Comparison of rhGDF-5/β-TCP and rhPDGF/β-TCP effects on periodontal wound healing/regeneration in one-wall intrabony defects

Abstract

[한글]치주조직 재생의 목표는 결합조직, 상피뿐만 아니라 골과 인대 백악질의 재생에 있다. 치주조직의 재생에 많은 노력과 시도가 있어 왔으며 최근에는 조직공학이 주목을 받고 있다. Platelet Derived Growth Factor (PDGF)는 콜라겐 1형의 합성을 촉진하며 골 합성세포의 화학주성 및 유사분열의 활동성을 촉진한다고 알려졌으며 Recombinant human growth/differentiation factor-5(rhGDF-5)는 과잉의 골을 형성할 정도의 제한된 위험성을 갖고 연골형성, 골형성, 혈관형성 능력을 보인다고 보고되어졌다. 하지만 PDGF와 rhGDF-5는 이식되어진 부위에서 일정기간 역할을 할 수 있도록 도와 주는 매개체가 필요한데 현재 β-Tricalcium Phosphate가 적합하다고 보고되어지고 있다. 이 연구의 목적은 성견의 치주결손 부위에 새롭게 개발되어진 rhGDF-5/β-TCP를 적용시켜 이미 많은 논문에서 치주조직 재생에 유용하다고 보고되어진 PDGF/β-TCP와 비교하여 rhGDF-5/β-TCP의 가능성을 평가하는데 있다.

5마리의 성견 하악 소구치 부위에 수술적으로 양측에, 5mm 간격의 일벽성의 골내 결손을 양측성으로 형성하였다. 결손 부위의 한 편에는 rhGDF-5/β-TCP을 수여하였고 다른 부위에는 PDGF/β-TCP를 이식하여 비교부위를 형성하였다. 이후 8주의 치유기간을 가지고 희생 되어졌으며 조직학적분석과 조직계측학적 분석을 시행하였다.

임상적으로 염증소견 등 부작용이 양쪽 모두에서 발견되어지지 않았다. 조직학적 관찰결과 세포성/무세포성을 포함한 백악질의 양쪽 모두에서 재생되었으며 재생 되어진 백악질은 양쪽 실험 그룹 모두에서 치조골 위 부위까지 재형성이 이루어진 것이 관찰된다.

rhGDF-5/β-TCP와 rhPDGF/β-TCP이 이식 되어진 양쪽 부위에서 흡수가 진행되어지고 있는 잔존 이식재가 관찰되어졌다. 그러나 rhPDGF/β-TCP가 이식 되어진 부위에서 공통적으로 보다 많은 잔존 이식재 들이 존재 하였다.

rhGDF-5/β-TCP가 이식되어진 부위에서 rhPDGF/β-TCP가 이식되어진 부위보다 백악질과 골의 형성에서 통계학적으로 유의하게 우수한 능력을 나타냈다.

결론적으로 rhGDF-5/β-TCP가 rhPDGF/β-TCP보다 백악질, 골 형성 등에서 우수한 치주조직의 재생능력을 보여주고 있다. 이는 rhGDF-5/β-TCP 의 임상적인 가능성을 나타낸다고 할 수 있을 것이다.

[영문]Platelet Derived Growth Factor (PDGF) is known to induce chemotactic and mitogenic activity in osteoblasts and stimulate type I collagen synthesis. In human study, rhPDGF was considered effective in the treatment of periodontal osseous defects. Recombinant human growth/differentiation factor-5(rhGDF-5) is reported to have abilities of chondrogenesis, osteogenesis and angiogenesis. It has shown strong osteoinductive ability with limited risk of excessive bone formation. β-Tricalcium Phosphate is biocompatible and biodegradable material.

The objective of this study was to compare periodontal wound healing/regeneration following application of the rhGDF-5/β-TCP and PDGF/β-TCP in one-wall intrabony periodontal defects in dogs

Bilateral, critical-size (5-mm), one-wall, intrabony periodontal defects were surgically created in the mandibular premolar regions in five Beagle dogs. Defects on one side received rhGDF-5/β-TCP while the other defects in other side received PDGF/β-TCP. The histologic and histometric analysis was performed following an 8-week healing interval.

Clinical healing was generally uneventful. Sites implanted with rhGDF-5/β-TCP exhibited significantly enhanced cementum and bone formation compared to rhPDGF/β-TCP. Cementum regeneration averaged 4.49±0.48mm (Mean±SD) vs 2.72±0.91mm(p<0.05) for the rhGDF-5/β-TCP, rhPDGF/β-TCP respectively. Corresponding values for bone regeneration height averaged 3.08±0.74mm vs 1.29±0.78mm (p<0.05). Cementum regeneration included cellular/acellular cementum with or without a functionally oriented periodontal ligament in rhGDF-5/β-TCP sites, whereas rhPDGF/β-TCP sites showed acellular cementum predominantly Also in PDL fiber, mixed (extrinsic, intrinsic) fibers was observed in both groups. Regenerated cementum generally extended above the alveolar crest in both treatment groups. In newly formed bone, lamellar bone with primary osteon was seen in rhGDF-5/β-TCP, whereas PDGF/ β-TCP showed newly formed bone including woven and lamellar bone. Both sites receiving rhGDF-5/β-TCP or rhPDGF/β-TCP showed some residual biomaterial apparently undergoing resorption. Sites receiving rhPDGF/β-TCP commonly showed more residual biomaterial sequestered in connective tissue than rhGDF-5/β-TCP.

In conclusion, rhGDF-5/β-TCP shows significance in supporting regeneration of the periodontal healing/regeneration compared to rhPDGF/β-TCP.