Evaluation of clinical indices, microbiological and matrix metalloproteinase-8 levels in subgingival biofilm of patients with fixed appliance, before and during orthodontic treatment

Abstract

Summary Objectives: The aim of the present prospective study was to investigate changes in clinical parameters, periodontopathogens (PP) levels and active matrix metalloproteinase-8 (aMMP-8) concentration in gingival crevicular fluid of patients before and during treatment with fixed orthodontic appliances. Material and Methods: Fifty-five adolescents (30 females, 25 males; ages 12-17 years), who were scheduled for fixed orthodontic treatment, were selected and included in this study. Clinical parameters and subgingival samples were obtained at six time points: 1 week before appliance insertion (T0), 3 (T1), 6 (T2) weeks, 3 (T3), 6 (T4) months and 1 year after therapy begin. Gingival index (GI) and plaque index (PI) were assessed to evaluated changes on the clinical status and, subgingival samples were used to analyze changes of aMMP-8 concentration and levels of the following PP: Agreggatibacter actinomycetemcomitans (Aa), Porphyromonas gingivalis (Pg), Tannerella forsythia (Tf), Treponema denticola (Td), Prevotella intermedia (Pi), Fusobacterium spp (Fs), Parvimonas micra (Pm) Campylobacter rectus (Cr), Eubacterium nodatum (En), Eikenella corrodens (Ec) and Capnocytophaga spp (Cs). Results: Scores for GI and PI increased after appliance insertion. GI showed a continuous increase from T2 (p<0.05) until T5 (p<0.0001). PI increased following brackets placement reaching its maximum peak at T3 (p<0.05), 3 months after therapy begin. Moreover, a significant increase of aMMP-8 concentration (p<0.05) and frequency of Tf, Fs, Cr, Cs, and Ec was noted. For the other tested bacteria, the frequency tended to increase, but without significant differences. As well, no significant differences were found between upper and lower jaws for all parameters evaluated. Conclusion: Orthodontic treatment with fixed appliance in adolescents favors dental plaque accumulation and may transitionally increase GI, PI, aMMP-8 concentration and, subsequently, the growth of PP leading to gingival inflammation, even 1 year after therapy began.

Zusammenfassung Ziele: Das Ziel dieser prospektiven Studie war es, Veränderungen der klinischen Parametern, des Niveaus der parodontalen Markerkeime und der aktiven Matrix Metalloproteinase (aMMP-8) Konzentration in der gingivalen Krevikularflüssigkeit von Patienten vor und während der Behandlung mit festsitzenden Apparaturen zu untersuchen. Material und Methoden: Fünfundfünfzig Jugendliche (30 weiblich, 25 männlich; im Alter von 12-17 Jahren), die für eine feste kieferorthopädische Behandlung vorgesehen waren, wurden selektiert und in diese Studie einbezogen. Klinische Parameter und subgingivale Proben wurden zu sechs Zeitpunkten erhoben: Eine Woche vor Einsetzen der festsitzenden Apparatur (T0), 3 (T1), 6 (T2) Wochen, 3 (T3), 6 (T4) Monate und 1 Jahr nach Therapiebeginn. Gingivitis- und Plaque-Indizes wurden auf Veränderungen der klinischen Parameters untersucht und subgingivale Proben wurden entnommen, um Veränderungen der aMMP-8-Konzentration und des Niveaus der folgenden parodontalen Markerkeime zu analysieren: Agreggatibacter actinomycetemcomitans (Aa), Porphyromonas gingivalis (Pg), Tannerella forsythia (Tf), Treponema denticola (Td), Prevotella intermedia (Pi), Fusobacterium spp (Fs), Parvimonas micra (Pm), Campylobacter rectus (Cr), Eubacterium nodatum (En), Eikenella corrodens (Ec) und Capnocytophaga spp (Cs) . Ergebnisse: Die Werte für GI und PI stiegen nach dem Einsetzen der Apparatur. GI zeigte eine kontinuierliche Erhöhung ab T2 (p<0,05) bis T5 (p<0,0001). PI stieg nach dem Kleben der Brackets an und erreichte seinen Maximum-Peak bei T3 (p<0,05), 3 Monate nach Therapiebeginn. Auch eine signifikante Steigerung der aMMP-8-Konzentration und der Frequenz von Tf, Fs, Cr, Cs und Ec wurde festgestellt. Bei den anderen untersuchten Keimen stieg die Frequenz tendenziell an, aber es wurde kein signifikanter Unterschied festgestellt. Auch wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen Ober- und Unterkiefer für alle ausgewerteten Parameter ermittelt. Fazit: Die kieferorthopädische Behandlung mit festsitzender Apparatur bei Jugendlichen begünstig die Ansammlung von Zahnbelägen und kann die GI-, PI-, aMMP-8-Konzentration und damit das Wachstum von parodontalen Markerkeimen, die zu Zahnfleischentzündungen führen, vorübergehend erhöhen, sogar 1 Jahr nach Therapiebeginn.