Effectiveness of nanocrystalline cerium dioxide for secondary prevention of inflammatory periodontal diseases in young individuals with obesity

Abstract

Obesity is a non-infectious pandemic, largely associated with oral diseases development. Oxidative stress is one of the crucial mechanisms in the development of inflammatory periodontal diseases in obesity. Nanomedicine is a highly promising to alleviate pbesity and associated conditions. The aim was to study the influence of cerium dioxide nanoparticles on periodontal tissues of patients with diverse values of BMI and assess changes of periodontal tissues. We included 125 young Ukrainian individuals of both sexes (18-22 years old), divided into four groups according to Body mass index (BMI). Initial oral status was detected with index assessment that include the determination of caries intensity by DMFT index, oral hygiene determination (Green-Vermillion index), periodontal tissues (Rateitchak index), PMA (Parma), CPI (Leus), PBI (Saxer and Muhlemann). The periodontograma was completed for all patients. After the initial checkup all examined patients with generalized catarrhal gingivitis were randomly divided into two groups: treated with «Cerera» (the active substance is nanoparticles of cerium dioxide 2-7 nm in concentration of 140 mcg/ml that were stabilized with sodium citrate) per os for 10 drops every day in the morning diluted in 50 ml of water for 10 days and controls. Patients with 1st and 2nd degree obesity have a significantly higher grade of periodontal alteration compared with normal BMI and overweight (values of CPI 1,7±0,9 and 1.66±0,12 vs 1,33±0,11 and 1,42±0,11 respectively). The intensity and the prevalence of gingiva inflammation assessed by PMA and PBI index were significantly higher in obese individuals. In all overweight patients the level of catalase activity was significantly lower than in patients with normal values of BMI. The administration of «Cerera» significantly increased the activity of catalase regardless of BMI, significantly changed the values of gingival inflammation indexes; the severity of inflammatory process became less intensive vs baseline (determined by PBI values before 17,6%±2,1 and 7,8%±2,1 after treatment; in the 4th group the values of PBI had declined significantly by 1.6 times). After the 10 days administration of «Cerera» the content of GAG and fucose in oral liquid of all obese individuals significantly decreased; lipid oxidation parameters decreased in excessive obesity: TBA-active products levels in patients with BMI 35.00-39.99 kg/сm2 dropped down from 53,9±2,11 μmol/L to 47,43±2,29 μmol/L. Cerium dioxide nanoparticles demonstrate high effectiveness against inflammatory changes in periodontal tissues in obese patients. The mechanisms of action of cerium dioxide nanoparticles in the periodontal structures are needed to be precisely determined in further studies.

Ожиріння – неінфекційна пандемія, багато в чому пов’язана з розвитком захворювань ротової порожнини. Окислювальний стрес є одним з вирішальних механізмів розвитку запальних захворювань пародонта при ожирінні. Наномедицина є дуже перспективною для зменшення ожиріння та супутніх станів. Метою дослідження стало вивчення впливу наночастинок діоксиду церію на тканини пародонта пацієнтів з різними значеннями ІМТ та оцінка змін тканин пародонта. В дослідженні брали участь 125 молодих українців обох статей (18-22 років), які були поділені на чотири групи за індексом маси тіла (ІМТ). Початковий стоматологічний статус був виявлений за допомогою оцінки індексу, що включає визначення інтенсивності карієсу за індексом DMFT, визначення гігієни порожнини рота (індекс Green-Vermillion), тканин пародонта (індекс Rateitchak), PMA (Parma), CPI (Leus), PBI (Saxer і Мюллеман). Пародонтограма була записана для всіх пацієнтів. Після первинного обстеження всі пацієнти із захворюваннями на генералізований катаральний гінгівіт були випадковим чином розділені на дві групи: лікували «Cerera» (діючою речовиною є наночастинки діоксиду церію 2-7 нм у концентрації 140 мкг/мл, стабілізовані цитратом натрію) per os по 10 крапель щодня вранці розводили у 50 мл води протягом 10 днів і контролювали. У пацієнтів із ожирінням 1-го та 2-го ступеня значно вищий ступінь змін пародонта порівняно із нормальним ІМТ та надмірною вагою (значення ІСЦ 1,7±0,9 та 1,66±0,12 проти 1,33±0,11 та 1,42±0,11 відповідно). Інтенсивність та поширеність запалення гінгівіту, оцінені за індексом РМА та PBI, були значно вищими у людей з ожирінням. У всіх пацієнтів із зайвою вагою рівень активності каталази був значно нижчим, ніж у пацієнтів із нормальними значеннями ІМТ. Введення препарату «Cerera» значно підвищило активність каталази незалежно від ІМТ, значно змінило значення індексів запалення ясен; ступінь вираженості запального процесу стала менш інтенсивною порівняно з вихідною (визначалася значенням ІБС до 17,6%±2,1 та 7,8%±2,1 після лікування; у 4-й групі значення PBI значно знизилися в 1,6 рази). Після 10-денного введення препарату «Cerera» вміст GAG та фукози в пероральній рідині всіх ожирілих осіб значно знизився; параметри окислення ліпідів зменшилися при надмірному ожирінні: рівень продуктів, активної ТБК, у пацієнтів з ІМТ 35,00-39,99 кг/см2 знизився з 53,9±2,11 мкмоль/л до 47,43±2,29 мкмоль/л. Наночастинки діоксиду церію демонструють високу ефективність проти запальних змін тканин пародонта у пацієнтів із ожирінням. Механізми дії наночастинок діоксиду церію в структурах пародонта необхідно точно визначити в подальших дослідженнях.

Ожирение является неинфекционной пандемией, в значительной степени связанной с развитием заболеваний полости рта. Окислительный стресс является одним из важнейших механизмов развития воспалительных заболеваний пародонта при ожирении. Наномедицина является весьма перспективным для лечения ожирения и связанных с ним патологических состояний. Цель работы состояла в том, чтобы изучить влияние наночастиц диоксида церия на ткани пародонта пациентов с различными значениями ИМТ и оценить изменения тканей пародонта. В исследовании принимали участие 125 молодых украинцев обоего пола (18-22 года), распределенных на четыре группы в соответствии с индексом массы тела (ИМТ). Исходный стоматологический статус определяли с помощью оценки индекса, которая включает определение интенсивности кариеса по индексу DMFT, определение гигиены полости рта (индекс Грина-Вермиллиона), тканей пародонта (индекс Рейтитчак), PMA (Парма), CPI (Leus), PBI (Saxer и Muhlemann). Пародонтограмма была заполнена для всех пациентов. После первичного обследования все пациенты с генерализованным катаральным гингивитом были случайным образом разделены на две группы: получавшие «Цереру» (действующее вещество - наночастицы диоксида церия 2-7 нм в концентрации 140 мкг/л, стабилизированные цитратом натрия) per os по 10 капель каждый день утром разводили в 50 мл воды на 10 дней и контролировали. Пациенты с ожирением 1-й и 2-й степени имеют значительно более высокую степень изменений пародонта по сравнению с нормальным ИМТ и избыточной массой тела (значения ИПЦ 1,7±0,9 и 1,66±0,12 против 1,33±0,11 и 1,42±0,11 соответственно). Интенсивность и распространенность воспаления десны, оцениваемые по показателям PMA и PBI, были значительно выше у лиц с ожирением. У всех пациентов с избыточным весом уровень активности каталазы был значительно ниже, чем у пациентов с нормальными значениями ИМТ. Прием «Цереры» значительно повышал активность каталазы независимо от ИМТ, достоверно менялись значения показателей воспаления десны; тяжесть воспалительного процесса стала менее интенсивной по сравнению с исходным уровнем (определяемой по значениям PBI до 17,6%±2,1 и 7,8%±2,1 после лечения; в 4-й группе значения PBI значительно снизились в 1,6 раза). После 10 дней приема препарата «Церера» содержание ГАГ и фукозы в ротовой жидкости у всех лиц с ожирением значительно уменьшились; параметры окисления липидов снизились при чрезмерном ожирении: уровни ТБК-активных продуктов у пациентов с ИМТ 35,00-39,99 кг/см2 снизились с 53,9±2,11 мкмоль/л до 47,43±2,29 мкмоль/л. Наночастицы диоксида церия демонстрируют высокую эффективность против воспалительных изменений в тканях пародонта у пациентов с ожирением. Механизмы действия наночастиц диоксида церия в структурах пародонта необходимо точно определить в дальнейших исследованиях.