Journal of Periodontal & Implant Science 2010;40:220-226
Tae-Il Kim1, Chong-Pyoung Chung1, Min-Suk Heo2, Yoon-Jeong Park3, Sang-Hoon Rhee4
1Department of Periodontology and Dental Research Institute, Seoul National University School of Dentistry, Seoul, Korea
2Department of Oral and Maxillofacial Radiology, Seoul National University School of Dentistry, Seoul, Korea
3Department of Craniomaxillofacial Reconstructive Science, Seoul National University School of Dentistry, Seoul, Korea
4Department of Dental Biomaterials Science, Seoul National University School of Dentistry, Seoul, Korea
Tujuan : Penelitian ini dilakukan untuk mengevaluasi efek penyembuhan luka periodontal yang ditimbulkan oleh mineral equine particulate bone terhadap defek tulang alveolar kaninus.
Metode : Sebanyak dua belas ekor anjing digunakan sebagai objek penelitian ini. Gigi premolar kedua dan keempat diekstraksi untuk keperluan penelitian eksperimental, dan titik ekstraksi tersebut dibiarkan selama 8 minggu untuk proses penyembuhan. Setelah probing periodontal, terbentuk defek dua-dinding pada mesial dan distal premolar ketiga rahang bawah, dan defek tersebut kemudian diisi dengan equine particulate bone dengan membran kolagen, atau bovine particulate bone dengan membran kolagen, atau dengan hanya membran kolagen. Defek yang tidak dirawat digunakan sebagai kontrol. Setelah pengukuran kedalaman probing, hewan percobaan disembelih pada minggu ke 10, 16, dan 24 setelah pencabutan untuk pemeriksaan micro-computed tomography dan analisis histomorfometrik.
Hasil : Kelompok dengan equine particulate bone menunjukkan penurunan kedalaman probing yang signifikan dibandingkan kelompok kontrol dan kelompok dengan membran kolagen pada minggu ke 10, 16, dan 24 (P<0.05). Tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam pengukuran panjang sementum baru, area tulang yang terbentuk, dan fraksi volume tulang antara kelompok dengan equine particulate bone dan bovine particulate bone. Kedua kelompok ini menunjukkan peningkatan nilai yang signifikan jika dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok dengan hanya membran kolagen (P<0.05).
Kesimpulan : Kelompok equine particulate bone menunjukkan perbedaan yang signifikan dalam nilai kedalaman probing, first bone contact, panjang sementum baru, area tulang yang terbentuk, dan fraksi volume tulang jika dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen. Dengan parameter yang sama, tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok dengan equine particulate bone dan kelompok dengan bovine particulate bone. Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa equine particulate bone ekuivalen dengan bovine particulate bone dalam hal regenerasi jaringan periodontal.
Kata kunci : subtitusi tulang, transplantasi heterologous, micro computed tomography, kehilangan tulang periodontal.
Pendahuluan
Perawatan periodontal modern telah berkembang dari perbaikan jaringan hingga ke regenerasi jaringan periodontal. Kerusakan tulang alveolar merupakan hal yang umum dengan penyakit periodontal parah dan menjadi penyebab utama kehilangan gigi. Untuk meningkatkan regenerasi tulang pada defek tulang alveolar di sekitar gigi yang menderita penyakit periodontal, telah diperkenalkan beberapa tipe bahan graft tulang.
Graft tulang autogenous telah menjadi gold standard dan telah menawarkan potensi terbesar untuk prosedur regeneratif yang sukses. Hal ini memastikan regenerasi tulang karena dapat mendukung sifat osteogenik, osteoinduktif, dan osteokonduktif yang berhubungan dengan sel-sel prosteoblastik dalam graft. Hal ini tidak membantu pasien dan ahli bedah karena membutuhkan titik bedah tambahan dan memiliki beberapa kerugian termasuk ketersediaan yang terbatas, morbiditas pasien, dan laju resorpsi tidak teratur, yang menghambat aplikasi umum dalam praktek klinis. Karenanya, berbagai macam bahan subtitusi allogenik telah dikembangkan sebagai kandidat alternatif untuk migrasi dan proliferasi osteoblast. Bagaimanapun, bahan-bahan tersebut telah menyebabkan timbulnya kekhawatiran akan transmisi penyakit. Kekurangan ini memicu pengembangan bahan graft alternatif termasuk xenograft.
Deproteinized bovine hydroxyapatite telah dilaporkan lebih efektif dibandingkan alloplast sintetik dalam hal meningkatkan pembentukan tulang yang baru. Karena itu, mineral tulang sapi (bovine bone) telah diteliti dan digunakan secara luas di klinik. Walaupun telah dilakukan proses deproteinisasi pada bovine bone substitute untuk mencegah transmisi penyakit, perdebatan masih berlanjut pada topik ensefalopati bovine spongiform. Oleh karena itu, perlu untuk mencari alternatif tipe donor yang tidak beresiko. Dengan mempertimbangkan tingkat keamanan bahan xenogenik, equine-derived bone diusulkan sebagai alternatif pengganti bahan tulang xenogenik, yang jarang disebutkan dalam literatur. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengevaluasi kemampuan regenerasi tulang dari mineral tulang kuda (equine bone) terhadap defek tulang alveolar gigi kaninus.
Bahan dan Metode
Hewan Percobaan
Dalam penelitian ini digunakan anjing sebanyak dua belas ekor dengan berat masing-masing 10 kg sebagai subjek penelitian. Hewan-hewan tersebut memiliki gigi yang lengkap dengan jaringan periodontal yang sehat. Pemilihan dan penanganan hewan, protokol pembedahan, dan preparasi sesuai dengan acuan telah disetujui oleh Institutional Animal Care and Use Committee of Seoul National University.
Prosedur Pembedahan
Seluruh prosedur pembedahan dilakukan dengan anastesi umum dan lokal pada kondisi steril dengan 2% xylazine hydrochloride (Rumpen, Bayer, Seoul, Korea) / ketamine hydrochloride (Ketalar, Yuhan, Seoul, Korea), dan 2% lidocaine hydrochloride / epinephrine (1:100,000), secara berurutan. Gigi premolar dua dan empat rahang bawah diektraksi terlebih dahulu sebelum pembedahan eksperimental dan dibiarkan untuk proses penyembuhan selama 8 minggu. Perawatan post-ekstraksi meliputi administrasi intramuskular natrium cefazoline, dengan dosis 20 mg/kg berat badan (Cefazolin, Yuhan, Seoul, Korea). Titik ekstraksi dan gigi-geligi yang tersisa mendapatkan topikal aplikasi profilaksis oral menggunakan 0.2% chlorhexidine (Hexamedin, Bukwang Pharm., Seoul, Korea).
Pembedahan eksperimental, yang dilakukan setelah probing periodontal, mencakup elevasi flap mukoperiosteal bukal dan lingual hingga pembentukan defek intrabony dengan dua-dinding pada mesial dan distal gigi premolar ketiga secara bilateral. Defek tersebut, yang berukuran 5×5×5 mm (lebar mesio-distal × lebar bucco-lingual × kedalaman), dibuat menggunakan round dan fissure bur dengan pendingin saline steril. Defek kemudian diisi dengan equine particulate bone (OCS-H, NIBEC, Seoul, Korea) dengan membran kolagen (Bio-Gide, Geistlich Pharma AG, Wolhusen, Switzerland) atau dengan bovine particulate bone (Bio-Oss, Geistlich Pharma AG, Wolhusen, Switzerland) dengan membran kolagen, atau hanya dengan membran kolagen saja yang digunakan untuk stabilisasi titik yang telah di-graft. Defek yang tidak dirawat berfungsi sebagai kontrol. Kemudian flap ditempatkan kembali pada posisinya dan dijahit. Untuk perawatan post-pembedahan, dilakukan kontrol infeksi menggunakan natrium cefazoline dengan dosis 20mg/kg berat badan dan pemberian topikal chlorhexidine 0,2% setiap hari (Hexamedin, Bukwang Pharm., Seoul, Korea). Jahitan diangkat 2 minggu setelah pembedahan. Hewan-hewan percobaan di-euthanasia pada minggu ke 10, 16, dan 24 post pembedahan setelah pengukuran kedalaman probing.
Gambar 1. Defek tipe dua-dinding berbentuk boks dibuat dengan pembedahan pada sisi mesial dan distal kaninus rahang bawah (A). Setelah mineral tulang dimasukkan (B), flap kemudian dijahit (C).
Micro-computed tomography (micro-CT)
Dilakukan pengambilan potongan mandibula termasuk bagian yang terdapat defek tulang dan gambar diperoleh menggunakan mesin micro-CT (Skyscan 1172, Skyscan, Kontich, Belgium). Spesimen diatur pada dimensi yang tepat untuk menghindari efek pemendekan. Hasil foto yang diperoleh dalam bentuk 3 dimensi dengan ukuran isotropic voxel 15x15x15µm. generator X-ray dioperasikan pada akselerasi potensial 85kv, 116µA. sumber X-ray dikombinasikan dengan detektor 2 dimensi pada kecepatan foto 316ms. Untuk penghitungan volume tulang yang baru terbentuk (%) digunakan volume viewer 2 dimensi dan piranti lunak analisis (CT-analyzer, Sky scan, Kontich, Belgium).
Prosedur Histologis
Seluruh spesimen dikeringkan melalui prosedur perendaman dalam larutan etanol secara bertahap dan dalam media (Technovit 7200 VLC, Heraeus Kulzer, Wehrheim, Germany).
Bagian koronal diiris dengan ketebalan ±30 µm menggunakan EXAKT cutting/grinding systems, EXAKT Advanced Technologies GmbH, Norderstedt, Germany. Potongan tersebut kemudian diwarnai dengan toluidine blue. Dilakukan observasi mikroskopik menggunakan light microscope (BX50, Olympus Optical, Osaka, Japan).
Analisis Histomorfometrik
Untuk pemeriksaan histomorfometrik, dilakukan pengambilan foto dari tiap irisan spesimen menggunakan kamera digital (DP71, Olympus Optical, Osaka, Japan) dan gambar yang dihasilkan disimpan di komputer. Histomorfometrik computer-assisted mengukur persentase area tulang yang baru terbentuk, panjang sementum yang baru terbentuk, dan first bone contact, diukur dari cemento-enamel junction (CEJ) sampai puncak tertinggi tulang alveolar pada gigi yang bersangkutan. Pengukurannya menggunakan sistem analisis foto otomatis (Scope Eye, Techsantech Co., Seoul, Korea).
Analisis Statistik
Nilai rata-rata dan standar deviasi dihitung untuk semua data kuantitatif. Data yang terkumpul dari tiap kelompok dibandingkan menggunakan Repeated Measures Analysis of Variance menggunakan piranti lunak analisis (SPSS, SPSS Inc., Chicago, IL, USA). P<0.05 diperhitungkan signifikan secara statistik.
Hasil
Kedalaman probing
Kedalaman probing poket diukur pada proksimal M3 rahang bawah. Tidak terdapat perbedaan yang signifikan di antara semua probing dasar dari tiap-tiap kelompok. Seperti yang terlihat pada tabel 1, kelompok equine particulate bone menunjukkan pengurangan kedalaman probing yang signifikan jika dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen (P<0.05). Tidak terdapat perbedaan signifikan antara kelompok bovine particulate bone dan kelompok equine particulate bone.
Tabel 1.kedalaman probing poket (mm) dari tiap kelompok (rata-rata±SD). Kelompok dengan equine particulate bone menunjukkan nilai rendah yang signifikan jika dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok yang hanya dengan membran kolagen. Tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok dengan equine particulate bone dan kelompok dengan bovine particulate bone.
a)berbeda secara statistik dari kelompok kontrol pada periode yang sama (P<0.05)
b)berbeda secara statistik dari kelompok dengan hanya membran kolagen pada periode yang sama (P<0.05)
Gambar 2. Fotomikrograf menunjukkan defek pada minggu ke 10, 16, dan 24. Sementum baru dan pembentukan tulang nampak nyata pada kelompok dengan bahan pengganti tulang. (A) kelompok kontrol negatif, (B) kelompok dengan hanya membran kolagen, (C) kelompok bovine particulate bone, dan (D) kelompok equine particulate bone.
Temuan Histologis
Defek tulang alveolar secara umum berisi jaringan fibrous dengan lebih sedikit pembentukan tulang baru pada kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen, jika dibandingkan dengan dua kelompok lainnya (gambar 2). Membran kolagen yang tersisa tidak terdeteksi pada potongan histologis tersebut, jadi dapat dipastikan semuanya telah resorbsi sempurna selama proses penyembuhan. Pembentukan sementum baru tampak jelas pada kedua kelompok yang diinsersi dengan particulate bone jika dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok yang hanya dengan membran kolagen.
Analisis Histomorfometrik
Gambar 3 memperlihatkan kelompok dengan equine particulate bone mencapai nilai titik kontak pertama dengan tulang yang lebih rendah daripada kelompok kontrol dan kelompok dengan hanya membran kolagen. Kelompok equine particulate bone menunjukkan 2.68 ± 0.43 mm, 2.42 ± 0.49 mm, dan 0.60 ± 0.36 mm pada minggu ke 10, 16, dan 24, secara respektif. Terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok kontrol atau kelompok dengan hanya membran kolagen pada semua periode (P<0.05). tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam nilai first bone contact antara kelompok equine particulate bone dan kelompok bovine particulate bone. Pada gambar 4, panjang sementum baru pada kelompok equine particulate bone, dengan nilai 1.95 ± 0.44 mm, 2.88 ± 0.25 mm, dan 3.99 ± 0.37 mm pada minggu ke 10, 16, and 24, secara respektif. Signifikansi statistik dari kelompok kontrol terjadi pada seluruh periode (P<0.05). Pada minggu ke 16 dan 24, kelompok dengan equine particulate bone menunjukkan panjang sementum baru yang signifikan jika dibandingkan dengan kelompok dengan membran kolagen (P<0.05). Tidak terdapat perbedaan yang signifikan dalam panjang sementum baru antara kelompok dengan equine particulate bone dan kelompok dengan bovine particulate bone. Persentase pembentukan tulang yang baru pada kelompok dengan equine particulate bone terlihat dominan, yaitu 32.05 ± 6.84%, 43.99 ± 9.92%, dan 52.99 ± 8.98% pada minggu ke 10, 16, and 24 (gambar 5). Kelompok dengan hanya membran kolagen saja menunjukkan persentase pertambahan pembentukan tulang baru yang signifikan pada minggu ke 10 dan 16, dengan nilai 18.87 ± 8.46% and 25.23 ± 7.23%, dibandingkan dengan kelompok kontrol (P < 0.05). Tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok dengan equine particulate bone dan kelompok dengan bovine particulate bone.
Analisa Micro CT
Micro CT diperlukan untuk menganalisa fraksi volume tulang dari tiap-tiap kelompok. Kelompok kontrol dan kelompok dengan hanya membran kolagen menunjukkan nilai yang rendah selama periode observasi, sedangkan kelompok dengan equine particulate bone menunjukkan fraksi volume tulang yang paling tinggi, dengan nilai 44.85 ± 12.72%, 50.02 ± 12.53%, dan 61.25 ± 15.84% pada minggu ke 10, 16, dan 24. Tidak terdapat perbedaan yang signifikan antara kelompok dengan equine particulate bone dan kelompok dengan bovine particulate bone, di mana keduanya menunjukkan perbedaan yang signifikan jika dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok dengan hanya membran kolagen (P<0.05) (gambar 6).
Pembahasan
Di antara semua bahan pengganti tulang, xenograft telah umum digunakan karena memiliki struktur yang adekuat relatif terhadap komponen yang digantikan dan tidak membahayakan jaringan yang tersisa. Telah dilaporkan sebelumnya bahwa sifat fisik dan kimia bahan ini menyerupai tulang manusia, sehingga dapat berfungsi osteokonduktif. Di antara semua bahan pengganti tulang xenogenik, bahan pengganti dari tulang sapi (bovine-derived bone replacement material) telah diteliti secara ekstensif dan telah umum digunakan dalam keadaan klinik. Mengenai bahan pengganti bovine-derived bone, keamanannya masih menjadi masalah khususnya berkaitan dengan penemuan ensefalopati bovine spongiform. Dengan mempertimbangkan keamanan dari bahan xenogenik, diusulkan penggunaan suatu bahan equine-derived bone sebagai alternatif, yang jarang dilaporkan. Suatu penelitian menunjukkan sifat fisik equine bone yang lebih baik daripada bovine bone yang telah dideproteinisasi. Pada penelitian tersebut blok hidroksiapatit equine dan kolagen tulang didaptasikan pada defek tulang kaninus rahang bawah. Juga dilaporkan bahwa aposisi onlay blok equine bone menunjukkan sifat biokompatibel, dan dihubungkan dengan pertumbuhan pembuluh darah yang baru. Meski demikian, belum ada penelitian lebih lanjut mengenai bahan equine particulate bone. Penelitian ini merupakan laporan pertama tentang equine particulate bone sebagai bahan pengganti.
*berbeda secara statistik dari kelompok kontrol pada periode yang sama (P<0.05)
**berbeda secara statistik dari kelompok dengan hanya membran kolagen pada periode yang sama (P<0.05)
Gambar 3. First bone contact (cement-enamel junction ke puncak tulang alveolar) melalui analisa histomorfometrik. Kelompok dengan mineral tulang menunjukkan nilai yang lebih rendah secara signifikan dibandingkan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen.
**berbeda secara statistik dari kelompok dengan hanya membran kolagen pada periode yang sama (P<0.05)
Gambar 4. Panjang sementum baru (mm) dengan analisa histomorfometrik. Kelompok dengan mineral tulang menunjukkan nilai yang lebih tinggi secara signifikan dibandingkan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen.
Jaringan periodontal terdiri dari komponen jaringan lunak dan jaringan keras termasuk epitel gingival, jaringan konektif, sementum, dan tulang alveolar. Regenerasi periodontal sulit untuk dicapai karena perawatan periodontal konvensional seringkali menyebabkan proses perbaikan dengan migrasi apikal epitel gingival antara jaringan konektif dan permukaan akar. Agar terjadi regenerasi jaringan periodontal, maka ligamen periodontal harus melekat pada sementum sementara sel-sel tulang alveolar berproliferasi dan meningkatkan pembentukan tulang. Untuk tujuan ini, sebagai tambahan digunakan membran kolagen di samping penggunaan bahan pengganti tulang, yang belakangan tidak direkomendasikan karena lemahnya perlekatan baru. Alasan yang sesuai untuk terbentuknya sementum baru pada kelompok membran kolagen dengan atau tanpa bahan pengganti tulang dapat dijelaskan oleh fungsi suplementer membran kolagen.
Untuk mengevaluasi jumlah perlekatan jaringan periodontal baru, dilakukan pengukuran kedalaman poket sebelum operasi dan setelah penyembelihan. Kelompok dengan equine particulate bone bersama dengan kelompok dengan bovine particulate bone menunjukkan penurunan kedalaman probing jika dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok dengan membran kolagen. Hal ini sesuai dengan dugaan, dengan mempertimbangkan penelitian sebelumnya bahwa penggunaan bahan pengganti tulang dengan membran kolagen mampu mengurangi kedalaman probing.
*berbeda secara statistik dari kelompok kontrol pada periode yang sama (P<0.05)
**berbeda secara statistik dari kelompok dengan hanya membran kolagen pada periode yang sama (P<0.05)
Gambar 5. Area pembentukan tulang yang baru dengan analisa histomorfometrik. Kelompok dengan mineral tulang menunjukkan nilai yang lebih tinggi secara signifikan dibandingkan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen.
**berbeda secara statistik dari kelompok dengan hanya membran kolagen pada periode yang sama (P<0.05)
Gambar 6. Fraksi volume tulang (%) dari masing-masing kelompok. Kelompok dengan mineral tulang menunjukkan fraksi volume tulang yang lebih tinggi secara signifikan dibandingkan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen.
Parameter lain dalam regenerasi jaringan periodontal diuji dari metode kuantitatif yang digunakan dalam penelitian ini. Kontak tulang pertama , yaitu jarak antara CEJ dan puncak tulang alveolar, digunakan untuk menegaskan penurunan kedalaman probing yang dihasilkan dari pembentukan tulang alveolar atau perlekatan jaringan konektif. Pada temuan kami, kedua kelompok dengan bahan pengganti tulang menunjukkan penurunan nilai yang signifikan dalam parameter ini, yang dipertegas oleh reduksi kedalaman probing yang terjadi sebagai akibat regenerasi tulang alveolar oleh bahan pengganti tersebut. Reduksi kedalaman probing juga dapat difasilitasi oleh regenerasi sementum. Panjang sementum yang baru dari kelompok equine particulate bone menunjukkan angka yang mencolok, dan menjadi penjelasan lain mengenai reduksi kedalaman probing pada penelitian ini.
Untuk penentuan kuantitatif pembentukan tulang periodontal digunakan metode dua dimensi dan tiga dimensi, termasuk menghitung area pembentukan tulang yang baru menggunakan histomorfometri dan fraksi volume tulang menggunakan analisa micro CT. Telah dilaporkan bahwa perbedaan struktural analisa micro CT dapat memungkinkan pemeriksaan yang lebih akurat dalam regenerasi tulang. Terdapat konsistensi dalam pemeriksaan dua dimensi dan tiga dimensi, yang menunjukkan bahwa kemlompok dengan equine particulate bone dan kelompok dengan bovine particulate bone ekuivalen dalam hal regenerasi tulang periodontal. Dibandingkan dengan kelompok kontrol dan kelompok dengan hanya membran kolagen, kedua kelompok dengan bahan pengganti tulang tersebut menunjukkan pertambahan nilai pembentukan tulang secara signifikan.
Sebagai kesimpulan, kelompok equine bone dan bovine bone menunjukkan perbedaan yang signifikan pada kedalaman probing, first bone contact, panjang sementum baru, area pembentukan tulang baru, dan nilai fraksi volume tulang jika dibandingkan dengan kelompok kontrol negatif dan kelompok dengan hanya membran kolagen. Tidak terdapat perbedaan signifikan antara equine bone dan bovine bone dalam parameter-parameter tersebut; oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa equine particulate bone dan bovine particulate bone ekuivalen dalam batas penelitian ini.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar