Untersuchungen zur Inneren Läsion der Sekundärkaries im biofilmbasierten In- vitro-Modell

Abstract

Pathohistologisch wird die Sekundärkaries als zweigeteilter Defekt mit einer Äußeren Läsion an der Zahnoberfläche und einer Inneren Läsion entlang der Kavitätenwand im Zahn-Restauration-Spaltraum beschrieben. Dabei entsteht die Äußere Läsion infolge eines primären kariösen Angriffs, während die Innere Läsion als Folge der Mikroleakage gilt. Letzteres ist umstritten. Klinische Untersuchungen zeigen nämlich, dass sich zwar an jeder Restauration im Laufe der Zeit eine Mikroleakage ausbildet, jedoch diese nicht zwangsläufig zu einer Sekundärkaries führt. Im Gegenteil, nur an klinisch besonders breiten Spalten fanden sich eindeutige Innere Läsionen. Dies führt zu der Frage, welcher Zusammenhang zwischen Spaltbreite und Sekundärkaries besteht. So wiesen einige Studien eine Abhängigkeit von Läsionstiefe und Spaltbreite nach. Andere Studien bestätigten dies wiederum nicht. Eine Ursache für diese kontroversen Ergebnisse liegt in der Wahl eines geeigneten Studiendesigns für die Untersuchung der Sekundärkaries. Da die Karies ein multifaktorielles Geschehen ist, können in vitro Ergebnisse aus rein chemischen Modellen nur bedingt auf die Situation in der Mundhöhle übertragen werden. Insbesondere wird damit die Frage vernachlässigt, ob alle Spalten überhaupt von Mikroorganismen besiedelt werden können. In vivo wiederum ist die Herstellung standardisierter Spalten, die Messung der Inneren Läsion sowie die Differenzierung zwischen sekundärer und residualer Karies schwierig. Als ein weiterer Grund für die widersprüchlichen Ergebnisse vorheriger Studien ist die stets gleichzeitige Evaluation von Äußerer und Innerer Läsion denkbar, zumal der eigentlich interessante Aspekt der sekundären Karies in der klinisch nicht sichtbaren Inneren Läsion liegt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es deshalb zu untersuchen, ob eine Innere Läsion in einem biofilmbasierten In-vitro- Kariesmodell isoliert und somit unabhängig von einer Äußeren Läsion entstehen kann und inwiefern das Ausmaß dieser Inneren Läsion von der Spaltbreite und von der Äußeren Läsion abhängig ist. Dazu wurden Rinderzähne in vier Teile gesägt und auf vier Gruppen verteilt. Alle Proben wurden in speziell für diese Untersuchung hergestellte Minischlitten eingebaut, die es erlaubten, verschiedene Spaltbreiten zwischen der Zahnprobe und einer Restaurationswand zu erzeugen: Testgruppe 50 (Spaltbreite 50µm), Testgruppe 100 (Spaltbreite 100µm), Testgruppe 250 (Spaltbreite 250µm), Kontrollgruppe (Spaltbreite 250µm). In den Testgruppen wurde die Oberfläche mit einem säureresistenten Lack versiegelt, um eine Äußere Läsion zu verhindern. Anschließend wurden die 60 Proben in einem biofilmbasierten In-vitro-Modell für drei Wochen inkubiert. Eine Innere Läsion bildete sich bei allen Proben unabhängig von der Koexistenz einer Äußeren Läsion. Dabei waren die Inneren Läsionen der Kontrollgruppe jeweils stärker ausgeprägt als diejenigen der drei Testgruppen. Hinsichtlich eines vermuteten Zusammenhangs zwischen Spaltbreite und Innerer Läsion zeigte sich im Schmelz ein statistisch signifikanter Unterschied ausschließlich zwischen der Testgruppe mit der kleinsten (50µm) und derjenigen mit der größten Spaltbreite (250µm) und im Dentin zwischen der Testgruppe 50 und 100. Die vorliegende Arbeit konnte somit zeigen, dass sich Innere Läsionen unabhängig von einer Äußeren Läsion ausbilden können. Ihre Entstehung liegt somit potentiell in der Mikroleakage oder bei den Bakterien im Spalt und nicht in der Äußeren Läsion begründet. Inwiefern sich klinisch eine Innere Läsion ausbildet, hängt von anderen Faktoren, wie beispielsweise Zeit und Mundhygiene ab. Jedoch darf die Äußere Läsion und ihre Auswirkungen auf die Innere Läsion deshalb nicht unterschätzt werden. Dies demonstrierte die massiv stärkere Demineralisation der Inneren Läsion in der Kontrollgruppe im Vergleich mit der Testgruppe 250. Das hier gewählte Studiendesign, bei dem ein Minischlitten in Kombination mit dem biofilmbasierten In-vitro-Kariesmodell verwendet wurde, liefert eine gute Basis für weitere Studien, die den Einfluss verschiedener Füllungsmaterialien auf die Innere Läsion bei verschiedenen Spaltbreiten und den Einfluss kariespräventiver Maßnahmen auf die Sekundärkaries untersuchen sollten. Klinisch müssen Innere und Äußere Läsion getrennt betrachtet werden. Die von der Äußeren Läsion unabhängige Entstehung einer Inneren Läsion deutet darauf hin, dass eine „hidden caries“ im Spalt möglich ist. Dies erfordert spezielle, darauf abgestimmte Konzepte für die Diagnostik und Behandlung einer Wandläsion. Die Abhängigkeit der Inneren Läsion von der Spaltbreite konnte in vitro gezeigt werden, jedoch scheint die Mundhygiene in vivo einen stärkeren Einfluss zu haben. Da in den letzten Jahren die Prophylaxe in der zahnärztlichen Praxis zur Routine gehört, ist es denkbar, dass durch die Reduktion der Keimbelastung in der Mundhöhle der Einfluss der Spaltbreite wieder steigt.

Histologically, secondary caries is divided in an outer lesion on tooth surface and an inner lesion along the cavity wall in the tooth-restoration- interspace. The outer lesion developes because of primary caries attack while the inner lesion is a result of microleakage. This theory is controversial because clinical examinations demonstrated that microleakage occures with time but not necessarily in coexistance with secondary caries. In contrast, only cavity walls at very wide gaps generate inner lesions. This leads to the question which relation exists between gap size and secondary caries. Some investigators described a close correlation while others deny this. This contrary results might be because of experimental design. Caries has a multifactorial etiology. Results from chemical in-vitro designs cannot be related to the situation in the oral cavity. It is impossible to assess colonization of the gap with microorganism. However, in vivo it is difficult to produce standardized gap sizes, to measure the inner lesion and to distinguish between secondary and residual caries. Another reason for the conflictive theories of secondary caries might be the simultaneous consideration of outer and inner lesion together. Although the invisible inner lesion is the most interesting part of a secondary caries lesion. The present study conducted in a bacterial-based in vitro caries model aimed to determine whether typical inner lesion can be detected at simulated walls with selected gap widths when the development of outer lesions is inhibited. Using a diamond saw microtome bovine teeth were cut in four blocks and divided in four groups. All specimens were mounted on a vice-like appliance. Gap sizes were adjusted: test group 50 (gap size of 50µm), test group 100 (gap size of 100µm), test group 250 (gap size of 250µm) and control group (gap size of 250µm). Before the adjustment all test group specimens´ surfaces were covered with an acid resistant nail varnish to avoid an outer lesion. Afterwards the specimen were incubated in a caries model for three weeks. All specimens of the test group with an intact varnish showed exclusively inner (wall) lesions in enamel and dentine. The control group revealed a stronger demineralized inner lesion. A statistically significant increase in lesion area could be detected in enamel between the gap size of 50 and 250µm and in dentine between 50 and 100µm. The findings of this study indicate that inner lesion can develop without outer lesion. Thus, the inner lesion is rather the result of microleakage or of biofilm in the gap than the effect of outer lesion. Although the extent of inner lesion depends mostly on factors like time and oral hygiene, the effect of outer lesion on inner lesion should not be underestimated. This fact could also be demonstrated in the stronger demineralization of inner lesion in the control group compared to the test group. The chosen study design can be a good basis for following examinations, for example the influence of gap size on different resorative materials or preventive treatment options on inner lesion. Clinically an independent assessment of inner and outer lesion is needed. If inner lesion forms without outer lesion, a „hidden caries“ is possible and would need spezial concepts for ist proper detection and treatment. This investigation showed an influence of gap size on inner lesion in vitro but it seems that oral hygiene has a stronger effect on inner lesion. Nowadays oral hygiene became more important in dental practice. The less bacterial load might increase the importance of gap size in the etiology of secondary caries.