A dental implant: aluminium trioxide exhibited no effect on mouse reproductive and mutanogenic potential

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Abstract

Abstract.

Several diseases as well as trauma can affect the composition and integrity of periodontal tissues leading eventually to the destruction of connective tissue matrix and cells, loss of attachment and resorption of alveolar bone, often followed by tooth loss. Replacement of the missing tooth could then be provided by endosseous dental implants healing in a form of osseo- or fibrosteal integration to the alveolar bone. Aluminium oxide ceramics, a form of endosseous implant, allows osseointegration type of healing and has demonstrated excellent biocompatibility. However, potential aluminium toxicity has been implicated in the pathogenesis of a number of clinical disorders and for this reason we examined the reproductive and mutagenic effect of aluminium trioxide ceramic implant in experimental mice. 720 female and 45 fertile male BALB-cAn NCR mice were included in the study. 3 experimental groups of fertile male mice (15 for each group) were treated with an intraperitoneal injection of aluminium trioxide (1 g/kg of body weight, group I), with ethyl-methane-sulphonate as a positive control (200 mg/kg, group II) and with Tween-80 (10 mg/kg as a negative control, Group III). Each of the labeled male mice fertilized previously uncoupled female mice during 8 weeks (a pair per week) to facilitate appropriate pre- and post-meiotic conditions of spermatogenesis to occur. Female mice were sacrificed with cervical dislocation at day 13 after fertilization. Immediately upon sacrifice the uterus was removed and the number of alive and healthy, or alive but mutated and/or dead embryos was computed to determine the dominant lethal or mutagenic effect. Animals treated with aluminium trioxide demonstrated similar effects on the reproductive and mutagenic capacity as the negative control, whereas the animals treated as positive controls exhibited significantly reduced reproductive and mutagenic capacity. Collectively, we concluded that aluminium trioxide has a very low rate of embryonal mortality and mutagenicity in mice. This finding is in general agreement with the biocompatibility of aluminium trioxide as an implant material.

Etliche Krankheiten, wie auch Traumen, können Zusammensetzung und Unversehrtheit parodontaler Gewebe beeinflussen, was unter Umständen zu Destruktion von Matrix und Zellen des Bindegewebes, Attachment-verlust sowie Alveolarknochenabbau führt und nicht selten Zahnverlust zur Folge hat. Für den Ersatz des verlorenen Zahns könnte dann durch Einheilung von ossar- oder fibroossar mit dem Alveolarknochen integrierten, endossalen zahnärztlichen Implantaten gesorgt werden. Ein endossaler Implantattyp aus keramischem Aluminiumoxydwerkstoff läßt ossar integrierte Einheilung zu und darüberhinaus konnte man ausgezeichnete Biokompatibilität nachweisen. Man hat jedoch die Pathogenese einer Reihe klinischer Störungen mit der potentiellen Toxizität des Aluminiums in Verbindung gebracht und darum haben wir auf die Reproduktion einwirkende und auch mutagen wirkende Effekte von Implantaten aus Aluminiumoxydwerkstoffen an Versuchstieren (Mäusen) untersucht. 720 weibliche und 45 fertile männliche BALB-cAn NCR Mäuse gingen in die Studie ein. Bei 3, aus fertilen männlichen Mäusen bestehenden, Versuchsgruppen (15 in jeder Gruppe) injizierte man Aluminiumtrioxyd (1 g/kg Körpergewicht, Gruppe I), Äthyl-Methan-Sulphonat als positive Kontrolle (200 mg/kg, Gruppe II) und Tween-80 (10 mg/kg als negative Kontrolle, Gruppe III) intraperitoneal. Um das Entstehen von, für prä- und post-Meiose geeigneten, Bedingungen für die Spermatogenese zu erleichtern, befruchtete jedes dieser vorbehandelten männlichen Versuchstiere in einem Zeitraum von 8 Wochen vorher noch nicht gepaarte weibliche Mäuse (pro Woche ein Paar). Die Weibchen wurden am Versuchstage 13 nach der Befruchtung mittels zervikaler Dislokation geopfert. Direkt danach wurde der Uterus entfernt und die Zahl lebender und gesunder oder lebender aber mutierter und/oder toter Embryonen erfaßt, um dominierende letale oder mutagen wirkende Effekte zu ermitteln. Bei den mit Aluminiumtrioxyd behandelten Tieren wurden ähnliche Einwirkungen auf die reproduktive sowie auf die mutagene Fähigkeit gesehen, wie bei den als negative Kontrolltiere behandelten Versuchstieren, wohingegen die als positive Kontrollen behandelten, erheblich reduzierte reproduktive und mutagene Fähigkeit erkennen ließen. Gemeinschaftlich folgerten wir, daß Aluminiumtrioxyd bei Mäusen über einen sehr niedrigen Grad embryonaler Mortalität verfügt. Diese Ergebnis befindet sich im Einklang mit der Biokompatibilität des Implantatwerkstoffes Aluminiumtrioxyd.

Plusieurs maladies ainsi que traumatismes peuvent influencer la composition et l'intégrité des tissus parodontaux s'accompagnant finalement de la destruction de la matrice du tissu conjonctif et des cellules, de la perte de l'attache et de la résorption de l'os alvéolaire, souvent suivies de la perte de la dent. Le remplacement de la dent manquante peut être apporté par les implants dentaires endo-osseux guérissant dans l'os alvéolaire sous une forme d'intégration osseuse ou fibro-osseuse. Les céramiques en oxyde d'aluminium, une forme d'implant endo-osseux, permettent l'ostéointégration durant la guérison et ont démontré leur excellente biocompatibilité. Cependant le potentiel toxique de l'aluminium a été impliqué dans la pathogenése d'un nombre de désordres cliniques et c'est pour cette raison que l'effet sur la reproduction et mutagène d'implants en céramique de trioxyde d'aluminium a été examiné chez la souris. 720 souris femelles et 45 mâles BALB-cAn NCR ont été incluses dans cette étude. 3 groupes expérimentaux de souris mâles fertiles de méme grandeur ont été traités avec une injection intrapéritonéale de trioxyde d'aluminium (1 g/kg de poids de corps, groupe I), avec du sulfonate méthane-éthyl comme contrôle positif (200 mg/kg, groupe II) et du Tween-80 (10 mg/kg comme contrôle négatif, groupe III). Chaque souris mâle marquée a fertilisé deux femelles non couplées précédemment durant 8 semaines (une paire de femelles par semaine) pour faciliter les conditions pré- et postméiotiques appropriées de la spermatogenése. Les femelles ont été tuées par dislocation cervicale 13 jours après la fertilisation. Immédiatement après, leur utérus a été enlevé et les nombres d'embryons vivants et sains, ou vivants mais mutants et/ou morts ont été comptés afin de déterminer l'effet dominant létal ou mutagène. Les animaux traités avec du trioxyde d'aluminium avaient des effets semblables sur la capacité de reproduction et mutagène que ceux du contrôle négatif que les animaux traités comme contrôle positif possédaient une capacité de reproduction et mutagène significativement réduite. Le trioxyde d'aluminium provoque donc un taux très faible de mortalité embryonnaire et mutagène chez la souris. Cette découverte est en accord avec la biocompatibilité du trioxyde d'aluminium en tant que matériau d'implant.

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