Перспективы и возможности применения низкомолекулярного катионного пептида варнерина в практической деятельности врача-стоматолога (экспериментально-клиническое исследование)

Шулятникова Оксана Александровна; Рогожников Геннадий Иванович; Рогожников Алексей Геннадьевич

Ортопедическая стоматология. Orthopedic stomatologists

УДК: 615.281.03:616.31].036.8

перспективы и возможности применения низкомолекулярного катионного

пептида варнерина в практической деятельности

врача-стоматолога (экспериментально-клиническое исследование)

Шулятникова О. А., Рогожников Г. И., Рогожников А. Г.

ФГБОУ ВО «Пермский государственный медицинский университет им.

академика Е. А. Вагнера» Минздрава России, г. Пермь, Россия

Аннотация

Предмет. Увеличение уровня травматизма и новообразований челюстно-лицевой области определяет актуальность лечения данных пациентов. Потеря анатомической целостности челюстных костей влияет на изменение микробиоценоза полости рта и приводит к хронизации воспалительных процессов. В статье рассматривается возможность использования в практической деятельности врача-стоматолога низкомолекулярного катионного пептида варнерина для ингибирования образования микробной пленки на первичном этапе бактериального прикрепления.

Цель. Экспериментально-клиническое исследование возможности ингибирования пленкообразующих свойств микроорганизмов.

Методология. Предварительно проведены исследования роста биопленок на образцах диоксида титана с нанострук-турированной поверхностью и при его использовании с пептидом варнерином. Оценивали общую биомассу пленок и количества жизнеспособных клеток. Клиническое изучение проводили на этапе ортопедического лечения. Изучали микробиологический статус полости рта больных до начала экспериментальной части и после путем исследования смешанной стимулированной слюны и налета. В качестве примера конкретного выполнения приведен клинический случай.

Результаты. Наноструктурированное покрытие диоксида титана в три раза снижает количество живых клеток и в два раза снижает биомассу Staphylococcus epidermidis 33 в биопленках. Действие пептида варнерина эффективно на образцах с наноструктурированным покрытием и без него. Клиническое исследование местного использования пептида варнерина показало снижение количества Str. mutans и Lactobacillus в смешанной стимулированной слюне и налете.

Выводы. Результаты научного исследования способны улучшить качество лечения больных с приобретенными дефектами и деформациями челюстно-лицевой области путем сокращения его сроков и материальных затрат. Низкомолекулярный катионный пептид варнерин позволяет снизить риск развития нозокомиальных инфекций, способствует решению проблем профилактики и лечения воспалительных осложнений мягкотканного пародонта и слизистой оболочки на этапах сложно-челюстного протезирования.

Ключевые слова: челюстно-лицевая область, дефекты, микробная пленка, ингибирование, пептид варнерин.

Адрес для переписки:

Correspondence address:

Оксана Александровна ШУЛЯТНИКОВА

к.м.н., доцент, кафедра ортопедической стоматологии, Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера Минздрава России, Пермь, Российская Федерация [email protected]

614007, г. Пермь, ул. Революции, 18-15. Тел. + 7(902)838-62-22

Oksana A. SHuLIATNIKOVA

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the

Department of Orthopaedic Dentistry, Perm State Medical

University Named After Academician E.A. Wagner, Perm,

Russian Federation

[email protected]

614007, Perm, Revolution str., 18-15.

Phone: +7 (902) 838-62-22

Образец цитирования:

Шулятникова О. А., Рогожников Г. И., Рогожников А. Г. ПЕРСПЕКТИВЫ И ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НИЗКОМОЛЕКУЛЯРНОГО КАТИОННОГО ПЕПТИДА ВАРНЕРИНА В ПРАКТИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ВРАЧА-СТОМАТОЛОГА (экспериментально-клиническое исследование) Проблемы стоматологии, 2017, т. 13, № 2, стр. 74-79 doi: 10.18481/2077-7566-2017-13-2-74-79 © Жаркова И. В. и соавт., 2017

For citation:

Shuliatnikova O.A., Rogozhnikov G.I., RogozhnikovA. G. THE PROSPECTS AND POSSIBILITIES OF USE OF THE WARNERIN NIZKOMOLKULYARNY CATIONIC PEPTIDE IN PRACTICAL ACTIVITIES OF THE DENTIST (experimental clinical trial) The actual problems in dentistry, 2017. Vol. 13, № 2, pp. 74-79 DOI: 10.18481/2077-7566-2017-13-2-74-79

the prospects and possibilities of use of the warnerin nizkomolkulyarny cationic peptide in practical activities

of the dentist ( experimental clinical trial)

Shuliatnikova О. А., Rogozhnikov G. I., Rogozhnikov А. G.

Perm State Medical University of the Academician E. A. wagner, Perm, Russian Federation

Abstract

Importance Increase in level of traumatism and new growths of maxillofacial area defines relevance of treatment of these patients. Loss of anatomic integrity of maxillary bones influences change of a microbiocenosis of an oral cavity and leads to synchronization of inflammatory processes. In article, the possibility of use in practical activities of the dentist of low-molecular cationic peptide of a varnerin for inhibition of formation of a microbic film at primary stage of a bacterial attachment is considered.

Objectives Experimental clinical trial of a possibility of inhibition of film-forming properties of microorganisms.

Methods Researches of growth of biofilms on samples of dioxide of the titan with the nanostructured surface are previously conducted and at his use with peptide warnerin. Estimated the general biomass of films and quantity of viable cages. Clinical studying was carried out at a stage of orthopedic treatment. Studied the microbiological status of an oral cavity of patients prior to the beginning of an experimental part and later, by a research of the mixed stimulated saliva and a raid. The clinical case is given as an example of concrete performance.

Results The nanostructured covering of dioxide of the titan reduces amount of living cells three times and reduces Staphylococcus epidermidis 33 biomass in biofilms twice. Effect of peptide of a warnerin is effective on samples with the nanostructured covering and without him. Clinical trial of local use of peptide of a warnerin has shown to decrease in number of Str. mutans and Lactobacillus in the mixed stimulated saliva and a raid.

Conclusions and Relevance Results of scientific research are capable to improve quality of treatment of patients with the acquired defects and deformations of maxillofacial area, by reduction of his terms and material inputs. Low-molecular cationic peptide warnerin allows to risk of development inflammatory infections, promotes the solution of problems of prevention and treatment of inflammatory complications of a parodont and a mucous membrane at stages of difficult and maxillary prosthetics.

Keywords: maxillofacial area, defects, microbic film, inhibition, peptide warnerin

Введение

Ежегодный неуклонный рост уровня травматизма в мире приводит к необходимости обращения за помощью по поводу травм челюстно-лицевой области (ЧЛО) более 1 млн человек. Среди общего количества травматологических больных повреждения ЧЛО наблюдаются в 18% случаев [1]. Кроме этого, увеличивается количество больных с наличием новообразований челюстных костей, неизбежная потеря целостности которых влечет значительные и стойкие эстетико-функ-циональные нарушения, тяжесть которых определяется объёмом дефекта челюстно-лицевой области [2, 3]. В большинстве случаев пациентам с приобретенными дефектами ЧЛО требуется дальнейшее ортопедическое лечение в связи с возникшими нарушениями функционального и эстетического характера.

Потеря анатомической целостности челюстных костей, мягких тканей ЧЛО, наличие оро-назального сообщения влияют на изменение микробиоценоза полости рта, приводя в отдаленном периоде к хрони-зации воспалительных процессов, в том числе ЛОР-органов. По данным некоторых авторов, в общей структуре воспалительных осложнений % развития осложнений воспалительного характера у данной категории пациентов в послеоперационном периоде составляет до 14% случаев [4].

Дополнительно к этому воспалительные явления поддерживает и неизбежно образованная микробная пленка на сложно-челюстных протезах, пролонгируя лечение больных. При этом в большинстве случаев

уровень гигиены у пациентов с приобретенными дефектами и деформациями ЧЛО затруднен в силу сложности топографии дефекта и соответственно восполняющего его сложно-челюстного протеза.

На современном этапе развития стоматологического материаловедения с появлением новых материалов для изготовления ортопедических конструкций наблюдается рост частоты возникновения нозо-комиальных инфекций, составляющих от 3 до 5 % (по данным ВОЗ), возбудителями которых чаще всего являются коагулазонегативные стафилококки, в частности, вид Staphylococcus epidermidis 33, характерной способностью которого является пленкообразование. Особенности строения микробных пленок определяют повышенную устойчивость микроорганизмов к действию антибиотических препаратов и факторов специфической и неспецифической противоинфек-ционной защиты организма человека. В связи с этим затрудняется борьба с осложнениями воспалительного характера со стороны слизистой оболочки и мяг-котканного пародонта.

Формирование микробных пленок проходит ряд стадий своего развития и на сегодняшний день достаточно хорошо изучено. Наиболее рациональной стратегией ингибирования образования микробных пленок является именно первый этап бактериального прикрепления на органах полости рта и конструкциях сложно-челюстных протезов и имплантационных систем.

Целью данной работы явилось экспериментально-клиническое исследование возможности ингибирования пленкообразующих свойств микроорганизмов и/или разрушение уже образовавшихся биопленок на конструкционных материалах на стадии первичного бактериального прикрепления.

Ряд отечественных и зарубежных ученых в своих работах исследовали микробную адгезию и колонизацию микроорганизмов на различных конструкционных материалах и их влияние на стоматологическое здоровье [5, 6]. Решение проблемы биопленкообра-зования некоторыми авторами предлагается путем нанесения на поверхность конструкционных материалов компонентов, обладающих бактерицидными свойствами: ионов серебра или антибиотиков, показана возможность разрушения биопленок хитозаном и его производными [7].

Проведенные нами экспериментально-лабораторные исследования в условиях in vitro свидетельствуют об антибактериальных свойствах и способности ингибирования образования биопленок путем использования наноструктурированных конструкционных материалов, в частности, диоксида титана, диоксида циркония. Кроме этого, наше внимание привлекла группа функционально подобных бактериоцинам низкомолекулярных бактериальных пептидов [8]. В частности, пептид варнерин, синтезируемый бактериями Staphylococcus warneri. Данный пептид выделен сотрудниками Лаборатории биохимии развития микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (патент РФ № 2200195), а штамм бактерий-продуцентов пептида варнерина депонирован в Государственной коллекции патогенных микроорганизмов ГИСК им. Л. А. Тарасевича, сейчас ФГБУ

Рис. 1. Сравнение содержания живых клеток и биомассы в 48-часовых биопленках Staphylococcus epidermidis 33 на образцах из диоксида титана Fig. 1. Comparison of content of living cells and biomass in 48 hour biofilms of Staphylococcus epidermidis 33 on samples from dioxide of the titan Источник: данные авторского исследования Source: Data of an author»s research

«НФЭМСМЭ» Минздрава России. Пептид варнерин относится к группе лантибиотиков, обладает способностью ингибировать рост широкого спектра грампо-зитивных бактерий различных родов (стафилококков, стрептококков, коринебактерий и бацилл), характерная особенность в строении пептида - наличие в составе пептидных цепей дегидрированных остатков аминокислот и тиоэфирных аминокислот.

Проведенные ранее экспериментально-лабораторные исследования свидетельствуют о том, что пептид варнерин обладает антибактериальным, противогрибковым, антиэндотоксическим, иммуно-регулирующим действием. Являясь фактором проницаемости, варнерин усиливает действие традиционно используемых антибиотиков, обладает быстрым киллингом клеток-мишеней, а также высокой активностью против антибиотикоустойчивых патогенов в клинике.

Особый интерес, по нашему мнению, представляет совокупное использование этих групп материалов (наноструктурированного диоксида титана и низкомолекулярного катионного пептида варнерина) в экспериментальном исследовании, что способно приводить к более выраженным эффектам антибактериальных свойств.

Материалы и методы исследования

Для экспериментального исследования на кафедре «Материалы, технологии и конструирование машин» Пермского национального исследовательского политехнического университета (проф., д. т. н. С. Е. Поро-зова) были изготовлены образцы, которые представляли собой спеченный диоксид титана, в том числе с нанесенным на поверхность методом золь-гель технологии наноструктурированным слоем в виде низкотемпературной формы диоксида титана - ана-таза, так как именно эта кристаллическая модификация образуется при спекании изделий из диоксида титана и при окислении поверхности титана, в частности, титановых имплантатов. Исследование роста биопленок S. eрidermidis 33 на экспериментальных образцах проведено в Лаборатории биохимии развития микроорганизмов Института экологии и генетики микроорганизмов УрО РАН (зав. лабораторией, к.м.н., доц. Коробов В. П., ст. науч. сотрудник, к.м.н. Лемкина Л. М.). Из образцов лиофилизированного низкомолекулярного пептида варнерина предварительно готовили стерильные водные растворы. Все эксперименты были статистически обработаны и проведены троекратно. При этом изучали общую биомассу микробных пленок и количество жизнеспособных клеток, образованных на экспериментальных образцах.

В результате экспериментально-лабораторных исследований были получены следующие выводы: наноструктурированное покрытие диоксидом титана

практически в три раза достоверно снижает количество живых клеток и более чем в два раза достоверно снижает биомассу Staphylococcus epidermidis 33 в биопленках после их двухсуточного выращивания. Действие низкомолекулярного катионного пептида варнерина эффективно на образцах с наноструктури-рованным покрытием и без него, причем оно достоверно более выражено на образцах диоксида титана без наноструктурированного покрытия, что связано с большим числом живых клеток в исходной биопленке (рис. 1).

Полученные данные экспериментально-лабораторных исследований имеют значение для практического использования их в клинической стоматологии. При этом нами впервые предложено использование низкомолекулярного катионного пептида варнерина в стоматологической практике в качестве способа профилактики и лечения воспалительных явлений мягкотканного пародонта на этапе подготовки к ортопедическому лечению, в том числе у больных с приобретенными дефектами челюстно-лицевой области и после операции дентальной имплантации (патент РФ № 2582228).

Клиническоеизучение поеденных результатов экспериментально-лабораторных исследований пептида вар ерина проводили о разрешению этического комитета на ограниченном числе добровольцев-пациентов с дефектами и деформациями ЧЛО на этапе ортопедического лечения. Каждый пациент был информирован о клиническом испытании, подписывал информированное согласие и необходимые документы. Пациентов разделили на основную групг^получавших вкачестве местного средства пептид варнерин, и группу сравнения, получавших физиологический раствор.

В обеих группах проводили изучение микробиологического статуса пациентов до начала экспериментальной части работы и после путем исследования смешанной стимулированной слюны и налета, в том числе на конструкциях сложно-челюстных протезов и аппаратов при помощи тест-систем Dentocult. При этом определено, что использование в качестве местного средства водного раствора низкомолекулярного катионного пептида варнерина в основной группе пациентов способствует достоверному снижению количества пародонтопатогенной и кариесогенной микрофлоры (Str. Mutans, Lactobacillus) в смешанной стимулированной слюне, а также в зубном налете и налете со сложно-челюстных протезов (рис. 2).

В качестве примера конкретного выполнения приводим клинический случай. Больной К., 73 года, находился на лечении в отделении челюстно-лицевой хирургии с диагнозом: послеоперационный тотальный дефект нижней губы, мягких тканей подбородка, постлучевой дефект подбородочного отдела нижней челюсти. Из анамнеза выяснено, что в 2009 году пациент находился на лечении в онкологическом диспансере. Учитывая наличие противопоказаний на данныймомент для провыденияыыиргехеского реконструктивного лечения, пациент направлен к ортопеду-стоматологу для изготовления ортопедической конструкции.

На момент обращении больному поставлен следующий ортопедический диагноз: тотальный дефект костной ткани нижней челюсти во фронтальном отделе и мягких тканей подбородка и нижней губы, полное отсутствие зубов на верхней челюсти и фрагментах нижней челюсти, тип слизистой оболочки (по Супли) - I, тип атрофии верхней челюсти (по Шредер) - II, потеря жевательной эффективности

контрольная группа экспериментальная группа экспериментальная группа

(основная) (сравнения}

ГРУППЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

■ Str. Mutans (до эксперимента) ■ Str. Mutans (после эксперимента) Lactobacillus [доэксперимента) Lactobacillus (после эксперимент)

Рис. 2. Сравнительная оценка содержания Str. mutans и Lactobacillus в контрольной и экспериментальных группах исследования Fig. 2. Comparative assessment of maintenance of Str. mutans and Lactobacillus in control and experimental groups of a research Источник: данные авторского исследования Source: Data of an author's research

ч

b

Рис. 3. а) Больной К., внешний вид на момент обращения; b) после этапа ортопедического лечения Fig. 3. а) The patient К., арреагапсе at the time of the address; b) The patient К. аЛег a stage of orthopedic treatment Источник: данные авторского исследования Source: Data of an author's research

(по Агапову) - 100%, эстетический и фонетический недостаток (рис. 3 а).

До этапа ортопедического лечения с целью купирования воспалительных явлений слизистой оболочки в области перфорации костного фрагмента нижней челюсти справа пациенту в качестве альтернативного противовоспалительного лечения были назначены аппликации на коллагеновой пленке «Аппликолл» раствором пептида варнерина с концентрацией 1 мг/мл на область перфорации 2 раза в сутки ежедневно в течение 2-х недель. Продолжительность каждой процедуры составляла 20 минут.

В результате чего воспалительные явления слизистой оболочки в области перфорации костным фрагментом нижней челюсти справа купированы и достигнута эпителизация.

В последующем проведено многоэтапное ортопедическое лечение пациента, в ходе которого фрагменты нижней челюсти установлены в физиологическое положение относительно верхней челюсти, были изготовлены сложно-челюстные ортопедические конструкции для обеспечения оптимальных результатов последующего хирургического реконструктивного лечения. Достигнут эстетический результат и психологическая удовлетворенность пациента лечением (рис. 3 Ь).

Резюмируя вышеописанные рассуждения, можно констатировать, что результаты научного исследования имеют потенциальные возможности в практической деятельности врача-стоматолога и способны улучшить качество лечения пациентов с приобретенными дефектами и деформациями ЧЛО путем сокращения его сроков и материальных затрат. Полнообъёмное исследование и внедрение отечественной разработки низкомолекулярного катионного пептида варнерина в практическую деятельность врача-стоматолога позволит снизить риск развития нозокоми-альных инфекций и будет способствовать решению проблем профилактики и лечения воспалительных осложнений мягкотканного пародонта в послеоперационном периоде, в том числе после операции дентальной имплантации и на подготовительном этапе к сложно-челюстному протезированию.

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов. Литература

1. Копецкий, И. С. Огнестрельные ранения челюстно-лицевой области мирного времени/И. С. Копецкий // Вестник РГМУ -2012. - № 1. - С. 12-15.

2. Причины возникновения челюстно-лицевых дефектов и потребности больных в ортопедической реабилитации/А. С. Арутюнов, И. С. Кицул, И. Ю. Лебеденко, В. Г. Васильев [и др.] // Российский стоматологический журнал. - 2010. - № 6. - С. 42-45.

3. Асташина, Н. Б. Перспективы комплексного подхода при лечении пациентов с дефектами челюстных костей/Н. Б. Асташина // Уральский медицинский журнал. - 2009. - № 5. - С. 5-8.

4. Афанасьев, В. В. Травматология челюстно-лицевой области/В. В. Афанасьев. - 2010. - 256 с.

5. Особенности состава биопленки на базисах протезов из полиуретана у онкологических пациентов с послеоперационными дефектами челюстей/А. С. Арутюнов, Д. В. Кравцов, А. П. Малькова, Л. К. Ваганова // Гармонизация лечебного и учебного процессов в ортопедической стоматологии: сборник научных работ. Всероссийская научно-практическая конференция. - Москва: МГМСУ. - 2009. - С. 64-69.

6. Вафин, С. М. Изучение первичной адгезии микробов к полимерным материалам/С. М. Вафин, И. Ю. Лебеденко // Стоматолог-практик. - 2014. - № 4. - С. 20-21.

7. Сухорукова, И. В. Влияние состава и шероховатости поверхности покрытия TiCaPCON-Ag на кинетику выхода Ag в физиологический раствор/И. В. Сухорукова, А. Н. Шевейко, Д. В. Штанский // Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2015. - № 3. - С. 53-61.

8. Ингибирование образования микробной пленки при наноструктурировании поверхности конструкционного материала/О. А. Шулятникова, С. Е. Порозова, В. П. Коробов, А. М. Ханов, Г. И. Рогожников, Л. М. Лемкина, А. А. Гуров // Уральский медицинский журнал. - 2016. - № 7 (140). - С. 20-24.

Referenees

1. Kopeckij I. S. [Gunshot wounds of maxillofacial area of peace time]. Vestnik RGMU = RGMU bulletin, 2012, no. 1, pp. 12-15. (In Russ.)

2. Arutjunov A. S., Kicul I. S., Lebedenko I. Ju., Vasil»ev V. G., Popova I. N., Sanodze D. O., Grachev D. I. [Causes of maxillofacial defects and need of patients for orthopedic rehabilitation]. Rossijskij stomatologicheskij zhurnal = Russian dental magazine, 2010, no. 6, pp. 42-45. (In Russ.)

3. Astashina N. B. [The prospects of an integrated approach at treatment of patients with defects of maxillary bones]. Ural»skij medicin-skij zhurnal = Ural medical magazine, 2009, no. 5, pp. 5-8. (In Russ.)

4. Afanas»ev V. V. Travmatologiya chelyustno-litsevoy oblasti [Traumatology of maxillofacial area]. 2010, 256 p.

5. Arutjunov A. S., Kravcov D. V., Mal»kova A. P., Vaganova L. K. [Features of structure of a biofilm on bases of artificial limbs from polyurethane at oncological patients with postoperative defects of jaws]. Garmonizacija lechebnogo i uchebnogoprocessov v orto-pedicheskoj stomatologii: Sbornik nauchnyh rabot. Vserossijskaja nauchno-prakticheskaja konferencija = Harmonization of medical and educational processes in orthopedic stomatology: collection of scientific works. All-Russian scientific and practical conference, M., MGMSU, 2009, pp. 64-69. (In Russ.)

6. Vafin S. M., Lebedenko I. Ju. [Studying of primary adhesion of microbes to polymeric materials]. Stomatolog-praktik = Expert stomatologist, 2014, no. 4, pp. 20-21. (In Russ.)

7. Suhorukova I. V., Shevejko A.N., Shtanskij D. V. [Influence of structure and roughness of a surface of a covering of TiCaPCON-Ag on Ag exit kinetics in physiological solution]. Izvestija vuzov. Poroshkovaja metallurgija i funkcional»nyepokrytija = News of higher education institutions. Powder metallurgy and functional coverings, 2015, no. 3, pp. 53-61. (In Russ.)

8. Shuliatnikova O.A. et all. [Inhibition of formation of a microbic film when nanostructuring a surface of constructional material]. Ural»skij medicinskij zhurnal = Ural medical magazine, 2016, no. 7, pp. 20-24. (In Russ.) doi.org / 10.18481 / 2077-7566-2016-12-3-65-72

Авторы:

Оксана Александровна ШУЛЯТНИКОВА

к.м.н., доцент, кафедра ортопедической стоматологии, Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера Минздрава России, Пермь, Российская Федерация [email protected]

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Геннадий Иванович РОГОЖНИКОВ

д.м.н., профессор, заслуженный деятель науки РФ, заведующий кафедрой ортопедической стоматологии, Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера Минздрава России, Пермь, Российская Федерация [email protected]

Алексей Геннадьевич РОГОЖНИКОВ

к.м.н., доцент, кафедра ортопедической стоматологии, Пермский государственный медицинский университет им. академика Е.А. Вагнера Минздрава России, Пермь, Российская Федерация [email protected]

Authors:

Oksana A. SHULIATNIKOVA

Candidate of Medical Sciences, Associate Professor of the

Department of Orthopaedic Dentistry, Perm State Medical

University Named After Academician E.A. Wagner,

Perm, Russian Federation

[email protected]

Gennadij I ROGOZHNIKOV

Doctor of Medical Sciences, Professor, Honoured Science

Worker of the RF, Head of the Orthopaedic Dentistry

Department, Perm State Medical University of the

Academician E. A. Wagner, Perm, Russian Federation