Теоретичне обґрунтування застосування комплексу фотодинамічної терапії та озонотерапії при запальних захворюваннях пародонту

Описано роль мікроорганізмів в розвитку запальних захворювань пародонту, основні методики лікування та їх недоліки. Дано характеристику альтернативним методам протимікробного впливу — фотодинамотерапії та озонотерапії, описано принципи їх дії, біологічні ефекти на організм, переваги й недоліки їх застосування в ході комплексного лікування захворювань пародонту та, зокрема, антибактеріальний ефект на бактерії «червоного» комплексу. Дано оцінку ефективності використання розглянутим немедикаментозним засобам впливу.

Ключові слова: фотодинамотерапія, озонотерапія, «червоний» комплекс, пародонтит, антибіотикорезистентність фотодинамотерапія мікроорганізм пародонт Постановка проблеми. Серед захворювань порожнини рота на першому місці разом з карієсом стоять запальні захворювання пародонту. Перші ознаки захворювання частіше проявляються у віці між 10 та 20 роками, а поширена деструкція тканин спостерігається після 40. За даними ВООЗ, 35 країн світу відносять до країн з дуже високою поширеністю захворювань пародонта (більше 75%), висока поширеність (40−73%) у 13 країнах та помірна (менше 40%) у 15 країнах світу. За даними літератури, поширеність захворювань пародонта в різних регіонах України коливається від 10% до 99%. За даними А. П. Канканяна та В.К. Леонтьєва, гінгівіт виявляється вже у дітей молодше 5 років. Поширеність у цій віковій групі складає від 1−2% до 30−40%. За даними А.М. Політун, розповсюдженість захворювань пародонта у школярів становила 39%. Смоляр Н.І. наводить наступні дані: хвороби пародонта виявлені у 6% 3−6 річних дітей та у 90% підлітків у віці 12−17 років. Комплексне обстеження молоді показало, що більше половини молодого населення країни має захворювання пародонта: у осіб віком 15−17 років хвороби пародонта було діагностовано у 60% випадків, у 20−24 захворюваність становить 67%, у групі 34−44 роки ураженість зростає до 89% [3]. Незважаючи на значні розбіжності у наведених даних, результати численних досліджень свідчать, що генералізований пародонтит є найбільш поширеним захворюванням людства.

Генералізований пародонтит — багатофакторне запально-деструктивне захворювання тканин пародонту, як правило, викликане зростанням бактеріальної інфекції в ясенних кишенях, що призводить до руйнування сполучної тканини і втрати альвеолярної кістки [1]. Slots та колеги у 1977 році показали колосальні зміни бактеріального складу ротової рідини під час захворювання. Результати вказували на умовно-патогенну мікробіоту, котра була відсутня, чи неможлива для виявлення у здоровому організмі. Використовуючи полімеразну ланцюгову реакцію (ПЛР) та шахову ДНК-ДНК гібридизацію, була дана характеристика мікробним колоніям порожнини рота на базі кольором кодованої системи, котра відображала кластерний аналіз, класифікацію штамів мікроорганізмів та пов’язану з ними важкість захворювання (S. Socransky, 1998; S.C. Holt, J.L. Ebersole, 2005). Два комплекси були явно пов’язані з особливо агресивним протіканням періодонтальної хвороби: «червоний комплекс», що складається з Porphyromonas gingivalis, Tannerella forsythia та Treponema denticola і «помаранчевий комплекс», який включає Prevotella Intermedia, Fusobacterium nucleatum, Prevotella nigrescens і Parvimonas micra. Кількість Бактерій корелювала з глибиною пародонтальних кишень та кровоточивістю при зондуванні. Наявність інших мікробних комплексів у пародонтальних кишенях («зелений комплекс» (Е. corrodent, Capnocytophaga spp., A. actinomycetemcomitans), «жовтий комплекс» (S. mitis, S. israilis, S. sanguis), «фіолетовий комплекс» (V. parvula, A. Odontolyticus) була індивідуальна і залежала від загально соматичного здоров’я пацієнта. Відповідно до гіпотези біоплівки, в здорових умовах існує симбіотичний баланс між організмом-господарем та всіма мікроорганізмами. Проте, зміна кількості патогенних або корисних бактерій і їх балансу, або зміна/активація відповіді господаря може привести до виникнення пародонтиту [2; 4].

Аналіз останніх досліджень і публікацій. Дослідження останнього десятиріччя довели, що пародонтопатогенний штам P. gingivalis виділяє нетиповий ліпополісахарид з 4-ацил-монофосфатом ліпіду А, фрагмент якого має потужну імуносупресивну дію, на відміну від сильних прозапальних ліполісахаридів більшості інших грам-негативних бактерій (S.R. Coatsp 2009; R.P. Darveau, 2010). Porphyromonas gingivalis можуть проникати і виживати в клітинах ясенногоепітелію. Такі бактерії індукують антиапоптозний процес, активують «prosurvival phenotype» (S. Mao, 2007; L. Cubanova, 2008) і пригнічують експресію бактеріальних прозапальних компонентів, таких як фібрилярні білки і протеази (Xia, 2007; Хендріксон, 2009). Більш того, на відміну від інших бактерій, які стимулюють вироблення інтерлейкіну-8 з ясенних епітеліальних клітин, P. Gingivalis насправді гальмує виробництво цього прозапального хемокіна за допомогою сироваткової фосфатази [4; 6]. Суміжна культура Р. gingivalis FDC 381 і Т. denticola ATCC 35 405 індукують синергічну формацію біофільму і коагрегацію до тканин зуба. Hashimoto та колеги, використовуючи двовимірний електрофорез, довів, що поодинці ці два організми пригнічують вірулентні здатності один одного, але разом здатні ізольовано здатні виживати в під'ясенному зубному нальоті [9]. P. gingivalis FDC 381 або його зовнішні мембранні везикули посилюють адгезію та пришвидшують інвазію T. forsythia ATCC 43 037 в епітеліальні клітини. Зовсім недавно, дослідження проведені на людях, показали, що прогресування хронічного періодонтиту залежить від рівня P. gingivalis і Т. denticola в підясенному зубному нальоті (P.M. Byrne, 2009).

Формування цілей статті. Метою роботи було провести аналіз інформації, представленої в літературних джерелах, щодо мікробіологічної ефективності використання фотодинамотерапії та озонотерапії в комплексному лікуванні запальних захворювань пародонту.

Виклад основного матеріалу дослідження. Терапія уражених тканин пародонту завжди розділена на пре-хірургічну або гігієнічну фазу та хірургічну або коригуючу (Ramfjord, Ash 1979). Перша фаза полягає в усуненні всіх місцевих подразників (контактний карієс, нависаючі краї пломб, не функціональні ортопедичні конструкції), пришліфовуванні супраконтактів задля усунення травматичної оклюзії, медикаментозне лікування направлене проти гінгівіту та зменшення глибини пародонтальних кишень. Друга фаза залежить від важкості прогресування захворювання та включає хірургічне втручання (залежно від глибини кишені: 3−4 мм — кюретаж, гінгівотомія, при численних кишенях — клаптеві операції, направлена остеорегенерація; зуби із рухомістю ІІІ ступеня при хронічному перебігу підлягають видаленню), тимчасове шинування, постійне шинування і раціональне протезування. При вираженому загостренні хвороби призначають антибіотики групи макролідів або пеніцилінового ряду [1].

За даними R. Andersen санація порожнини рота у формі ультразвукового скейлінгу та оброблення поверхні коренів є найбільш ефективним методом лікування цього захворювання. Беручи до уваги появу резистентних штамів мікроорганізмів через широке застосування антибіотиків, M.P. Rethman, в 2003 році, запропонував використання фотодинамічної терапії, як альтернативу фармакотерапевтичним лікарським засобам в загальній схемі лікування пародонтиту.

Фотодинамічна терапія (ФДТ) — є формою фототерапії, при якій для досягнення ефекту застосовують когерентне випромінювання низької частоти та медикаментозний препарат — фотосенсибілізатор. Основний феномен вимагає наявність фотосинтетайзера (малахітовий зелений, толуїдиновий синій, фенотизіан і метиленовий синій) в ушкоджених тканинах пародонту та світлової активації (довжини хвиль лазера варіює від 685/690 до 660/670 нм) або збуджується від його так званої основного або синглетного стану в дублетний чи триплетний. Це призводить до передачі енергії (електронів), що випадають в осад під час переходу із синглетної форми кисню, які є цитотоксичними, тим самим забезпечуючи бактерицидну дію. Цитотоксичні продукти мають короткий період напіврозпаду (0,04 мс) і обмежений радіус ефекту (0,02 мкм). Через обмежену міграцію оксигену з зони дії, основне місце пошкодження клітин буде залежати від локалізації локальної агрегації фотосенсибілізатора. Як результат, ФДТ ідеально підходить для місцевого застосування без додаткового ураження оточуючих тканин [5].

Озон — нестабільний газ, котрий швидко виділяє атомарний кисень, завдяки чому широко використовується в медицині як потужній бактерицидний, фунгіцидний та антипротозойний засіб. Протимікробний ефект є результатом його дії на мікроорганізм, шляхом пошкодження його цитоплазматичної мембрани та внаслідок озонолізу подвійних зв’язків, а також озон-індукованої модифікації внутрішньоклітинного вмісту (окислення білків, втрата функцій органел) через ефекти вторинних окислювачів. Ця дія є неспецифічна і селективна по відношенню до мікробних клітин; він не пошкоджує клітини людського тіла через виражені антиоксиданті можливості. Застосування озону є надзвичайно ефективним проти антибіотикорезистентних штамів мікроорганізмів, які значно поширені в теперішній практиці. Стимулює проліферацію імунокомпетентних клітин і синтез імуноглобулінів. Він також активує функцію макрофагів і підвищує чутливість мікроорганізмів до фагоцитозу. Озон активує синтез біологічно активних речовин, таких як інтерлейкіни, лейкотрієни і простагландини, які мають позитивний вплив на зниження запалення і загоєння ран. Покращує транспортування кисню в крові, що призводить до зміни клітинного метаболізму — активації аеробних процесів. Багаторазове використання низьких доз озону призводить до активації ферментів: супероксиддисмутази, каталази, дегідрогенази, і глутатіонпероксидази, які захищають організм від дії безкисневих радикалів. Запобігає агрегації еритроцитів і підвищує площу контактної поверхні для перенесення кисню. Під час використання активізуються механізми синтезу білка, збільшується кількість рибосом і мітохондрій в клітинах. Ці зміни на клітинному рівні пояснюють підвищення функціональної активності і регенераторний потенціал тканин і органів.

Огляд літератури показав брак клінічних даних які б говорили про використання газоподібного озону в періодонтальній хворобі. Інгаляція газоподібного озону може викликати надмірну дратівливість, головний біль, нудоту, епіфору, токсичні ураження пульмо-коронарного комплексу. Через ризик використання газоподібного озону в періодонтальних кишенях було запропоновано використання озонованої води або озонованих масел в боротьбі з захворюванням [8]. Nagayoshi та колеги показали, що Грам-негативні анаероби, такі як Porphyromonas endodontalis і Porphyromonas gingivalis були більш чутливими до озонованої води, ніж грам-позитивні стрептококи в чистій культурі. Крім того озонована вода показала сильну бактерицидну активність проти бактерій в біоплівці та пригнічення агрегації в експериментальній зубній бляшці. D. Kshitish і V.K. Laxman продемонстрували, що використання зрошень порожнини рота при пародонтиті озоном та хлоргексидином не дало антибактеріального ефекту на Porphyromonas gingivalis і Tannerella forsythia. Під час дослідження не було виявлено ніякої противірусної активності у разі використання озонованої води в порівнянні з використання розчину хлоргекседину. В порівнянні з класичними методами дезінфекції, такими як антибіотикотерапія та інші дезінфікуючі засоби, озонотерапія є зовсім недорогою, передбачуваною і консервативною альтернативою. Лікування пацієнтів за допомогою озону скорочує час лікування, є абсолютно безболісним та прийнятним для пацієнтів. Незважаючи на вищевказані переваги, даний метод лікування виявився неефективним в боротьбі з бактеріями «червоного» комплексу, присутність яких є ключовим фактором в особливо агресивному протіканні захворювань пародонту. У 2010 році R.R. de Oliveira та колеги вивчали експериментальний вплив ФДТ в порівнянні з ультразвуковим скейлінгом та обробкою поверхні коренів (ОПК) на 40 видів бактерій порожнини рота. Після 4 тижнів, було відмічено поновлення росту або повторну колонізацію штамів Porphyromonas gingivalis та Treponema denticola у всіх моделях лікувальних тестів. Значення кількості T. forsythia залишалось високим протягом всього курсу дослідження. При порівняльній характеристиці результатів лікування у групах із застосуванням ФДТ та без нього, рівень P. gingivalis був значно знижений в обох групах. Значного скорочення T. Forsythia та Т. denticola не спостерігалося в обох групах, хоча всі клінічні параметри показали позитивні зміни (R. Polansky, M. Haas, A. Heschl, G. Wimmer, 2009). Схоже дослідження проводилось P. Chondros, де оцінювались зразки із бактеріальних комплексів за Socransky. Бактерії «зеленого» та «помаранчевого» комплексів показували нижчі рівні кількості в порівнянні з вихідними даними протягом подальших 3 і 6 місяців контрольних визначень. Бактерії «червоного» комплексу продемонстрували незначне зниження кількості в перші дні після дії ФДТ (Fotosan, 630 mm). Через 3 місяці показники кількості залишались такими ж, як і в перші дні, однак рівень кількості Treponema denticola збільшився на 24%, в порівнянні з контрольною групою. Значення кількості T. forsythia були ідентичні показникам, отриманих в групі пацієнтів, що лікувались тільки за допомогою ультразвукового скейлінгу і обробки поверхні коренів. Через 6 місяців показники кількості P. gingivalis були на 19% вищими ніж в контрольній групі; показники кількості T. forsythia залишались на тому ж рівні початкового дослідження, а показники рівня T. denticola були на 112% вищими ніж у контрольній групі [9].

Метод ФДТ виявися дієвим у боротьбі з пародонтопатогенами «помаранчевого» (P. intermedia, F. nucleatum, P. nigrescens), «жовтого» (S. mitis, S. israilis, S. Sanguis) та «зеленого» (A. actinomycetemcomitans) комплексів, але нездатний протидіяти синергічному співіснуванню P. gingivalis, T. forsythia та T. Denticola. За даними аналізованої літератури, фотодинамотерапія не показала значної ерадикації бактерій «червоного» комплексу в пародонтальних кишенях Висновок. Отже, розробка альтернативних методів антибактеріального впливу є виправданою потребою у лікуванні запальних та запально-дистрофічних захворюваннях тканин пародонта. Описані немедикаментоз-ні засоби впливу показали свої переваги над сучасними недоліками лікарських препаратів, довели сприятливий вплив на захисні сили організму, на нормалізацію мікроциркуляції, регуляцію метаболічних процесів. Однак, враховуючи вже відомі патогенні фактори та синергічні можливості вищеописаних мікроорганізмів, описані антибактеріальні фактори впливу показали свою низьку ефективність в боротьбі з ними. Резюмуючи сказане, можна зробити висновок, що на даному етапі розвитку застосування фотодинамічної та озонотерапії проти грам-негативних бактерій «червоного» комплексу потребує подальшого вивчення та вдосконалення методик використання.

Список літератури

• 1. Данилевський М. Ф. Терапевтична стоматологія: Підручник: В 4 т. — Т. 3. Захворювання пародонта / М. Ф. Данилевський, А. В. Борисенко, А. М. Політун [та ін.]. — К.: Медицина, 2008. — 614 с.
• 2. Darveau R. P. Periodontitis: a polymicrobial disruptionof host homeostasis / R. P. Darveau //Nat Rev Microbiol. — 2010. — P. 481−490.
• 3. Малий Д. Ю. Епідеміологія захворювань пародонта: віковий аспект / Д. Ю. Малий, М. Ю. Антоненко // Український науково-медичний молодіжний журнал. — 2013. — № 4. — C. 41−43.
• 4. Loozen G. Inter-bacterial correlations in subgingival biofilms: a large-scale survey / G. Loozen, C. Godts // Journal of clinical periodontology. — 2014. — № 41 (1). — P. 1−10.
• 5. Chondros P. Photodynamic therapy as adjunct to non-surgical periodontal treatment in patients on periodontal maintenance: a randomized controlled clinical trial / P. Chondros, D. Nikolidakis // Lasers in Medical Science. — 2009. — № 24. — P. 681−688.
• 6. Hajishengallis G. Beyond the red complex and into more complexity: the polymicrobial synergy and dysbiosis (PSD) model of periodontal disease etiology / G. Hajishengallis, R. G. Lamont // Molecular oral microbiology. — 2012. — № 27 (6). — P. 409−419.
• 7. Dodd M. C. Oxidation of antibacterialmolecules by aqueous ozone: moiety-specific reaction kinetics andapplication to ozone-basedwastewater treatment / M. C. Dodd, M. O. Buffle, U. von Gunten // Environ SciTechnol. — 2006. — № 40 (6). — P. 69−77.
• 8. Hansen S. K. Evolution of species interactions in a biofilmcommunity / S. K. Hansen, P. B. Rainey, J. A. Haagensen, S. Molin // Nature. — 2007. № 44. — P. 533−536.
• 9. Abiko Y. Profiling of subgingival plaque biofilm microflora from periodon tally healthy subjects and from subjectswith periodontitis using quantitative real-time PCR / Y. Abiko, T. Sato, G. Mayanagi, N. Takahashi // J Periodontal Res. — 2010. — № 45. — P. 389−395.
• 10. Braun A. Short-term clinicaleffects of adjunctive antimicrobial photodynamic therapyin periodontal treatment: a randomized clinical trial / A. Braun, C. Dehn, F. Krause, S. Jepsen // J Clin Periodontol. — 2008. — № 35 (10). — P. 79−84.