在分子結構以及基因特點的研究上存在一定的局限性。同時，利用犬類模型進行種植體周圍炎相關基因的敲除及調控成本較高，且可重復性低，現有研究大多使用嚙齒類動物進行相關分子、通路以及相互作用機制的探索。

5 總結與展望

犬類種植體周圍炎模型具有價格適中、牙周組織與人類相似度高、下頜骨骨量充足等其他動物模型不可取代的優勢，且其應用廣泛，是研究種植體周圍炎再生方法及反應機制的理想模型，將為種植體周圍炎規范、系統化的治療方案提供更充分的依據。未來研究者在進行相關實驗時，應結合自身實驗目的及實驗條件，選擇合適的模型構建方式以及多樣的檢測指標，同時在探究種植體周圍炎骨缺損修復時，可針對犬類種植體周圍骨缺損的形態作進一步的分組研究。此外，種植體周圍炎的發生、發展與某些全身系統性疾病密切相關，但目前較少使用犬模型進行相關研究，未來有必要探索更多存在相關系統性疾病的犬類種植體周圍炎模型。