Hyperreaktivität von Gewebemakrophagen nach Kontakt mit Titanoxidpartikeln als Ursache einer verstärkten lokalen Entzündungsreaktion bei Patienten mit Periimplantitis

Titan zeichnet sich durch ein hervorragendes Korrosionsverhalten aus und hat dadurch eine recht gute Verträglichkeit. Allerdings wissen sowohl Orthopäden als auch Zahnmediziner, dass bei einigen Patienten die Implantate unerwünschte Entzündungserscheinungen induzieren, die zur fehlenden knöchernen Integration führen können. Bis heute sind die verantwortlichen Mechanismen der „Titan-Sensibilisierung“ nur teilweise bekannt. Echte Allergien auf Titan stellen im Unterschied zu anderen Metallen eine Rarität dar. Titanionen bilden durch ihre hohe Sauerstoffaffinität unmittelbar nach ihrer Freisetzung Oxide. Im Unterschied zu freien Ionen können Oxide keine Proteinbindung eingehen, sind somit keine Haptene und haben keine allergene Wirkung. Die häufigere Ursache der titaninduzierten Periimplantitis ist die überschießende proentzündliche Reaktivität der Gewebemakrophagen nach Kontakt mit Titan(oxid)partikeln, welche anhand der proentzündlichen Schlüsselzytokine Interleukin-1 und TNF-α sowohl in vivo (In-situ-Hybridisierung) als auch ex vivo (PBMC-Stimulationsüberstand) messbar ist. Diese Zytokinantwort beruht nicht auf der Anwesenheit spezifischer Lymphozyten (somit liegt definitionsgemäß keine Allergie vor), sondern auf einer erhöhten Entzündungsbereitschaft unspezifischer Entzündungszellen (Gewebemakrophagen, Monozyten) nach Kontakt mit partikulärem Titanabrieb (debris). Die Intensität, mit der die Gewebemakrophagen auf die Abrieb-Titanpartikel mit einer Entzündung antworten, ist im Wesentlichen genetisch geprägt. Die vorliegende Arbeit gibt den aktuellen Stand der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Immunologie des Titans“ wieder.

One of the main reasons for the high immunological tolerance of Titan in comparence to other metals is its excellent corrosive behaviour. On the other side it is well known by orthopedists and dentists that in some patients titanium implants induce inflammatory reactions that not seldom cause the integration of the implant to fail.

Until today the responsible mechanisms of this „titanium sensibilisation“ are only partially known. Contrary to allergies towards other metals, real cellular induced allergies for titan are very seldom. Due to their high affinity to oxygen, titan-ions directly after their release form oxides. Other than free ions, oxides can not bind to proteins en therefore can not act as a hapten.

A common cause of this „titanium sensibilisation“ is the exaggerated pro-inflammatory reactivity of tissue-macrophages after contact with titan(oxid)particles. This reaction is as well in vivo as in vitro measurable by the pro-inflammatory key-cytokines interleucine-1 and TNF-α. The cytokine response is not caused by the presence of specific lymphocytes but is based upon an enhanced inflammatory readiness of unspecific inflammatory cells after contact with debris (titan-particle-abrasion). The intensity of the inflammatory reaction of tissue-macrophages towards titan-particle-abrasion is mainly dependant upon genetical factors.

Schlüsselwörter

Titan - Entzündung - Makrophagen - Genpolymorphismus - Periimplantitis - Abrieb - Allergie

Key words

Titanium - Inflammation - Macrophages - Gene Polymorphism - Peri-implantitis - Debris - Allergy

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