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抗菌药物在牙髓血运重建术中的应用

发表时间:2023年04月25日阅读量:2370次下载量:1160次下载手机版

作者: 钟小奕 1 谢蓓蓓 2

作者单位: 1. 广西医科大学附属口腔医院综合科(南宁 530021) 2. 广西医科大学附属口腔医院牙体牙髓科(南宁 530021)

关键词: 牙髓坏死性年轻恒牙 牙髓血运重建术 三联抗生素糊剂 二联抗生素糊剂 氢氧化钙

DOI: 10.12173/j.issn.1004-5511.202207017

基金项目: 基金项目: 广西医疗卫生适宜技术开发与推广应用项目(S2019060)

引用格式:钟小奕, 谢蓓蓓. 抗菌药物在牙髓血运重建术中的应用[J]. 医学新知, 2023, 33(2): 157-162. DOI: 10.12173/j.issn.1004-5511.202207017

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摘要|Abstract

目前牙髓血运重建术是治疗牙髓坏死性年轻恒牙的主要治疗方法之一。牙髓血运重建治疗的关键在于控制根管内的感染以及促进根尖区干细胞的增殖分化潜能。因此在临床应用中如何选用适当的消毒药物达到既能控制年轻恒牙的感染,又能保护根尖区干细胞的目的,对治疗后促使牙根后续发育以及保存牙齿、维持牙列完整具有重要意义。本文对牙髓血运重建术中目前常用的根管消毒药物的抗菌特点、根尖干细胞生物相容性、用药方式和二者临床应用疗效方面作一综述,为临床治疗中消毒药物的选择提供参考。

全文|Full-text

年轻恒牙发育过程中,外伤或细菌感染将导致牙髓坏死,而牙髓内的成牙本质细胞死亡会导致牙根的继续发育受阻[1]。近年来随着组织再生技术的发展,牙髓血运重建术因其具有促进牙根增长、根管壁增厚以及根尖孔闭合等特点,成为治疗牙髓感染坏死性年轻恒牙的主要治疗方案[2]。牙髓血运重建术基于组织再生工程发展而来,主要通过彻底有效的根管消毒,刺激根尖出血形成以血凝块为主的天然支架并提供丰富的生长因子,为根尖乳头干细胞等种子细胞增殖和分化提供良好的微环境,并诱导其分化为成牙本质细胞和成骨细胞等,从而促使牙髓再生和牙根继续发育[3]。有效根管消毒的同时保护根尖干细胞的活性成为牙髓血运重建术药物选择的关键考虑因素。2021年美国牙体牙髓病学会(American Association of Endodontists,AAE)发布的牙髓血运重建术的治疗指南中指出三联抗生素糊剂(triple antibiotic paste,TAP)、二联抗生素糊剂(double antibiotic paste,DAP)以及氢氧化钙均可用于牙髓血运重建术中的根管内封药[4]。其中TAP由环丙沙星、甲硝唑和米诺环素3种抗生素组成;DAP由环丙沙星、甲硝唑组成。本文旨在对牙髓血运重建术中TAP、DAP和氢氧化钙类药物的抗菌特点、根尖干细胞生物相容性、药物研究进展和临床应用疗效方面进行综述,为临床治疗中消毒药物的选择提供参考。

1 抗生素糊剂

1.1 抗菌特点

TAP是牙髓血运重建术中常用的根管内封药。研究证实甲硝唑对从牙源性脓肿中分离出来的厌氧菌具有突出的抗菌性且因其低诱导细菌耐药性,在牙科治疗中常被用于消除感染[5]。环丙沙星对革兰氏阴性菌有较强的抗菌活性,但对革兰氏阳性菌抗菌活性有限,故常与甲硝唑联合治疗根管内混合感染[6]。米诺环素为广谱抗生素,对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均有效,包括大多数的螺旋体、兼性菌和厌氧菌,因此与环丙沙星和甲硝唑联合使用,可弥补单一抗生素治疗混合细菌感染根管的不足,并降低细菌的耐药性[7]。Sato等研究证实仅需0.02 mg/mL的TAP即可达到杀菌效果,并根除感染根管内的牙本质小管内的细菌[8]。Banchs等发现将TAP运用于牙髓血运重建术可使患者根管壁增厚、根尖孔闭合,为TAP在牙髓血运重建术中应用提供了科学证据[9]。体外研究通过评估氢氧化钙、2%洗必泰凝胶和TAP在感染的牙本质模型内的抗菌效果,结果显示与其他药物相比,TAP可有效杀死牙本质模型中根管内生物膜的细菌[10]。

研究报道指出抗生素糊剂中最有效的抗菌成分为环丙沙星[11]。DAP与TAP具有相似的抗菌活性,因此有建议提出采用DAP替代TAP。2001年Iwaya等首次将DAP作为根管内封药运用于牙髓血运重建术患者并获得良好的感染控制效果[12]。TAP可完全破坏细菌生物膜结构,而DAP仅能改变生物膜的结构,因此相同浓度的DAP较TAP杀菌能力弱[13],但DAP残留的抑菌效果优于TAP,其抗菌作用时间更长[14],可能是因为环丙沙星和甲硝唑的分子量均低于米诺环素,使它们可以更容易地渗透至牙本质小管内[15]。

1.2 生物相容性

牙髓血运重建术的成功取决于残余宿主干细胞的活性,因为牙髓组织的再生只有在干细胞存活后才会发生。任何抗生素或抗生素组合在牙髓血运重建术中应用,都必须考虑其生物相容性,即对种子细胞无毒性。研究表明活髓组织对TAP有良好的耐受性,但高浓度的抗生素可能对干细胞有毒性[5],因此,TAP在何种浓度下既可杀灭根管内的细菌又不会干扰干细胞的活性仍有待进一步研究。Ruparel等的研究将根尖乳头干细胞暴露于抗生素中,结果显示当TAP浓度为0.01~0.1 mg/mL时,根尖乳头干细胞存活率为100%,当浓度达到1 mg/mL时会导致半数干细胞死亡[16]。对DAP而言,虽然牙本质小管内残留的甲硝唑和环丙沙星可长期发挥其抗菌活性,杀死残留的细菌,但在牙髓血运重建过程中可能间接引起细胞毒性,同样影响干细胞的增殖分化[17]。综上,DAP和TAP在高浓度时均会影响根尖乳头干细胞的活性,故DAP推荐使用浓度不应超过1 mg/mL。

尽管在牙髓血运重建术中使用抗生素对于控制根管内感染有效,但TAP作为根管内封药可能会引起牙齿变色[18]。Kahler等系统综述了80项与牙髓血运重建术相关的研究,涉及379例治疗后的患牙,结果证实牙髓血运重建术后牙冠的变色与使用含米诺环素的TAP密切相关[19]。因此可将TAP中的米诺环素替换为头孢克洛,不仅具有同等的抗菌性能,还可预防牙冠变色[11, 20]。而采用氢氧化钙作为根管内封药的患者出现牙冠变色,可能是由灰色和白色的三氧矿物聚合物(mineral trioxide aggregate,MTA)引起[21]。因此,AAE推荐使用DAP代替TAP糊剂或将药物置于釉牙骨质界下,以此来减小牙冠染色的风险。2013—2021年AAE发布的牙髓血运重建术临床操作指南中均将TAP作为根管内封药的选择,同时考虑抗生素糊剂对干细胞的影响,对糊剂的浓度从 0.1 mg/mL、0.1~1 mg/mL至1~5 mg/mL进行了多次修改,但基于有限的研究结果,高浓度用药均不作为临床用药推荐。

1.3 给药方式

目前临床上抗生素糊剂给药是直接置于感染根管内,常导致药物与干细胞直接接触,影响干细胞生存率,因此有必要寻找更安全持久的给药系统。Bottino等研究将甲硝唑和环丙沙星分别与聚二氧杂环己酮(poly-4-dioxan-2-one,PDS)聚合物溶液通过静电纺丝技术合成含单一抗生素的抗菌支架,结果显示抗生素支架具有足够的力学性能维持其在根管内的空间结构,并通过缓慢释放低浓度抗生素有效控制年轻恒牙根管内感染,同时还可作为牙髓血运过程中根尖乳头干细胞生长和分化的基质[14, 22]。该研究团队还将甲硝唑和环丙沙星同时与PDS聚合物溶液通过静电纺丝制成复合抗生素支架,并证实该支架可以抑制粪肠球菌、牙龈卟啉单胞菌和核梭菌的生长并对人牙髓干细胞无毒性[23]。随后,该团队开发了三联抗生素洗脱纳米纤维,并通过体内外试验证实该纤维具有显著的抗菌作用和生物相容性,但因其为固体结构,难以顺应根管形态[24]。因此,该团队于2022年研究开发了可注射抗菌纤维微球水凝胶,并通过实验证实该水凝胶可有效抑制根管内细菌并保持良好的细胞相容性[25]。综上所述,与目前使用的三联抗生素相比,基于纳米纤维给药系统是一种更有利于细胞的消毒策略,含有三种抗生素的聚合物纳米纤维消灭了大量细菌,而并未影响牙髓干细胞的增殖,在牙髓血运重建术中具有广阔的应用前景。

2 氢氧化钙及其制品

2.1 抗菌特点及生物相容性

氢氧化钙作为根管治疗术以及根尖诱导形成术中常用的消毒药物,对感染根管具有消毒作用[26]。氢氧化钙的作用机制是通过释放大量的羟基离子使根管内的pH值升高,改变根管内环境,从而导致细菌内蛋白质变性、DNA损伤并破坏其细胞胞质膜[27]。氢氧化钙产生的强碱环境还能灭活残留在根管壁上的细胞内毒素,中和炎症过程中产生的酸性物质,促进碱性磷酸酶活性以及矿化组织形成,有利于根尖周组织的恢复。

Banchs等研究指出高pH值环境可引起组织坏死,而氢氧化钙糊剂则是通过改变环境pH值达到根管消毒的目的[9]。Ruparel等研究发现氢氧化钙对于根尖乳头干细胞的增殖有良好的促进作用,当根尖乳头干细胞暴露于不同浓度的氢氧化钙下,干细胞不仅未出现半数致死量,甚至还出现了倍数增长[16],可能是因为低浓度的氢氧化钙可诱导细胞中磷酸化细胞外信号相关激酶的高表达,而这表达可作为牙髓干细胞和牙周膜干细胞增殖的指标[28]。此外,有研究表明具有更高流体稠度的氢氧化钙糊剂可能导致根尖组织中的高pH值和钙离子释放,当根管内环境pH值高于11时会导致根尖周组织的高细胞毒性[29]。与TAP和DAP相比,氢氧化钙对人根尖乳头干细胞不具备更明显的细胞毒性和遗传毒性[30]。即使是与较低浓度的TAP对比,TAP的细胞毒性也更为明显[31]。

此外,氢氧化钙的抗菌性能相对较低,氢氧化钙糊剂难以在7天内完全杀死附着在根管壁上的粪肠球菌与铜绿假单胞菌[32],尚不清楚其抗菌性能是否随着时间的延长而增加。同时有研究证明氢氧化钙具有吸湿性、蛋白水解特性,会破坏羟基磷灰石晶体和牙本质胶原纤维之间的连接,根折的风险随着封药时间的增加而升高[33]。

为避免抗生素的滥用和耐药菌株的出现,2016年欧洲牙髓病学会强调尚无强有力的证据支持在牙髓血运重建术中使用抗生素,提倡采用氢氧化钙糊剂代替抗生素糊剂[34]。

2.2 联合用药

洗必泰作为广谱抗生素对革兰氏阳性菌有较强的抗菌作用,其在感染根管内的抗菌能力与氢氧化钙不仅相似,还可杀灭如粪肠球菌等对氢氧化钙不敏感的微生物。此外其还具备吸附于根管壁上的能力,使抗菌作用延长,从而阻止细菌在牙本质上的再次定植[28]。2%的洗必泰凝胶是一种活性载体,可赋予氢氧化钙更强的抗菌性能,两者结合可建立物理和化学屏障[35],当pH值在13左右,相较于单纯的氢氧化钙,洗必泰联合氢氧化钙的抗菌性能更高,且对包括革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌、酵母和真菌在内的大量微生物有效[36]。此外,2%的洗必泰与氢氧化钙相结合使用可以彻底清除残留的抗菌肽,提高抗菌性[37]。

有研究证实,氢氧化钙与2%的洗必泰凝胶联合使用,不仅可消除临床中的阳性体征,例如叩痛等,还可促进根尖周病变组织的愈合,但就牙根的持续发育而言,仅少数患者可以达到满意的效果[38]。两者联用也可作为牙髓血运重建术的根管内封药,具有良好的抗菌性能,但其对根尖未成熟干细胞是否具有细胞毒性,以及药物的浓度尚未找到相关证据。

3 临床应用疗效

相关研究表明,抗菌素糊剂和氢氧化钙糊剂二者临床应用疗效尚未统一。在非牙髓血运重建术中,Kumar等的系统综述显示在非根尖手术治疗病例中,就根尖周损伤的愈合效果而言,抗菌素糊剂和氢氧化钙糊剂作为根管内封药均显示出较高的成功率[38]。Ghahramani等的研究从39名4~6岁患儿的感染乳磨牙收集微生物样本,比较两种糊剂针对粪肠球菌的杀菌能力,二者均有显著的抗菌作用,抗菌活性无明显差异[39]。而牙髓血运重建术中,多数研究认为抗菌素糊剂效果优于氢氧化钙。一项多中心临床研究表明增强的抗菌方案可更好地减少根管菌群的数量和种类[38]。TAP在牙根形成不全的牙髓血管重建治疗中疗效显著,可观察到症状消失和牙根的继续发育[40]。单晓莹等研究发现在60例患儿中TAP、氢氧化钙联合替硝唑用于年轻恒牙牙髓血运重建术根管消毒的临床效果优于单用氢氧化钙[41],骆羽宁的研究也证实类似结论[42]。而刘学等研究则发现氢氧化钙糊剂组可有效降低年轻恒牙牙髓炎坏死患者细菌阳性率和治疗后患者疼痛,改善患者临床症状,具有较好的治疗效果和安全性[43]。

4 结语

综上所述,抗生素和氢氧化钙类消毒药物各具特色,抗菌能力、给药方式也有所区别。在临床治疗中选择消毒药物时,应考虑药物的染色、细胞毒性、过敏性、可操作性等因素。其中抗生素糊剂虽然具有细胞毒性等缺点,但因其突出的抗菌能力受到关注。寻求一种具有良好抗菌性能和细胞相容性的药物载体,同时又可以顺应根管复杂解剖形态的药物递送系统具有广阔的发展前景。

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