Analysis of the pro-inflammatory cytokines in ligature-induced peri-implantitis in beagle dogs :비글견의 결찰유도 임플란트 주위염에서 염증성 사이토카인과 조직학적 변화에 관한 연구

이화선

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자료유형: 학위논문

저자정보: 이화선 (전남대학교, 전남대학교 대학원)

지도교수: 김영준

발행연도: 2018

저작권: 전남대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

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최근 임플란트 시술의 증가에 따라 임플란트 주위염의 발생률도 높아지고 있다. 하지만 임플란트 주위염의 진단은 주로 환자의 임상증상이나 임플란트 치은 조직의 치주낭 깊이, 탐침 시 출혈 및 방사선학적인 골 변화에만 의존하고 있다. 그러나 이들 지표들은 질환의 활성이나 현재의 상태를 반영하기 보다는 이전 염증의 결과를 반영하는 것에 그친다. 이에 임플란트 주위 열구액 내의 염증성 사이토카인을 이용하여 새롭게 임플란트 주위염을 이해하려는 시도가 많아지고 있다. 이를 통해 조기에 질환을 진단한다면 임플란트 주위염을 조기에 치료하거나 예방하는 것이 가능할 것으로 기대한다. 이번 연구에서는 비글견의 결찰유도 임플란트 주위염에서 임상적, 방사선학적, 조직학적 변화를 확인하고 이들과 대표적인 세가지 염증성 사이토카인(TNF-alpha, IL-1beta및 IL-6)과의 관련성에 대해 연구해 보고자 한다.
세 마리 비글 성견의 양측 하악골에서 소구치를 모두 발거하고 3개월 후에 임플란트를 식립하였다 (직경 3.5 mm x 길이 8 mm, 인터널 타입, KIS plant®, 쿠보텍, 광주, 대한민국). 임플란트 식립 후 2개월 째에 힐링 어버트먼트를 연결하였고 3개월 째에는 이것을 보철용 어버트먼트로 교체하면서 동시에 주위에 #3-0 꼬임사를 묶은 뒤 임플란트 주위염 유도를 시작하였다. 초기, 4주, 12주 째에 임상척도 (변형치태지수, 변형치은치수, 치주낭 탐침 깊이), 방사선학적인 검사를 시행하였다. 염증성 사이토카인 분석을 위해 임플란트 주위 열구 내로 종이띠 (Perio-paper®, Oraflow, 뉴욕, USA)를 넣어 30초 후 제거함으로서 열구액을 채취하고 ELISA 분석을 시행하였다. 12주 째에는 비글견을 희생하여 조직 표본을 제작하였고 CASE VIEWER program® (3DHISTEC Ltd, 부다페스트, 헝가리)을 이용하여 분석하였다. 검사 얻어진 결과들은 SPSS Ver 22.0 (IBM, 시카고, USA)을 이용하여 P값 0.05 수준으로 통계 분석하였다.
변형치태지수는 임플란트 주위염 유도 후 실험과정 동안 높게 유지되었고 누적효과로 인해 변형치은치수는 지속적으로 증가하였다. 이 증가는 초기와 4주, 12주 사이에서는 차이가 있었으나 (P<0.05) 4주과 12주 사이에는 차이가 없었다 (P>0.05). 치주낭 탐침 깊이도 지속적으로 증가하여 초기와 4주, 12주 사이에 유의적인 증가를 보였다 (P<0.05). 방사선 사진상 치조골의 소실은 4주와 12주에 모두 유의적인 감소를 보였으나 양적으로는 4주 이내에 더 많은 골이 소실되었다 (P<0.05). TNF-α, IL-1β 및 IL-6도 초기보다 임플란트 주위염이 진행되면서 더 증가하는 양상을 보였으나 IL-6는 4주에서 12주로 진행할 때 최대값 보다 약간의 감소하는 양상이 나타났다 (P<0.05). 조직학적 관찰 시 변연 치은의 상방 증식 및 결합조직 내 많은 염증세포 침윤이 확인되었다. 접합상피는 임플란트 나사산을 따라 하방으로 이동하여 잔존 치조골 상방 결합조직 근처까지 이동하였다. 또한 임플란트 매식 직후보다 평균 약 3.4mm의 협설측 골 소실이 관찰되었다.
결론적으로 비글견의 결찰유도 임플란트 주위염에서 염증성 사이토카인의 변화는 임상지수와 양의 상관관계를 가졌고 임플란트 주위 열구액 내 TNF-α 와 IL-1β는 임플란트 주위염의 변화를 확인하는데 유용한 지표가 될 수 있을 것이다.

Recently, increasing cases of dental implants resulted in high incidence of peri-implantitis. However, the diagnosis is still depending on clinical symptoms of patients, peri-implant probing depth, bleeding on probing and radiographic changes. As there are limitations such as insufficient understanding on the disease activity, using peri-implant crevicular fluid (PICF) as a potential disease marker for peri-implantitis has suggested. In this study, the level of pro-inflammatory cytokines in PICF related to the clinical, radiographic and histologic changes was evaluated in a ligature-induced peri-implantitis in beagle dogs.
The premolars on both sides of the mandible in three adult beagle dogs (male, 18 month-old, mean weight 15 kg) were extracted and submerged implant installation (3.5 mm x 8 mm, internal type, KIS plant®, Kubotec, Gwangju, South Korea) was followed after 3 month of socket healing. At three months after installation, the prosthetic abutment was engaged and a multibraided black silk (#3-0 Mersilk®, Ethicon, New Jersey, USA) was tied around the abutment for inducing inflammation. The clinical parameters (modified plaque index: mPI, modified gingival index: mGI and probing pocket depth: PPD) were recorded at baseline, week 4 and week 12. At the same time, the radiographs were taken for measuring the amount of alveolar bone loss. The pro-inflammatory cytokines (TNF-α, IL-1β and IL-6) were collected from PICF by using a paper strip (Perio-paper®, Oraflow, New York, USA) and analyzed with enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). After sacrificing the animals, the histologic samples of the mandibles were processed and analyzed by a CASE VIEWER program® (3DHISTEC Ltd, Budapest, Hungary). Statistical analysis was done by SPSS Ver 22.0 (IBM, Chicago, Illinois, USA) with P-value<0.05.
The mPI was increased after silk ligation and kept stable during the rest of time and the mGI showed similar changes, which increased at week 4 and week 12 compared to the baseline (P<0.05). The PPD was increased steadily and the depth of week 4 and week 12 (1.62±0.32 mm, 2.01±0.47 mm each) were significantly deeper than that of baseline (1.47±0.29 mm) (P<0.05). The radiographic bone loss showed a progression of significant bone resorption and the most of bony change was occurred during week 4 (2.16±0.65 mm) and slightly increased until week 12 (2.35±0.58 mm) (P<0.05). TNF-α, IL-1β and IL-6 showed a significant increase in week 4 and week 12 compared to that of the baseline (P<0.05). However, IL-6 showed a significant decrease in week 12 (P<0.05). The histologic analysis showed an abundant cell infiltration in epithelium, increased vascularization and a vertical bone loss (buccal: 3.88±0.51 mm, lingual: 3.00±0.30 mm).
In conclusion, the ligature-induced peri-implantitis in beagle dogs showed that the changes of cytokines in PICF are positively related to the changes of clinical, radiographic and histologic data. Therefore, using TNF-α and IL-1β could be useful for detecting peri-implantitis in its early stage.

#peri-implantitis #cytokines #PICF

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