ANTIBATERIAL EFFECTS OF ZINC DURING APEX-PHORESIS

Full Text

В эндодонтической практике проблема лечения зубов с труднопроходимыми корневыми каналами по-прежнему актуальна [1, 11-13]. Для ее решения на кафедре физиотерапии МГМСУ был разработан новый метод направленного вну-триканального воздействия постоянным током - апекс-форез (патент на изобретение № 2252795 от 27.05.2005 г.) [2, 4, 5]. В основе метода лежит использование способного к растворению в процессе электролиза металлического проводника. Во время процедуры активная рабочая часть проводника подвергается электрохимическому анодному растворению, в результате чего в окружающие ткани корня попадают соединения металлов, обеспечивающие антибактериальный и лечебный эффект [6-8]. В настоящее время для проведения апекс-фореза используют серебряно-медные электроды [9]. Вместе с тем актуально изучение свойств электродов, изготовленных из других металлов. Наиболее перспективными, на наш взгляд, являются цинковые электроды [10]. Важная задача при трансканальных воздействиях постоянным током - оптимальный выбор раствора электролита, благодаря которому можно расширить спектр антибактериального действия процедуры [14, 15]. На сегодняшний день при апекс-форезе в качестве электролита используют изотонический раствор хлорида натрия [3]. Изучение антибактериальных свойств других растворов электролитов, например цинксодержащих, является еще одним актуальным направлением исследований. Цель работы - изучение антибактериального действия цинка при апекс-форезе. Материал и методы Для изучения антибактериального действия цинка при апекс-форезе использовали клинические штаммы факультативно-анаэробных бактерий, полученные из корневых каналов зубов, а именно Staphylococcus aureus, Streptococcus sanguis, Streptococcus mutans, Streptococcus salivarius, Candida albicans, Escherichia coli, Enterococcus faecalis. При подготовке к исследованиям на поверхность свежеприготовленного в чашках Петри агара засевали культуры микроорганизмов в концентрации 1 млн кл/мл (по оптическому стандарту мутности) «газонным» методом, равномерно распределяя их по поверхности агара с помощью стерильного шпателя. Для выращивания стафилококка, стрептококков и клостридий использовали 5% кровяной агар, для кишечной палочки - мясопептонный агар, для Candida albicans - среду Сабуро. Исследование антибактериальной эффективности цинкового электрода проводили следующим образом. Чашку Петри делили на 4 сектора. В 1-й сектор помещали серебряномедный электрод, который на протяжении всего исследования оставался подключенным к минусу источника тока, во 2-й - цинковый электрод, в 3-й - медный, в 4-й - серебряномедный, которые последовательно подключали к плюсу источника тока. В среду погружали только активную рабочую часть электродов (рис. 1 на вклейке). Антибактериальную эффективность 2% сульфата цинка и изотонического раствора хлорида натрия в качестве электролитов в сочетании с электродами из различных металлов при апекс-форезе изучали следующим образом. Чашку Петри делили на секторы. В 1-й сектор помещали серебряно-медный электрод, который на протяжении всего исследования оставался подключенным к минусу источника тока. В остальных секторах на поверхность агара помещали каплю электролита, куда погружали активную рабочую часть электродов. Во 2-й сектор помещали серебряно-медный электрод с каплей Шпилко Анна Леонидовна - аспирант каф., тел. 8(903) 123-30-81, e-mail: 65386@mail.ru изотонического раствора хлорида натрия, в 3-й - медный электрод с каплей изотонического раствора хлорида натрия, в 4-й - серебряно-медный электрод с каплей 2% сульфата цинка, в 5-й - медный электрод с каплей 2% сульфата цинка, в 6-й - цинковый электрод с каплей 2% сульфата цинка, в 7-й - цинковый электрод с каплей изотонического раствора хлорида натрия. Во время исследования эти электроды по очереди подключали к плюсу источника тока. Для определения оптимальной концентрации сульфата цинка, обеспечивающей выраженный антибактериальный эффект, при проведении апекс-фореза чашку Петри также делили на секторы. В 1-й сектор помещали серебряно-медный электрод, который на протяжении всего исследования оставался подключенным к минусу источника тока. В остальных секторах на поверхность агара помещали каплю электролита, куда погружали активную рабочую часть электродов. Во 2-й сектор помещали серебряно-медный электрод с каплей 1% сульфата цинка, в 3-й - серебряно-медный электрод с каплей 2% сульфата цинка, в 4-й - серебряно-медный электрод с каплей 5% сульфата цинка. В ходе исследования эти электроды подключали к плюсу источника тока. В качестве источника постоянного тока использовали аппарат "Поток-1". Процедуры дозировали по количеству электричества 5 мА · мин. После процедуры электроды удаляли из чашек Петри, а сами чашки помещали в анаэростаты с бескислородной газовой смесью, содержащей 80% азота, 10% водорода, 10% углекислого газа. Для редукции остатков кислорода использовали палладиевый катализатор. Результаты регистрировали через 7 дней инкубации чашек Петри в анаэ-ростате при 37°С. Результаты исследования учитывали путем измерения диаметра зоны задержки роста колоний бактерий вокруг отверстия, оставленного электродом на агаре, в миллиметрах (рис. 2 на вклейке). В зависимости от диаметра зоны задержки роста антибактериальное действие оценивали как слабое (при диаметре меньше 5 мм), среднее (при диаметре 5-10 мм) и высокое (при диаметре более 10 мм). После завершения экспериментальных исследований по изучению антибактериальных свойств цинка при апекс-форезе, которые проводили in vitro, мы приступили к изучению антибактериальной эффективности апекс-фореза с использованием 2% раствора сульфата цинка в качестве электролита in vivo. Состояние микрофлоры корневых каналов изучали у 26 больных. У 14 пациентов в исследуемых зубах периапикальные изменения отсутствовали, у 12 наблюдались деструктивные формы хронического периодонтита. Исследование проводили дважды, до и после окончания электропроцедуры, перед пломбированием корневых каналов. Перед процедурой корневой канал подвергали механической обработке, проходя и расширяя его не менее чем на 1/2 длины корня до 20-го размера файла. При обработке корневого канала не использовали химически агрессивные вещества. Корневой канал промывали дистиллированной водой и смачивали 2% раствором сульфата цинка, после чего в него помещали серебряно-медный электрод, при этом через проходимый участок корневого канала активную рабочую часть электрода максимально продвигали к непроходимому апикальному участку канала. Электрод фиксировали в корневом канале с помощью липкого зуботехнического воска. Индифферентный электрод располагали на предплечье правой руки. В качестве такого электрода использовали медицинские пластинчатые электроды однократного применения для электротерапии из токопроводящей бумаги ЭИНЭПо-01(«ИНИСС-мед.»). Серебряно-медный электрод подключали к плюсу источника тока, пассивный электрод - к минусу. 6 экспериментально-теоретические исследования Таблица 1. Диаметр зоны задержки роста колоний анаэробных бактерий после воздействия постоянным током с использованием различных видов электродов Штаммы бактерий Диаметр зоны задержки роста колоний, мм цинковый электрод медный электрод серебряно-медный электрод Streptococcus sanguis 8,2 ± 0,02 12,3 ± 0,04 12,2 ± 0,03 Streptococcus mutans 6,1 ± 0,03 10,4 ± 0,05 13,7 ± 0,02 Streptococcus salivarius 7,4 ± 0,03 11,9 ± 0,03 15,9 ± 0,05 Candida albicans 13,3 ± 0,04 9,7 ± 0,02 12,6 ± 0,03 Escherichia coli 12,7 ± 0,02 10,5 ± 0,02 11,2 ± 0,04 Staphylococcus aureus 10,9 ± 0,02 12,4 ± 0,04 14,8 ± 0,02 Enterococcus faecalis 5,3 ± 0,01 12,1 ± 0,02 10,4 ± 0,04 Таблица 2. Диаметр зоны задержки роста колоний анаэробных бактерий после воздействия постоянным током с использованием различных видов электродов и растворов электролита Штаммы бактерий Диаметр зоны задержки роста колоний, мм серебряно-медный электрод и изотонический раствор хлорида натрия медный электрод и изотонический раствор хлорида натрия серебряно-медный электрод и 2% раствор сульфата цинка медный электрод и 2% раствор сульфата цинка цинковый электрод и 2% раствор сульфата цинка Streptococcus sanguis 14,1 ± 0,02 15,2 ± 0,03 20,1 ± 0,02 18,5 ± 0,03 10,1 ± 0,05 Streptococcus mutans 15,4 ± 0,03 11,7 ± 0,02 17,8 ± 0,03 6,4 ± 0,02 11,5 ± 0,02 Streptococcus salivarius 18,3 ± 0,04 13,8 ± 0,02 22,2 ± 0,04 9,6 ± 0,03 9,8 ± 0,04 Candida albicans 16,7 ± 0,03 12,3 ± 0,03 21,4 ± 0,02 15,2 ± 0,04 14,5 ± 0,03 Escherichia coli 17,2 ± 0,02 14,6 ± 0,04 20,5 ± 0,03 19,1 ± 0,02 15,8 ± 0,01 Staphylococcus aureus 16,9 ± 0,05 16,2 ± 0,03 22,3 ± 0,02 21,8 ± 0,02 9,5 ± 0,02 Enterococcus faecalis 14,2 ± 0,03 13,9 ± 0,01 17,9 ± 0,02 18,8 ± 0,03 10,2 ± 0,04 Процедуры дозировали по количеству электричества, которое составляло 5 мА · мин в каждом корневом канале независимо от наличия или отсутствия периапикальных изменений. До и после процедуры с помощью стерильного бумажного абсорбера осуществляли забор микробиологического материала из каналов зубов, который помещали в полужидкую питательную среду Эймса. При соблюдении необходимых условий (температура питательной среды составляла 2-4°С) в течение 1 ч материал транспортировали для дальнейшего бактериологического исследования на кафедру микробиологии, иммунологии и вирусологии МГМСУ. Бактериологическое исследование осуществлялось в строгом соответствии с правилами клинической анаэробной микробиологии: - проводили количественный секторальный посев на среды, предназначенные для культивирования бактерий полости рта в аэробных и анаэробных условиях; - получали чистые культуры облигатно- и факультативноанаэробных бактерий с использованием 5% гемагара, приготовленного на основе Brain-Heart Infusion фирмы "Difco" с добавлением 5 мг/л гемина и 0,1 мг/л менадиона; - помещали посевы в анаэростаты с бескислородной газовой смесью, содержащей 80% азота, 10% водорода, 10% углекислого газа. Для редукции остатков кислорода использовали палладиевый катализатор; - устанавливали вид выделенных бактерий с помощью комплекса морфологических, культуральных и биохимических признаков; - проводили биохимическую идентификацию чистых культур анаэробных бактерий, стрептококков, стафилококков и грамотрицательных бактерий с использованием тест-систем фирм «АРІ" (Франция) и «Roche" (Германия). Результаты всех исследований обрабатывали методами вариационной статистики с определением средней величины, ее ошибки, критерия Стьюдента для множественных сравнений, используя программы Excel (MS Office). С учетом количества выборки определяли вероятность различий р. Статистически достоверным считали значениер < 0,05. Результаты В ходе 48 проведенных исследований, представленных в 3 таблицах, было показано, что в 1-й серии исследований (табл. 1), в которых изучали антибактериальную эффективность электродов, изготовленных из различных видов металлов, наиболее выраженный антибактериальный эффект показали серебряно-медные электроды. Зоны задержки роста колоний микроорганизмов, полученных из корневых каналов зубов, находились в пределах 11,2-15,9 мм. Менее выраженное антибактериальное действие наблюдали при использовании медных электродов (зоны задержки роста 9,7-12,3 мм). Наименьший диаметр зон задержки роста колоний большинства представителей патогенной микрофлоры корневых каналов был отмечен при использовании цинкового электрода (рис. 3 на вклейке). Зоны задержки роста Streptococcus sanguis, Streptococcus mutans, Streptococcus salivarius, Staphylococcus aureus, Enterococcus faecalis составляли 5,3-10,9 мм, что свидетельствовало об умеренном антибактериальном эффекте. Однако при этом зоны задержки роста отдельных микроорганизмов, таких как Candida albicans и Е. coli, были больше, чем при использовании других электродов (рис. 4 на вклейке). Результаты исследований свидетельствуют о том, что применение цинковых электродов для апекс-фореза нецелесообразно в связи с тем, что по своим антибактериальным свойствам в отношении большинства представителей патогенной микрофлоры корневых каналов зубов цинковые электроды уступают серебряно-медным и медным. Однако у отдельных видов микроорганизмов отмечены б0льшие зоны задержки роста при использовании именно цинковых электродов по сравнению с другими электродами. Следова 7 РОССИЙСКИЙ СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ, №1, 2012 Таблица 3. Диаметр зоны задержки роста колоний анаэробных бактерий после воздействия постоянным током с использованием серебряно-медного электрода и сульфата цинка в качестве электролита (1%, 2% и 5% растворы) Штаммы бактерий Диаметр зоны задержки роста колоний, мм серебряно-медный электрод и 1% раствор сульфата цинка серебряно-медный электрод и 2% раствор сульфата цинка серебряно-медный электрод и 5% раствор сульфата цинка Streptococcus sanguis 10,2 ± 0,02 19,9 ± 0,02 22,6 ± 0,03 Streptococcus mutans 8,4 ± 0,03 18,3 ± 0,03 17,4 ± 0,02 Streptococcus salivarius 9,9 ± 0,03 21,2 ± 0,04 19,1 ± 0,05 Candida albicans 10,1 ± 0,04 19,7 ± 0,02 20,8 ± 0,03 Escherichia coli 9,7 ± 0,02 18,5 ± 0,03 19,5 ± 0,04 Staphylococcus aureus 11,3 ± 0,02 20,3 ± 0,02 23,3 ± 0,02 Enterococcus faecalis 9,8 ± 0,03 18,9 ± 0,01 19,7 ± 0,02 тельно, использование цинка при апекс-форезе может расширить спектр антибактериального действия процедуры. Поэтому исследование антибактериальной эффективности цинксодержащих растворов электролитов при апекс-форезе представляет большой интерес. Во 2-й серии исследований (табл. 2), в которых воздействие постоянным током осуществлялось с применением различных видов электродов и электролитов, наименее выраженное антибактериальное действие по сравнению с другими исследуемыми группами было отмечено при использовании цинкового электрода в сочетании с 2% раствором сульфата цинка. Диаметр зон задержки роста колоний микроорганизмов находился в диапазоне 9,5 - 15,8 мм. Во всех остальных группах установлен выраженный противомикробный эффект в отношении всех исследуемых штаммов анаэробных бактерий (диаметр зон задержек роста более 10 мм). Максимальное антибактериальное действие оказывает сочетание 2% раствора сульфата цинка с серебряно-медным электродом (рис. 5 на вклейке). Результаты исследования показали, что применение раствора сульфата цинка в качестве электролита при воздействии постоянным током позволяет усилить антибактериальное действие процедуры. При апекс-форезе следует применять раствор сульфата цинка в сочетании с серебряно-медным электродом, так как это сочетание дает наиболее выраженный антибактериальный эффект. В 3-й серии исследований (табл. 3) изучали оптимальную концентрацию сульфата цинка, который использовали в качестве раствора электролита при воздействии постоянным током. Для проведения процедуры применяли серебряномедный электрод. По сравнению с 2% и 5% растворами сульфата цинка 1% раствор оказал менее выраженное антибактериальное действие (диаметры зон задержки роста колоний микроорганизмов 8,4-11,3 мм). При воздействии постоянным током 2% и 5% растворы сульфата цинка позволяют получить выраженный антибактериальный эффект (диаметр зон задержки роста - более 10 мм). При этом достоверная разница в эффективности 2% и 5% растворов сульфата цинка в отношении всех штаммов бактерий, полученных из корневых каналов зубов, за исключением Staphylococcus aureus, отсутствовала (рис. 6 на вклейке). Следовательно, с увеличением концентрации раствора сульфата цинка антибактериальная эффективность воздействия постоянным током не возрастает, оптимальной является 2% концентрация сульфата цинка. Таким образом, при проведении апекс-фореза с применением серебряно-медных электродов для получения выраженного противомикробного действия необходимо использовать сульфат цинка в качестве раствора электролита в 2% концентрации. Антибактериальную эффективность апекс-фореза с использованием 2% раствора сульфата цинка в качестве электролита в сочетании с серебряно-медными электродами оце нивали в клинических условиях у 26 пациентов при лечении зубов с труднопроходимыми корневыми каналами. В проведенном до апекс-фореза бактериологическом исследовании материала, полученного из корневых каналов зубов без периапикальных изменений, были выявлены ассоциации различных видов бактерий. Наиболее часто в исследуемом материале обнаруживались стрептококки и стафилококки: Streptococcus sanguis - у 23% пациентов, Streptococcus mutans - у 38%, Streptococcus salivarius - у 51%, Staphylococcus aureus - у 30%, Е. coli - у 25%, Enterococcus faecalis - у 26% пациентов. Частота обнаружения различных видов бактерий посредством анаэробного культивирования при бактериологическом исследовании материала, взятого из корневых каналов зубов с деструктивными формами хронического периодонтита до лечения, была следующей: Streptococcus mutans - 68%, Staphylococcus aureus - 56%, Streptococcus salivarius - 62%, Streptococcus sanguis - 45%, Е. coli - 47%; Candida albicans -10%, Enterococcus faecalis - 64%. При повторном бактериологическом исследовании, проведенном по окончании курса электропроцедур в зубах с наличием и отсутствием периапикальных изменений, не выявлено ни одного вида микроорганизмов, обнаруженных в корневых каналах до лечения. Таким образом, проведение апекс-фореза с использованием серебряно-медного электрода в сочетании с 2% раствором сульфата цинка в качестве электролита в клинических условиях подтвердило высокую антибактериальную эффективность этой процедуры. Результаты изучения антибактериального действия цинка при апекс-форезе показали, что применение цинковых электродов является нецелесообразным в связи с тем, что по своим антибактериальным свойствам в отношении большинства представителей патогенной микрофлоры корневых каналов зубов цинковые электроды уступают серебряномедным, применяемым в настоящее время. При проведении апекс-фореза цинк следует использовать в качестве раствора электролита - сульфата цинка, которым смачивают корневой канал в ходе процедуры. Выраженное противомикробное действие обеспечивает 2% раствор сульфата цинка. Вышеизложенные результаты клинико-лабораторных исследований дают основание говорить о том, что применение 2% раствора сульфата цинка в сочетании с серебряномедным электродом при апекс-форезе позволяет повысить качество процедуры и получить выраженный антибактериальный эффект.

About the authors

O. I Efanov

V. N Tsarev

A. G Volkov

A. S Nosik

N. Zh Dikopova

A. L Shpilko

Email: 65386@mail.ru

A. A Tret’yakov

References

Supplementary files