牙科植入物为数千万人提供了假牙永远无法给予的东西：一套完整的固定和完全功能的牙齿。然而，10%至20%的植入物患者最终会经历一种称为种植体周围炎的侵袭性颌骨感染。抗生素通常无法阻止这种感染，研究人员一直未能理解原因——直到现在。
罗格斯牙医学院(Rutgers School of Dental Medicine)研究人员在《PNAS Nexus》杂志上发表的一项新研究发现，细菌腐蚀植入物，导致它们向周围组织释放微小的钛颗粒。这些颗粒劫持了被派来清除感染的免疫细胞，并将它们锁定在一种炎症状态中，从而破坏它们本应保护的颌骨。
研究团队利用人体组织样本、培养的人类免疫细胞和基因工程小鼠模型，确定了体内的细菌吞噬巨噬细胞中一个特定的钙通道，该通道会被钛颗粒激活。在小鼠中关闭该通道可以预防这种疾病。这一结果是首个可信的药物靶点，针对影响多达五分之一植入物接受者的状况，每年给全球医疗系统造成超过10亿美元的损失。
"我们首次表明，为什么对牙齿有效的所有抗生素治疗对植入物无效，"该研究的高级作者、牙科学院临床研究副院长Georgios Kotsakis表示，"既然我们知道了原因，我们就可以开始开发治疗方法。"
种植体周围炎长期以来一直是个谜，因为它最初看起来像自然牙齿中的对应疾病，即牙周炎，都是由相同的口腔细菌引发的。在自然牙齿患者中，抗生素和常规清洁可以解决感染。而在植入物患者中，针对相同细菌的相同药物成功率不到一半，同时下面的骨骼继续消失。
过去20年的大部分研究都集中在细菌上。Kotsakis实验室的成员采取了不同的方法，开始研究植入物本身。生活在植入物表面的细菌产生酸性生物膜，缓慢腐蚀钛，释放出比红细胞还小的数十亿颗粒。同样的脱落可能发生在常规清洁过程中，特别是牙医通常用于天然牙齿的器械。
在牙龈内部，这些颗粒被一种称为脂多糖的细菌毒素覆盖。对免疫系统来说，它们突然看起来像巨大的、不可消化的细菌。巨噬细胞是一种包围并杀死微生物的白细胞，它们吞噬了这些颗粒但无法消化金属。这些细胞陷入高炎症状态，泵出包括白细胞介素-1β在内的信号分子，这是一种也与类风湿关节炎和阿尔茨海默病有关的炎症蛋白。
这种炎症会侵蚀骨骼。更糟的是，免疫细胞失去了处理原始感染的能力。在实验室中，暴露于钛颗粒的巨噬细胞吞噬的细菌数量不到未暴露细胞的一半。
"这些颗粒就像小磁铁，吸引细菌毒素，并劫持免疫系统，阻止其清除细菌，"Kotsakis说，"你面临着一个令抗生素束手无策的完美风暴。"
团队成员将这一连锁反应追溯到一种称为TRPC1的钙通道（细胞膜内一种特殊的孔形成蛋白质结构）。在没有该通道的基因工程小鼠中，免疫细胞正常处理相同的钛加细菌挑战：脓肿显著缩小，炎症细胞因子下降，细菌清除得以恢复。
在国立卫生研究院(National Institutes of Health)的资助下，Kotsakis的团队正在人体细胞中测试针对相同通路的候选药物。
对于已经植入物的人，最有用的发现可能是一个较为低调的发现。已知最强的保护因素是定期的专业清洁，但清洁的类型很重要。大约十年前，许多牙医使用用于牙齿的金属刮匙来刮除植入物，罗格斯实验室和其他研究已表明，这种方法本身可能导致植入物腐蚀并加速疾病发展。现在，非研磨性技术已成为标准。
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