Periodontal repair in dogs: gingival tissue occlusion, a critical requirement for GTR?
Abstract
enBackground: Design criteria for guided tissue regeneration (GTR) devices include biocompatibility, cell occlusion, space maintenance, tissue integration, and ease of use. Previous studies have established the importance of wound stabilization and space provision during the early healing sequel for successful GTR outcomes as well as evaluated biocompatibility, tissue integration, and clinical manageability of various biomaterials. The importance of cell or tissue occlusion has yet to be established. The objective of this study was to evaluate the role of tissue occlusion as a critical determinant for GTR outcomes.
Methods: Routine, critical size, 5–6 mm, supra-alveolar, periodontal defects were created around the mandibular premolar teeth in six young adult Beagle dogs. Space-providing expanded polytetrafluoroethylene (ePTFE) membranes, with (macroporous) or without (occlusive) 300-μm laser-drilled pores, 0.8 mm apart, were implanted to provide for GTR. Treatments were randomly assigned to left and right jaw quadrants in subsequent animals. The gingival flaps were advanced to cover the membranes and sutured. The animals were euthanized at 8 weeks postsurgery for histologic and histometric analysis.
Results: Three animals experienced wound failure within 2–3 weeks postsurgery resulting in exposure and removal of the occlusive ePTFE membranes. All defect sites, irrespective of membrane configuration or history of membrane exposure and removal, exhibited substantial evidence of periodontal regeneration including a functionally oriented periodontal ligament. To evaluate the biologic potential of GTR devices, only animals without wound failure and membrane removal were included. Alveolar bone regeneration for animals receiving occlusive and macroporous ePTFE membranes averaged (±sd) 3.2±1.1 versus 2.0±0.4 mm (p=0.3113). Cementum regeneration was enhanced in defect sites receiving the occlusive ePTFE membrane compared to the macroporous membrane (4.7±0.4 versus 2.3±0.2 mm; p=0.0167). Ankylosis was observed in one animal. Limited root resorption was observed in a second animal.
Conclusion: Tissue occlusion does not appear to be a critical determinant for GTR. However, tissue occlusion may be a requirement for optimal GTR. Moreover, macroporous space-providing devices may increase the predictability of clinical GTR therapy.
Zusammenfassung
deHintergrund: Die Gestaltungskriterien für Membranen zur gesteuerten Geweberegeneration (GTR) umfassen Biokompatibilität, Zellokklusivität, Raumerhaltung, Gewebeintegration und Einfachheit in der Handhabung. Vorangegangene Studien haben die Bedeutung der Wundstabilisierung und Raumschaffung während der frühen Heilungsphase für erfolgreiche GTR-Therapie herausgestellt wie auch die Biokompatibilität, Gewebeintegration, und klinische Anwendbarkeit verschiedener Biomaterialien untersucht.
Zielsetzung: Untersuchung der Bedeutung des Gewebeverschlusses als kritischer Einflussfaktor für die Resultate nach GTR.
Methoden: Supralveoläre parodontale Routinedefekte von kritischer Größe (5-6 mm) wurden um die Unterkieferprämolaren von 6 jungen Beaglehunden geschaffen. Raumschaffende ePTFE-Membranen mit (makroporös) oder ohne (okklusiv) 300 μm große mit Laser geschaffenen Poren im Abstand von 0,8 mm wurden als Voraussetzung für GTR implantiert. Die Membranmodalitäten wurden randomisiert dem rechten oder linken Quadranten bei den nacheinander behandelten Tieren zugewiesen. Die gingivalen Lappen wurden koronal verschoben, um die Membranen zu decken und vernäht. Die Tiere wurden 8 Wochen nach Therapie für die histologische und histometrische Analyse getötet.
Ergebnisse: 3 Tiere zeigten einen Wundheilungsmisserfolg 2-3 Wochen postoperativ mit Exposition und Entfernung der okklusiven ePTFE-Membran. Alle Defekte zeigten unabhängig vom Membrantyp oder der Vorgeschichte einer Exposition und Entfernung deutliche Hinweise für parodontale Regeneration einschließlich funktionell orientierter Desmodontalfasern. Um das biologische Potential der GTR-Membranen untersuchen zu können, wurden nur Tiere ohne Membranexposition und -entfernung in die Analyse einbezogen. Ähnliche Mengen (Mittelwert±Standardabweichung) Regeneration alveolären Knochens wurden bei Tieren, die okklusive und makroporöse ePTFE-Membranen bekommen hatten gefunden (3,2±1,1 vs. 2,4±0,5 mm; p=0,3029). Die Regeneration des Zements war verbessert in den Defekten, die mit okklusiven ePTFE-Membranen behandelt worden waren im Vergleich zu makroporösen Membranen (4,7±0,4 vs. 2,5±0,3 mm; p=0,0186). Ankylose wurde bei einem Tier beobachtet. Begrenzte Wurzelresorptionen wurden bei einem weiteren Tier beobachtet.
Schlussfolgerung: Gewebeokklusivität scheint keine kritische Determinante für GTR zu sein. Allerdings scheint Gewebeokklusivität eine Bedingung für optimale Ergebnisse der GTR zu sein. Makroporöse platzhaltende Membranen könnten die Vorhersagbarkeit der GTR-Therapie verbessern.
Résumé
frLes critères pour la régénération tissulaire guidée (GTR) comprennent la biocompatibilité, l'occlusion cellulaire, le maintien de l'espace, l'intégration tissulaire et la facilité d'utilisation. Des études antérieures ont établi l'importance de la stabilisation de la plaie et de l'espace durant les premières séquences de la guérison afin de faciliter le processus de GTR et ont évalué la biocomptabilité, l'intégration tissulaire, la maniabilité clinique des différents biomatériaux. L'importance de l'occlusion cellulaire et tissulaire doit encore être établie. Le but de cette étude a été d'évaluer le rôle de l'occlusion tissuaire comme déterminant critique des résultats de la GTR. Des lésions parodontales sus-alvéolaires de 5-6 mm, ont été créées autour des prémolaires mandibulaires de six jeunes chiens Beagle. Deux types de membranes en téflon ont été utilisées pour la GTR, avec macro-pores (300μm réalisés au laser) ou sans (occlusives). Les traitements ont été répartis dans les quadrants gauche et droit de la mandibule. Les lambeaux gingivaux ont été mis en place pour couvrir les membranes et suturés. Les animaux ont été euthanasiés huit semaines après la chirurgie pour l'analyse histologique et histométrique. Trois animaux ont eu une mauvaise guérison deux à trois semaines après la chirurgie vu l'exposition des membranes en téflon occlusives. Toutes les lésions, quelque soit la configuration ou l'historique d'exposition de membranes et d'enlèvement, ont montré une évidence de régénération parodontale incluant un ligament parodontal avec des fibres orientées “fonctionnellement”. Pour évaluer le potentiel biologique des appareils servant à la GTR seuls les animaux sans problème de guérison et d'enlèvement de membrane ont été inclus. Des quantités semblables (moyenne±SD) de régénération osseuse alvéolaire ont été observées chez les animaux recevant des membranes occlusives et macroporeuses (3,2±1,1 mm vs 2,4 ±0,5 mm: p=0,3029). La régénération cémentaire a été augmentée dans les lésions qui ont reçu les membranes occlusives comparée aux macroporeuses (4,7±0,4 mm vs 2,5±0,3 mm: p=0,0186). L'ankylose n'a été observée que chez un animal. Une résorption radiculaire limitée a été observée chez un autre. L'occlusion tissulaire ne semble pas être un déterminant critique pour la GTR. Cependant, l'occlusion tissulaire peut être nécessaire pour une GTR optimale. De plus, les systèmes de garde d'espace macroporeux peuvent augmenter la capacité d'anticipation du traitement GTR clinique.
