犬类种植体周围炎模型构建的研究进展

梁俊威 林海燕

种植义齿以其良好的舒适性、美观性以及咀嚼功能恢复性等优势得到了众多牙列缺损或缺失患者的青睐[1]。随着口腔种植病例的增多，种植体周围炎作为最常见的生物学并发症，其发病率也呈现增长的趋势，约有16%的种植患者存在种植体周围炎[2]。种植体周围炎是以菌斑生物膜为始动因子的种植体周软硬组织的炎症性疾病，临床表现为种植体周围软组织进行性炎症和超过生理范围的支持骨丧失[3]，是造成种植修复失败的主要原因[4]。在当前的临床实践中，对于种植体周围炎的治疗尚缺乏基于循证医学的确凿证据和行之有效的治疗方案[5]，往往需要开展大量的临床试验进行深入研究。而临床试验具有一定的局限性，如样本之间控制变量的难度大、实验结果易受客观因素的影响、潜在的伦理问题等。动物模型作为一种人为可控的趋势模型，可通过标准化来保证实验结果的准确性，恰好能为研究种植体周围炎的起因、发病过程以及临床治疗方法提供大量可靠的实验数据支持以指导临床。目前学者们研究种植体周围炎所采用的实验动物包括小型猪、犬、啮齿类和兔等，其中犬类是近年研究中最常用的动物模型之一。本文就犬类种植体周围炎模型构建的研究进展作一综述，以期为研究者建立正确合理的种植体周围炎动物模型提供思路，有利于探寻更稳定高效的治疗方案并向临床转化。

1 犬类种植体周围炎模型的优势

用于构建种植体周围炎模型的动物形式多样，所选择的动物应尽量与人类的解剖结构、生理及病理特征相似。一般认为，使用大型动物建立的模型更接近人体口腔情况，实验结果可信度更高。既往研究已使用猴、犬、猪、羊、兔和啮齿类动物等多种动物成功建立了种植体周围炎模型[5]。相比于其它动物，犬类是研究自然发生的牙龈炎和牙周炎最完善的模型之一[6]，犬类种植体周围炎模型具有如下优势：（1）犬类与人类均为双牙列，牙面上常有牙结石沉积[7]，且犬类与人类的牙周解剖结构和炎症形成发育相似[8]，犬的牙周炎病变与人类的关系较其他实验动物更为密切[9]。（2）犬类的颌骨在生理学上与人类颌骨有许多相似之处，可以用于研究种植体疾病发展的各个方面[10]。犬类相对于啮齿类及兔类拥有更充足的下颌骨量，能植入常规临床尺寸种植体，更适合进行种植体周围炎的造模及后续的复杂手术治疗研究。研究表明，12 个月左右的成年雄性比格犬与人类的颌骨相似性高，包括相似的次级骨和皮质骨重塑以及皮质骨和松质骨中的灰质、胶原蛋白和胰岛素样生长因子水平[11-12]。同时犬类颌骨经组织切片染色后结构清晰，便于观察，有利于组织病理层面的研究分析。（3）相比之下，猪及羊类体型过大，较普通体型动物在术中及术后更易发生感染[13]，而犬类在大型动物中体型适中，在术后的口腔卫生维护上更易于管理，从而有利于感染的控制。

2 犬类种植体周围炎模型的构建

2.1 犬类动物的品种选择 在犬类种植体周围炎模型中使用的品种包括比格犬、拉布拉多犬以及杂交家犬，不同品种的犬类表现出不同的特征。研究表明大多数犬类在菌斑生物膜和牙石积聚后可自发性患牙周炎[14]，不同品种犬类的牙周炎患病率具有明显差异，其中比格犬易受牙周炎自发发展的影响，牙周炎患病率较其他品种，如拉布拉多和杂交家犬更高，同时其患病率随年龄增长而增加，在2 岁时患病率达到高峰[15]。相对其他犬种来说比格犬体型更小，性情更温顺[1]，实验契合度更高，应用也最为广泛，早在1965 年就有研究者对比格犬牙颈部龈缘水平进行丝线结扎，同时配合牙周炎饮食成功建立理想的牙周炎模型[16]；1992 年Berglundh 等[17]首次将犬类模型转移到种植体周围炎的研究中。

2.2 犬类下颌骨解剖特点 有学者通过锥形束投照CT（cone beam computed tomography，CBCT）和解剖标本测量，研究了犬类下颌骨的解剖特点，发现犬类下颌骨的每一侧都存在2 个颏孔，其中近中较大的为主颏孔，远中较小的为副颏孔，主颏孔距离第一磨牙根尖约（14.44±0.95）mm，同时犬类的下颌神经管直径较大，颊侧与舌侧骨壁很薄[18]。刘雯等[19]观察犬类下颌骨的解剖结构后发现，犬类下颌第二、三、四前磨牙和第一磨牙的颊舌向骨质厚度随着距离牙槽嵴顶深度的增加而增加。Martinez等[20]对犬类前磨牙区下颌骨不同位点的切面进行大体观察发现，犬类下颌神经管上壁距下颌牙槽嵴顶的距离从颏孔到磨牙区逐渐降低。

在对犬类行种植手术前应通过影像学分析缺牙区的解剖结构特点，尽量避开颏孔、邻牙根尖、下颌神经管等重要解剖结构，使种植体准确植入“安全种植区”。这样不仅提高了种植的成功率，也遵循了动物实验的3R 原则。

2.3 种植体的选择 犬类行种植术所选用的种植体大多数为临床所使用的植体，Felice 等[21]研究评估了不同类型种植体对结扎诱导的犬类种植体周围炎模型的影像学和组织形态学影响，发现锥形植入物在种植体周围炎的早期阶段可能更易产生边缘骨丧失（marginal bone loss，MBL）。Morelli 等[18]在研究不同直径种植体诱发的种植体周围炎的进展中发现，直径较小的种植体发生种植体周围炎的进展更快，但种植体直径不影响后续的手术治疗结果。有相关研究表明犬类种植体的选择直径为3.25～4.10 mm、长度为8.00～12.00 mm[22]。

2.4 种植体植入的时机及位点选择 目前在犬类种植体周围炎模型的种植体植入时机和位点的选择上，各学者尚未形成统一定论，一般认为分为即刻种植模型与延期种植模型。

2.4.1 即刻种植 即拔牙后即刻植入种植体。现有研究多采用在犬磨牙的近中或远中根的牙槽窝植入，该模型与人类单根牙的即刻种植相似，但与磨牙，特别是下颌磨牙的即刻种植有所差异[23]。Park 等[24]曾利用犬类评估即刻种植构建周围炎模型的可行性，指出这种方法的实验时间短且形成的骨缺损与传统的结扎丝诱导模型相似，有望取代传统模型成为研究种植体周围炎的再生性治疗的又一模型。

2.4.2 延期种植 即在拔牙后待拔牙创完全愈合，且牙槽骨恢复一定的高度与宽度后再进行种植。通常在拔牙后3 个月开始建立模型，随着牙槽窝的改建，松质骨逐渐代替了编织骨，形成具有骨皮质的牙槽嵴顶。犬类下颌前磨牙区段一直是种植体植入的理想区段[25]，现有研究选择的拔牙位点多为双侧下颌第一至第四前磨牙，但也有学者认为无牙颌更有利于实验操作，应在犬无牙下颌骨上进行模型的构建[26]。

虽然即刻种植能极大地缩短实验周期，但作为种植体周围炎模型与临床进行对应，其临床意义具有局限性；而延期种植拥有更佳的骨改建，且更贴近目前临床种植修复流程。因此多数研究者认为拔除比格犬双侧下颌第一至第四前磨牙建立牙列缺损模型，待骨改建完成后行种植体植入术，而后进行种植体周围炎模型的建立更为理想。

2.5 犬类种植体周围炎的诱导方法

2.5.1 局部去骨法 局部去骨法通过外科局部翻瓣，暴露种植体颈部，去除部分皮质骨，建立种植体周围炎骨缺损模型。此方法的优点是对骨缺损的程度和外形可进行主观控制，构建模型速度较快，常用于种植体周围炎骨缺损修复的研究。缺点是缺乏了细菌作用，组织病理与临床差别较大。

2.5.2 结扎诱导法 结扎诱导法通过外界人为的刺激将细菌引入龈下导致种植体周围炎症的发生，建模稳定、简单且成功率高，是目前应用最为广泛的建模方法。结扎诱导所使用的材料有多种，Reinedahl 等[27]研究指出，最轻微的MBL 是由棉花结扎产生的，其次是钢丝、牙线和丝线结扎。传统的结扎法是将丝线放置于种植体周龈下，破坏了种植体周围的软组织封闭，是一种创伤性的行为，并没有真正模仿人类种植体周围炎的进展过程，同时结扎线会压迫种植体周围组织，使得种植体周围软硬组织是由于结扎线压迫性吸收还是炎症性吸收难以鉴别。因此有学者对传统结扎法进行了改良，将结扎丝线作为初期诱导，去除结扎后，使菌斑自然积聚12 个月，产生一个自然的疾病进展过程，获得更接近于人类的种植体周围炎模型[28]。Solderer 等[29]总结了结扎诱导犬种植体周围炎模型8、12 和16 周后的骨缺损深度变化，平均每周骨缺陷深度增加0.08 mm；但这种骨缺损进展是非线性的，可能受到种植体直径、犬种和结扎材料等的影响，有必要作进一步的分组研究。

2.5.3 菌斑堆积法 菌斑作为种植体周围炎疾病的始动因子，在疾病的发展过程中起主导作用。菌斑堆积法依靠菌斑牙石在犬种植体愈合基台附近自然堆积，进而刺激种植体周围炎的形成，操作简单，技术敏感性低，但短期内仅能实现早期的种植体周围病，无法形成明显的种植体周骨缺损[30]。一项研究在对比格犬种植模型终止菌斑控制8 周后发现种植体周围黏膜红肿，组织病理学切片可见种植体周围组织胶原纤维水解，间质血管性变，富含炎症细胞。Martins 等[31]从临床、放射学、微生物学和组织学上对菌斑堆积无结扎犬模型中的纵向种植体周围组织进行评估，结果显示菌斑堆积17 周后种植体周软组织炎症指标与基线相比显著增加，但影像学观察骨缺损无组间差异。菌斑堆积时间受到犬个体因素、饮食、种植体植入位置等因素影响，目前各研究对确切的造模时间尚无定论，有待进一步研究。

2.5.4 咬合创伤法 咬合创伤是种植体周围炎的局部促进因素之一。此法将持续性的高负荷外力通过正畸的附件装置传导至种植体，使种植体长期处于超过骨生理适应负荷力的环境下，从而发生炎症。Monje等[32]在比格犬颌骨内植入种植体后通过悬臂梁来增大种植体负荷，结果发现负荷组的边缘骨吸收量、牙槽骨改建速度和骨密度均与对照组有明显差异。此法建模的效果不稳定且操作过程繁琐，目前国内外学者对于咬合创伤法建立实验性种植体周围炎模型缺乏定论，对于负荷力的大小及负荷时间的长短有待进一步的探讨。

2.5.5 其他构建方法 在牙周炎的环境中降低种植体周围炎的发病率是当前较为热门的研究方向，既往研究先通过在犬天然牙周围结扎丝线建立牙周炎模型，后拔除患牙并即刻植入种植体以建立种植体周围炎模型[33]，此法有助于探讨牙周炎患者种植体周围炎病因，与临床实际情况更为贴近。除此之外，Boldeanu等[26]在同一只无牙颌比格犬上评估了结扎诱导种植体对邻近无结扎诱导种植体的影响，6 个月后发现邻近无结扎诱导的种植体显示出较少的骨质破坏以及明显的软组织炎症，成功构建了无机械创伤下的早期种植体周围炎模型。有些学者为了构建模型的速度更快，成功率更高，效果更稳定，会采取多种方法联合应用，但影响实验结果的因素较多，可比性差。吴佩佩等[34]利用丝线结扎配合高糖饮食，仅用1 个月便成功建立了犬类种植体周围炎。Seong 等[35]在种植体植入术中对种植体颈部进行环状去骨同时放置结扎丝线，6 周后更换结扎，并在9 周后移除，此时种植体MBL 约50%。

2.6 犬类种植体周围炎模型建立成功的检测指标犬类种植体周围炎模型建立成功的检测指标主要包括临床观察、生物标志物、影像学和组织学4 个方面。

临床观察可见种植体周围牙龈组织水肿光亮，颜色明显变红，质地变软，探诊出血；同时可发现愈合基台上附着大量菌斑、结石，有时周围牙槽骨大量吸收，软组织退缩，可观察到种植体螺纹暴露。可用常见的牙周临床观察参数来评价种植体周围炎周围软硬组织的健康状况，包括探诊深度（probing depth，PD）、探诊出血（bleeding on probing，BOP）、临床附着水平（clinical attachment level，CAL）、牙龈指数（gingival index，GI）、龈沟出血指数（sulcus bleeding index，SBI）和菌斑指数（plaque index，PI）等[36]。

生物标志物检查主要针对于龈沟液的检测，包括种植体周围龈沟液（peri implant sulcular fluid，PISF）、IL-1β 和IL-8 等。PISF 是一种渗透介导的炎性渗出液，其中的促炎细胞因子也被证明可以促进破骨细胞的活性，种植体周围炎的出现通常伴随着PISF 的升高[37]。IL-1β 是一种促炎性细胞因子，可刺激炎性因子的高表达，与骨组织的降解有关，在牙周组织破坏中起着核心作用。IL-8是趋化因子中性粒细胞特异性CXC亚家族的成员，IL-8 水平的局部增加激活了炎症区域的中性粒细胞，并影响更多中性粒细胞从牙龈血管的选择性迁移，参与免疫调节，促进细胞黏附，为炎症创造条件。Renvert 等[38]研究发现未经治疗的种植体周围炎大量出血和（或）化脓可能与PISF 中较高水平的IL-1β、IL-8 有关。同时在犬类PISF 中还可以观察到牙龈卟啉单胞菌、具核梭杆菌和放线菌的浓度显著升高[31]，这也与人类常见种植体周围炎致病菌相符[39]。

影像学检查可以通过X 线或CBCT 观察到种植体顶端至牙槽嵴顶距离显著增加，与诱导种植体周围炎之前相比，MBL 显著[31]。

组织学检查可见种植体周围软组织中有大量结缔组织浸润，主要由炎症细胞（淋巴细胞、浆细胞和散在的中性粒细胞）组成，由充血的血管和稀疏的胶原纤维所分隔，同时也可以观察到种植体周围骨组织的明显丧失[26]。

3 犬类种植体周围炎模型的应用

3.1 种植体周围炎治疗方式的应用研究 种植体周围炎的治疗一直都是研究热点，其治疗目的是对种植体表面及周围进行彻底的清创处理，控制炎症进展，促进种植体周围再次骨结合。常见的治疗方式包括非手术治疗和手术治疗。

3.1.1 种植体周围炎的非手术治疗 非手术治疗主要包括了机械清创、局部或全身药物治疗及激光治疗等[40]，Vigan等[41]使用旋转钛刷对犬种植体周围炎模型进行清创，使种植体已降低的边缘骨水平得到了恢复。Zhou 等[42]在机械清创中辅助使用了改良冷大气压等离子体（modified cold atmospheric plasm，MCAP），干预后的SBI、PD 和骨高度（bone hight，BH）显著改善，结论指出MCAP 联合机械清创可以促进种植体周围的骨形成并抑制炎症反应。Yoon 等[43]在丝线结扎诱导的犬类种植体周围炎模型中评估局部使用盐酸米诺环素的可持续性和药效学特性，结果表明机械清创联合盐酸米诺环素辅助治疗可以延缓种植体周围炎的进展，但延长药物作用的时间无法改善治疗结果。

3.1.2 种植体周围炎的手术治疗 手术治疗主要包括再生性手术、切除性手术及种植体拔除术等[40]，手术治疗种植体周围炎无论是短期还是长期观察，均表现出显著疗效，尤其是在PD、BOP 和MBL 等临床及影像指征有明显改善[44-45]。Xu 等[46]利用搭载脂肪来源干细胞（adipose-derived stem cells，ASCs）和骨形态发生蛋白-2（bone morphogenetic protein-2，BMP-2）的组织工程骨复合物治疗实验性犬类种植体周围炎骨缺损，获得了显著的治疗效果。Schwarz 等[47]通过建立犬类种植体周围炎模型发现切除性治疗能提供良好的远期治疗效果。

3.2 种植体周围炎相关微生物的应用研究 犬类种植体周围炎模型有助于识别几种潜在的关键种植体周围炎相关微生物，同时可以深入了解人类种植体周围炎相关的微生物群[48]。Monje 等[32]对犬实验性种植体周围炎期间微生物和宿主来源的生物标志物变化进行了研究，发现细菌总数与MBL 显著相关，此外，牙龈卟啉单胞菌和连翘坦纳菌也与MBL 和SBI 有关。

3.3 种植体植入物与种植体周围炎相关的应用研究 关于植入物的研究工作主要集中在影响种植牙周围骨愈合动力学的表面修饰上。这些修饰旨在优化植入物表面：（1）在物理层面上，通过修改其纹理或结构来增加粗糙度，获得更大的表面积。一项针对犬类种植体周围炎模型的回顾性研究中发现，发生种植体周围炎时表面积更大的种植体MBL 更少，结缔组织浸润面积更小[49]；（2）在化学层面上，可以通过在氧化钛层上或向氧化钛层中添加有机或无机元素，积极调节骨愈合。Raimondo 等[50]对外部添加有多磷酸盐分子的种植体进行研究，发现其表面的化学键介导能形成的更强的骨结合。

4 犬类种植体周围炎模型的局限性

犬类种植体周围炎模型与人类自然发生的种植体周围炎骨缺损的形态存在差异，Schwarz 等[47]发现人类最常见的种植体周围炎骨缺损是Cl-Ie（环状缺损），占55.3%，这一形态在犬模型中占86.6%。人类第二常见的Cl-Ib（近远中邻面伴有颊侧缺损）在犬种植体周围炎模型中却没有发现，两者仍存在一定差异，这种形态的差异会影响后续骨缺损修复的再生潜力。

目前市面上缺乏与犬种植体周围炎模型相关的分子生物学和基因测序试剂，在分子结构以及基因特点的研究上存在一定的局限性。同时，利用犬类模型进行种植体周围炎相关基因的敲除及调控成本较高，且可重复性低，现有研究大多使用啮齿类动物进行相关分子、通路以及相互作用机制的探索。

5 总结与展望

犬类种植体周围炎模型具有价格适中、牙周组织与人类相似度高、下颌骨骨量充足等其他动物模型不可取代的优势，且其应用广泛，是研究种植体周围炎再生方法及反应机制的理想模型，将为种植体周围炎规范、系统化的治疗方案提供更充分的依据。未来研究者在进行相关实验时，应结合自身实验目的及实验条件，选择合适的模型构建方式以及多样的检测指标，同时在探究种植体周围炎骨缺损修复时，可针对犬类种植体周围骨缺损的形态作进一步的分组研究。此外，种植体周围炎的发生、发展与某些全身系统性疾病密切相关，但目前较少使用犬模型进行相关研究，未来有必要探索更多存在相关系统性疾病的犬类种植体周围炎模型。