 |
Circulation in the gingiva as a prognostic, diagnostic and follow-up marker of periodontal diseases and of the post-surgical healing
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
112364 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Lohinai, Zsolt |
| Title in Hungarian |
A fogínykeringés mérésének szerepe a fogágybetegségek diagnózisában és prognózisában, valamint a fogágyműtéteket követő sebgyógyulás utánkövetésében |
| Title in English |
Circulation in the gingiva as a prognostic, diagnostic and follow-up marker of periodontal diseases and of the post-surgical healing |
| Keywords in Hungarian |
fogíny, gingiva, vérkeringés, fogágygyulladás, parodontológiai műtét, állat, humán |
| Keywords in English |
gingiva, gum, blood flow, periodontitis, periodontal surgary, animal, human |
| Discipline |
| Haematology, immunology, thrombosis, infectious diseases (Council of Medical and Biological Sciences) | 60 % | | Ortelius classification: Surgery | | Public health, health services, environmental and occupational medicine, epidemiology, medical ethics
(Council of Medical and Biological Sciences) | 20 % | | Ortelius classification: Odontology | | Cardiovascular system (Council of Medical and Biological Sciences) | 20 % | | Ortelius classification: Cardiovascular system |
|
| Panel |
Clinical Medicine |
| Department or equivalent |
Restorative Dentistry and Endodontics Clinic (Semmelweis University) |
| Participants |
Bogdán, Sándor
Fazekas, Réka
Gyurkovics, Milán
Kerémi, Beáta
Kőhidai, László
Komoráné Gánti, Bernadett
Marton, Rita
Molnár, Bálint
Molnár, Eszter
Nagy, Izabella
Rácz, Gábor Zoltán
Sápi, Béla
Tabák, Gy. Ádám
Tóth, Zsuzsanna
Vág, János
Varga, Gábor
Windisch, Péter
Zelles, Tivadar
|
| Starting date |
2015-01-01 |
| Closing date |
2019-06-30 |
| Funding (in million HUF) |
39.986 |
| FTE (full time equivalent) |
22.39 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Magyarországon az emberek közel 90%-át érinti a fogágygyulladás (parodontitis) valamely formája, sokszor igen jelentős fogágy- és fogvesztést okozva. Jelenleg kevés célzott terápiás lehetőség áll rendelkezésre nagyrészt azért, mert még mindig keveset tudunk a pathomechanizmusáról. Nem teljesen ismert pl., hogy a jelentős vérkeringési változások hogyan regulálódnak, vagy a mikrocirkulációban már fennálló zavar (pl. diabetes esetén) hogyan súlyosbítja a gyulladást, illetve nehezíti meg sebészi kezelését. Kísérleteinkben egyrészt bővíteni szeretnénk ismereteinket az íny vérkeringésének térbeli hálózatáról és funkcionális szabályozásáról. Betegségek kórtanában szerepet játszó mediátorok (endothelin, angiotenzin, vazoaktív gázok, VEGF) vérkeringési szerepét vizsgáljuk kísérletes fogágygyulladásban egészséges és diabetes-es patkányokban. Másrészt a klinikai kutatásunkkal a terápiák hatékonyságát szeretnénk növelni, úgy hogy kapcsolatokat keresünk a parodontitisben és a diabetes-ben kialakuló vérkeringési változásokban, megismerjük a parodontalis sebészi beavatkozások esetén létrejövő kritikus véráramlás módosulásokat és ezek összefüggését a sebgyógyulás kimenetelével.
A morfológiai változásokra kifejlesztünk egy transzlucens valódi 3D mikroszkópiát, hogy pontos 3 dimenziós képet kapjunk az érhálózatról és kvantitatíve tudjuk jellemezni az erek lefutásának átrendeződését parodontitisben és diabetesben. A véráramlás dinamikájának vizsgálatára egy új fejlesztésű Laser Speckle Contrast Analyser (LASCA) rendszert alkalmazunk, mely új lehetőségéket nyit a szájnyálkahártya vérkeringésének vizsgálatában, hiszen nem invazív és ismételt mérésekre is lehetőséget ad humán alanyokon.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
A fogágygyulladás komoly teher a társadalom számára, hatékony kezelése igen fontos lenne. A mikrokeringés parodontitiszben megfigyelt változásairól gyanítják, hogy szerepet játszanak a betegség kialakulásában. Ezért az a célunk, hogy megértsük a mikrokeringés szerepét a betegségben, diagnosztikus és prognosztikus markerként használjuk, valamint segítségével kövessük a sebgyógyulást parodontológiai műtétek után.
Hipotéziseink:
1. A fogínyben lévő mikroerek az öregedés, a kísérletes gingivitis/parodontitis és a diabetes során az egészséges ínyszövethez képest átépülnek. Azt várjuk, hogy a parodontitis, a diabetes és az öregedés egymástól független változásokat okoz a mikroereken patkányokban.
2A) Fogágygyulladásban és cukorbetegségben a mikrocirkulációban fellépő funkcionális változások diagnosztikus és prognosztikus markerként használhatók. Azt várjuk, hogy a parodontitis és a diabetes egymástól függetlenül változtatják meg a fogíny mikrokeringés funkcionális válaszait.
2B) (i) A vazoaktív anyagok különböző hatást fejtenek ki az íny mikrokeringésre egészséges állapotban, parodontitiszben és diabéteszben. (ii) A mikrovaszkuláris változások befolyásolják a gyulladást és a csontvesztést parodontitiszben.
3. Megfelelő vérellátás jobb sebgyógyulással jár együtt a szájnyálkahártyán.
3A) (i) A lebeny vérellátásának megtartása a mikrokeringés épen hagyásával jobb sebgyógyulást eredményez. (ii) Állkapocs csont oszteonekrózisban szenvedő betegekben a vérellátás szintjével arányos a sebgyógyulás sikere.
3B) A mesterségesen létrehozott iszkémia meggátolja a sebgyógyulást az angiogén és anti-angiogén faktorok expressziójának megváltozatatásával.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
A magyar népesség közel 90%-a szenved a parodontitis valamely formájában, mely idővel többnyire kiterjedt foghiányok kialakulásához vezet, valamint velejárója a súlyos lágy- és keményszövetvesztés is. További probléma, hogy Magyarországon a diabetes és a dohányzás magas prevalenciája nem csupán tovább súlyosbítja a parodontitis prognózisát, de jelentősen hátráltatja a sebészi rekonstrukciós terápiát az elhúzódó sebgyógyulás miatt. Parodontitis esetén jelentős vérkeringési változásokat írtak le a szájüregben és ismert a diabeteshez kötődő mikrocirkulációs zavar is, de ezek egymásra hatása és jelentősége a kezelés prognózisában, valamint a kockázatértékelésben jelenleg még nem ismeretes. Hiányosak a pathophysiologiai ismereteink is, melyek a lágyszövetek vérkeringésének megváltozása mögött állnak a fogágygyulladás progressziója folyamán. Ennek köszönhetően nem elérhető szelektív terápia parodontitisre, mely lehetővé tenné a rizikó páciensek (pl. diabetes) kezelése esetén fellépő szövődmények elkerülését, illetve azok hatékony kezelését. Jelen OTKA pályázat célja feltárni a mélyebb összefüggéseket, melyek a vascularis változások mögött állnak parodontitisben, illetve diabeteses páciensek oralis mucosajában. Egy új technológia - a Laser Speckle Contrast Imaging -, amely humán oralis mucosaban is noninvazív módon alkalmazható, lehetővé teszi, hogy lépéseket tegyünk a rendelkezésre álló terápiák egyénre szabott tervezése és nyomonkövetése felé. Célunk olyan vérkeringési paraméterek definiálása, amelyek egyénre szabott rizikóanalízist tesznek lehetővé a terápiát megelőzően, valamint markerként használva a háttérben zajló folyamatokról visszajelzésként szolgálhatnak a gyógyítás során. Kutatásunk tágabb értelemben klinikai jelentőséggel bírhat a szájüregi tumorok (melyek 6. helyen állnak a daganat okozta halálozásban) sebészi terápiájához kötődő sebgyógyulási zavarok jobb megértésében is. A sebgyógyulási zavarokat a sugárterápia, vagy a széles körben az osteoporosis kezelésére, illetve daganat metastasis gátlásra alkalmazott biszfoszfonát terápia hatására fellépő osteonecrosis is súlyosbíthatja. Ennek a nehezen kezelhető mellékhatásnak a gyógyításához is szeretnénk kutatásainkkal hozzájárulni.
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Általános célunk a kiserek keringésének karakterizálása fogágybetegség és lebenyképzéssel járó szájsebek esetén a gyógyulás elősegítése végett. Ezen belül célunk egy optikai átderítő anyag kifejlesztése, ami a megfigyelt szöveteket áttetszővé teszi úgy, hogy a biológiai funkciókat a lehető legkevésbé befolyásolja. Annak érdekében, hogy megfigyeléseinket valós 3D-ben (mint amilyenek a 3D mozifilmek) végezhessük el, létrehozunk egy 3D mikroszkópos képalkotó rendszert, melynek segítségével erősebb nagyítást leszünk képesek elérni a mélységélesség megtartása mellett. Ez utóbbi kettő fejlesztésünk kombinációja egy új rendszer létrejöttét eredményezi, melyet „transzlucens valós 3D mikroszkópiának” nevezünk. Új eszközünk segítségével képesek leszünk a fogínykeringésben bekövetkezett változásokat nyomon követni öregedés, cukorbetegség és fogágybetegség esetén. A Laser Speckle Contrast Analysis (LASCA) alkalmazásával a véráramlásról nyerhetünk adatot, így használata lehetővé teszi számunkra, hogy funkcionális eltéréseket fedezzünk fel a fogínykeringésben cukorbetegség és fogágybetegség esetén. Fogágyműtétek után a keringési paramétereket mintegy előrejelző, illetve kóroktani tényezőként felhasználva nyomon tudjuk követni a gyógyulási folyamatot és adatot nyerhetünk ahhoz, hogy pl. olyan metszéstípust alkalmazzunk a későbbiekben mely a kiserek lefutását maximálisan figyelembe veszi, és így a korábbiakhoz képest még jobb sebgyógyulást eredményez.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Almost 90% of the Hungarian population suffers from some type of
periodontitis, which often leads to extensive loss of periodontium and
teeth. At present few targeted therapeutic options are availabke
largely because still little is known on the pathomechanism of
periodontitis. For example, it is not entirely clear how major changes
in the circulation are regulated or how an existing disturbance in
microcirculation (such as in diabetes) will aggravate inflammation and
complicate surgical treatment. One of our goals is to extend our
knowledge on the three dimensional arrangement and functional
regulation of gingival circulation. We will study how mediators
involved in various diseases (such as endothelin, angiotensin, gaseous
vasoactive mediators and VEGF) regulate microcirculation in rats with
or without experimental diabetes and periodontitis. On the other hand,
we will perform clinical research to improve therapeutic efficiency by
finding connections between microcirculatory alterations in diabetes
and periodontitis and by exploring how key changes in circulation
after periodontal surgery influence the outcome of wound healing.
To study morphological alterations, we will develop a true three
dimensional (3D) translucent microscopy technique to determine the
accurate 3D arrangement of gingival microvasculature and to
quantitatively describe its rearrangement in diabetes and
periodontitis. To study the dynamics of blood flow, we will use Laser
Speckle Contrast Analysis (LASCA). This novel method enables us to
repeatedly and non-invasively measure the circulation of oral mucosa
in human subjects, which was previously not attainable.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Periodontitis is a major burden on the society and improving its treatment is an urgent need. Microvascular alterations are present and are suspected to play a role in the pathogenesis of periodontitis. Therefore, our goal is to understand the role of the microcirculation in periodontitis and use it as a marker in the diagnosis, prognosis and follow-up of periodontitis and periodontal wound healing after surgery.
Hypotheses:
1. The gingival microvasculature undergoes remodeling compared to healthy gingiva during aging, experimental gingivitis/periodontitis and diabetes. Our hypothesis predicts that periodontitis, diabetes and aging will independently alter microvasculature in rats.
2A) Functional changes in microcirculation in diabetes and periodontitis can be used as diagnostic and prognostic markers. Our hypothesis predicts that periodontitis and diabetes will independently alter the functional responses of gingival microcirculation.
2B) (i) Vasoactive substances have differential effects on gingival microvasculature in health, diabetes and periodontitis and (ii) microvascular alterations affect inflammation and bone loss in periodontitis.
3. An appropriate blood supply will correlate with better wound healing in oral mucosa.
3A) (i) Preserving flap blood supply by leaving microvasculature intact will result in better wound healing. (ii) In chronic wounds of BRONJ patients, higher blood perfusion will be associated with better wound healing.
3B) Artificially induced ischemia will prevent wound healing through modulating the expression of angiogenic and anti-angiogenic factors.
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Almost 90% of the Hungarian population suffers from some type of periodontitis, which results in extensive tooth loss in most cases over time. Serious loss of soft and hard tissue may also occur. In addition, the high prevalence of diabetes and smoking aggravates the prognosis of periodontitis, delays wound healing and sets back surgical reconstruction therapy. In periodontitis patients requiring surgery, currently there is no method for risk assessment that would provide individualized treatments to avoid recurrent surgical failures. Profound circulatory alterations were reported in periodontitis, diabetes and smoking but their interaction, prognostic significance and importance in risk assessment are still unknown. Also little is known on the pathophysiological mechanisms underlying circulatory alterations during periodontitis. Due to the lack of knowledge on deeper correlations, there are no selective therapies for periodontitis that would enable to avoid or efficiently treat complications arising during the therapy of high-risk patients such as diabetics. The goal of the present proposal is to uncover mechanisms that lead to vascular alterations in the oral mucosa in periodontitis and diabetes. Laser Speckle Contrast Imaging, a new non-invasive technique that provides blood perfusion data over an entire mucosal surface, enables us to take the first step toward custom tailoring existing therapies and to follow their efficacy. Our aim is to define circulatory parameters that allow individual risk assessment prior to therapy and can be used as markers of processes occurring in the background during therapy. In a broader sense, our research can be clinically relevant to the treatment of other diseases in the head and neck region as well. This is supported by the fact that wound healing disorders after the surgical treatment of oral cancers (the sixth cancer killer in Hungary) lead to a decreased quality of life and chance of survival of patients. Wound healing disorders can be aggravated by radiotherapy or by osteonecrosis induced by bisphosphonates that are widely used to treat osteoporosis or osteolytic bone metastases. Our results may contribute to the therapy of this difficult-to-treat side effect.
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
Our overall goal is to characterize the role of the microcirculation in periodontal disease and in mucoperiosteal flap healing in order to facilitate treatment. Our aim is to develop an optical clearing agent, that will make the observed tissues translucent, with as little impact on the biological functions as possible. So as to do our investigations in real 3D (just like 3D movies), we will establish the 3D microscopic imaging system, by means of which we will achieve higher magnification while still preserving depth of focus. These latters above combined will result in a new system called „translucent real 3D microscopy”. With our new gadget we will be able to visualize the changes in the microcirculation during aging, diabetes and periodontal disease. Using Laser Speckle Contrast Analysis (LASCA), which provides blood perfusion data, we will have the possibility to detect functional alterations in gingival microcirculation in case of diabetes and periodontitis. After periodontal surgery, by means of the detection of microcirculation as a prognostic and diagnostic factor, we can follow-up the healing procedure and obtain data so as to design e.g. the incision line that takes microvascular anatomy into account, thus result in better wound healing later on.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Fazekas R1, Molnár B2, Kőhidai L3, Láng O3, Molnár E1, Gánti B1, Michailovits G2, Windisch P2, Vág J1.: Blood flow kinetics of a xenogeneic collagen matrix following a vestibuloplasty procedure in the human gingiva-An explorative study., Oral Disease, 25(7):1780-1788., 2019 | | Molnár E, Lohinai Z, Demeter A, Mikecs B, Tóth Z, Vág J.: Assessment of heat provocation tests on the human gingiva: the effect of periodontal disease and smoking., Acta Physiol Hung. 2015 Jun;102(2):176-88. doi: 10.1556/036.102.2015.2.8., 2015 | | Lohinai Z, Keremi B, Szöko E, Tábi T, Szabo C, Tulassay Z, DiCesare JC, Davis CA, Collins LM, Levine M.: Biofilm Lysine Decarboxylase, a New Therapeutic Target for Periodontal Inflammation., J Periodontol. 2015 Oct;86(10):1176-84. doi: 10.1902/jop.2015.140490. Epub 2015 Jun 25., 2015 | | M. Gyurkovics, I. Nagy, C. Bodor, A.D. Székely, E. Dinya, L. Rosivall, Z. Lohinai: Expression of Vascular Endothelial Growth Factor has a Regulatory Role in Gingival Venules in Experimental Diabetes., Journal of Periodontology, 87(3):e27-34,, 2016 | | M. Levine, Z. Lohinai, R.P.Teles: Low Biofilm Lysine Content in Refractory Chronic Periodontitis., Journal of Periodontology, 13:1-14, [Epub ahead of print], 2016 | | E. Szabo, K. Koves, Z. Boldogkoi, A. Csaki, Z. Lohinai, Z. Toth, Ph. Ciofi: Hypothalamic Neuropeptides in the Autonomic Innervation of Gingiva and Lip. Journal of Translational Sciences, 1:1-13, 2016, Journal of Translational Sciences, 1:1-13,, 2016 | | E. Molnár, B. Molnár, Z Lohinai, Z Tóth, Z. Benyó, L. Hricisák, P. Windisch, J Vág: Evaluation of Laser Speckle Contrast Imaging for the Assessment of Oral Mucosal Blood Flow following Periodontal Plastic Surgery: An Exploratory Study., BioMed Research International, 2017: Article ID 4042902, 11 pages, 2017 | | M. Levine, Z. Lohinai, R.P.Teles: Low Biofilm Lysine Content in Refractory Chronic Periodontitis., Journal of Periodontology, Feb;88(2):181-189. doi: 10.1902/jop.2016.160302. Epub 2016 Sep 13., 2017 | | Molnár E, Fazekas R, Lohinai Z, Tóth Z, Vág J.: Assessment of the test-retest reliability of human gingival blood flow measurements by Laser Speckle Contrast Imaging in a healthy cohort., Microcirculation. Oct 4. doi: 10.1111/micc.12420. [Epub ahead of print], 2017 | | I. Nagy, B. Keremi, E. Komarek, M. Gyurkovics, C. Korom, I. Stuber, Z. Lohinai: Transparent, true 3D qualitative and quantitative microscopic investigation of oral structures., Journal of Dental Research, (Special Issue ),, 2017 | | R. Fazekas, E. Molnár, Z. Lohinai, B. Molnár, G. Michailovits, P. Windisch, J. Vág: Blood flow analysis of the human mucosa after vestibuloplasty procedures., Journal of Dental Research, (Special Issue), 2017 | | Csák B., Herczegh A., Ghidán Á., Lohinai Z., Tóth Z.: The antibacterial effectivity of root canal irrigants’ gas and redissolved phases., Caries Research, 51, p291-292, Nr: 2,, 2017 | | Aresti M., Lohinai Z., Zaks B., Toth Z., Steinberg D.: Antibiofilm properties of sodium bicarbonate and highly pure chlorine dioxide., Caries Research, 52: p480, Nr. 26, DOI: 10.1159/000488302, 2018 | | Fazekas R, Molnár E, Mikecs B, Lohinai Z, Vág J.: A Novel Approach to Monitoring Graft Neovascularization in the Human Gingiva., Journal of Visualized Experiments. 143:1-9, e58535, doi:10.3791/58535, videoarticle and pdf., 2019 | | Gánti B, Bednarz W, Kőműves K, Vág J.: Reproducibility of the PIROP ultrasonic biometer for gingival thickness measurements., J Esthet Restor Dent. doi: 10.1111/jerd.12446. [Epub ahead of print], 2018 | | Fazekas R, Molnár E, Nagy P, Mikecs B, Windisch P, Vág J.: A Proposed Method for Assessing the Appropriate Timing of Early Implant Placements: A Case Report., J Oral Implantol. 44(5):378-383. doi: 10.1563/aaid-joi-D-17-00295. Epub 2018 Jun 5., 2018 | | Fazekas R, Molnár E, Lohinai Z, Dinya E, Tóth Z, Windisch P, Vág J.: Functional characterization of collaterals in the human gingiva by laser speckle contrast imaging., Microcirculation. 25(3):e12446. doi: 10.1111/micc.12446., 2018 | | Lohinai Z. M., Nyíri G., Hably C., Székely A. D., Kerémi B., Gánti B., Molnár E., Fazekas R., Fazekas Á., Vág J: Role of endothelin receptors in the vasoregulation of rat gingiva., Journal of Dental Research, Supplement, 2018 | | Levine M., Lohinai Z: Two host types with distinct susceptibility to human experimental gingivitis., Journal of Clinical Periodontology. 45: supplement 19, PD140, 2018., 2018 | | Molnár Eszter, Molnár Bálint, Fazekas Réka, Gánti Bernadett, Zsuzsanna Tóth, János Vág: Assessment of palatal wound healing by Laser Speckle Contrast Imaging, Journal of Clinical Periodontology. 45: supplement 19,, 2018 | | E. Molnár, R. Fazekas, Z. Lohinai, Z. Tóth Z, J. Vág: Assessment of the test-retest reliability of human gingival blood flow measurements by Laser Speckle Contrast Imaging in a healthy cohort., Microcirculation. 25(2):e12446. doi: 10.1111/micc.12420., 2018 | | Gánti B, Molnár E, Fazekas R, Mikecs B, Lohinai Z, Mikó S, Vág J.: Evidence of spreading vasodilation in the human gingiva evoked by nitric oxide., J Periodontal Res. doi: 10.1111/jre.12650, 2019 | | Gánti B, Bednarz W, Kőműves K, Vág J.: Reproducibility of the PIROP ultrasonic biometer for gingival thickness measurements., J Esthet Restor Dent. 31(3):263-267. doi: 10.1111/jerd.12446., 2019 | | Molnár B, Molnár E, Fazekas R, Gánti B, Mikecs B, Vág J.: Assessment of Palatal Mucosal Wound Healing Following Connective-Tissue Harvesting by Laser Speckle Contrast Imaging: An Observational Case Series Study., Int J Periodontics Restorative Dent. 39(2):e64-e70. doi: 10.11607/prd.3878., 2019 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
