I ricercatori hanno scoperto il motivo per cui una comune e costosa infezione degli impianti dentali, la perimplantite, spesso resiste agli antibiotici.
Gli impianti dentali hanno aiutato decine di milioni di persone a riacquistare una dentatura completa, stabile e funzionale, cosa che le protesi tradizionali non possono offrire. Tuttavia, tra il 10% e il 20% dei pazienti che si sottopongono a un impianto sviluppa nel tempo la perimplantite, una grave infezione che danneggia l’osso mascellare intorno all’impianto.
Da anni i ricercatori sanno che gli antibiotici spesso non riescono a fermare questa infezione, ma il motivo rimaneva sconosciuto.
I ricercatori della Rutgers School of Dental Medicine hanno ora individuato una possibile spiegazione in uno studio pubblicato su PNAS Nexus.
Le loro scoperte dimostrano che i batteri possono corrodere gli impianti dentali, causando il rilascio di particelle microscopiche di titanio nei tessuti circostanti. Queste particelle interferiscono con le cellule immunitarie che dovrebbero combattere l’infezione, intrappolandole in uno stato infiammatorio prolungato che alla fine distrugge l’osso mascellare circostante.
Utilizzando campioni di tessuto umano, cellule immunitarie in coltura e topi geneticamente modificati, i ricercatori hanno identificato uno specifico canale del calcio nei macrofagi, le cellule immunitarie responsabili dell’inglobamento dei batteri, che viene attivato dalle particelle di titanio. Quando questo canale è stato disattivato nei topi, la malattia non si è sviluppata. La scoperta indica il primo promettente bersaglio farmacologico per una patologia che colpisce fino a un paziente su cinque con impianti e che comporta costi superiori a 1 miliardo di dollari all’anno a livello globale.
Le particelle di titanio scatenano risposte immunitarie distruttive
“Per la prima volta, dimostriamo perché tutti i trattamenti antibiotici efficaci sui denti naturali non funzionano sugli impianti”, ha affermato Georgios Kotsakis, autore senior dello studio e viceDecano per la ricerca clinica presso la facoltà di odontoiatria. “Ora che ne conosciamo la causa, possiamo iniziare a sviluppare delle terapie”.
La perimplantite ha lasciato perplessi i ricercatori perché assomiglia molto alla parodontite, una comune malattia gengivale che colpisce i denti naturali ed è causata da molti degli stessi batteri orali. Nei denti naturali, gli antibiotici e la pulizia di routine di solito risolvono l’infezione. Intorno agli impianti, tuttavia, questi stessi trattamenti hanno successo in meno della metà dei casi, mentre la perdita ossea spesso continua.
Negli ultimi due decenni, la maggior parte degli studi si è concentrata principalmente sui batteri. Kotsakis e i suoi colleghi, invece, hanno esaminato gli impianti stessi. Hanno scoperto che i batteri che vivono sulle superfici degli impianti creano biofilm acidi che corrodono gradualmente il titanio, rilasciando miliardi di particelle più piccole di un globulo rosso. Un rilascio di particelle simile può verificarsi anche durante le pulizie di routine, in particolare quando i dentisti utilizzano strumenti metallici progettati per i denti naturali.
Una volta penetrate nel tessuto gengivale, le particelle si ricoprono di lipopolisaccaride, una tossina prodotta dai batteri. Per il sistema immunitario, queste particelle rivestite assomigliano a batteri di grandi dimensioni che non possono essere distrutti. I macrofagi inglobano le particelle, ma non sono in grado di digerire il metallo. Di conseguenza, le cellule rimangono bloccate in uno stato iperinfiammatorio e rilasciano molecole di segnalazione come l’interleuchina-1 beta, una proteina collegata a condizioni infiammatorie, tra cui l’artrite reumatoide e il morbo di Alzheimer.
Come l’infiammazione alimenta la perdita ossea e le infezioni
L’infiammazione in corso distrugge gradualmente il tessuto osseo. Allo stesso tempo, i macrofagi diventano meno efficaci nell’eliminare l’infezione batterica originaria. Esperimenti di laboratorio hanno dimostrato che i macrofagi esposti a particelle di titanio assorbivano meno della metà dei batteri rispetto alle cellule non trattate. “Queste particelle sono come piccole calamite che attraggono la tossina batterica e dirottano il sistema immunitario, impedendogli di eliminare i batteri”, ha affermato Kotsakis. “Si crea una situazione critica che rende gli antibiotici inefficaci”.
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I ricercatori hanno ricondotto questa sequenza di eventi a un canale del calcio chiamato TRPC1 (una struttura proteica specializzata che forma pori all’interno delle membrane cellulari). I topi geneticamente modificati privi di TRPC1 hanno reagito in modo molto diverso alla combinazione di particelle di titanio e batteri. Hanno sviluppato ascessi molto più piccoli, prodotto livelli inferiori di citochine infiammatorie e ripristinato una normale eliminazione batterica.
Grazie ai finanziamenti dei National Institutes of Health, il team di Kotsakis sta ora valutando potenziali farmaci che agiscono sullo stesso percorso biologico nelle cellule umane.
Per chi ha già impianti dentali, un altro importante risultato riguarda la manutenzione di routine. Le pulizie professionali regolari rimangono una delle protezioni più efficaci contro la perimplantite, ma il metodo di pulizia è fondamentale. Fino a circa dieci anni fa, molti dentisti utilizzavano scaler metallici progettati per i denti naturali per pulire gli impianti. La ricerca del team di Rutgers e di altri ha dimostrato che questi strumenti possono danneggiare le superfici degli impianti, favorire la corrosione e aumentare il rischio di patologie. Oggi, i metodi di pulizia non abrasivi sono diventati lo standard.
Riferimento: PNAS Nexus DOI: 10.1093/pnasnexus/pgag081