1問1答 論文 エンド

アマルガムの上にセメント質は一度も乗らなかった——MTAでは10〜18週で10本すべてに乗った。ビーグル犬6頭46根の逆根管充填(1995年)

1問1答 論文 エンド

エンド|試験管で有望だったMTAを、実験動物での「使用試験」に進めた報告。わざと根尖病変を作った犬の下顎小臼歯で、同じ歯の2根に片方ずつアマルガムとMTAを置き、2〜5週と10〜18週の組織反応を比べた(Torabinejad 1995・Journal of Endodontics)

歯科材料の評価には手順があります。①一次試験で全般的な毒性の輪郭をつかみ、②二次試験で局所の毒性を見て、③実験動物での使用試験に進む。MTAはすでに②まで通過していました——色素・細菌の漏洩試験でアマルガムやsuper EBAより封鎖がよく、血液による汚染でも悪化しない。辺縁適合はアマルガム・IRM・super EBAより良好。ただし著者らは埋植試験の限界をはっきり書いています。埋植のために作った骨窩洞は人工的なソケットであり、歯根膜の中に吊られた歯とは似ても似つかない、と。そこで犬です。2歳のビーグル犬6頭の下顎第三・第四小臼歯(計46根)の根管を2週間口腔内へ開放してから4週間Cavitで閉鎖し、根尖病変を作成。12歯ずつ2群に分け、第1群は「理想の条件」(ガッタパーチャ+シーラーで充填し、アクセス窩洞をMTAで封鎖)、第2群は「最悪の条件」(シーラーなし・アクセス窩洞は口腔内へ開放したまま)としたうえで根尖を切除し、各小臼歯の2つの逆根管窩洞のうち一方を無作為にアマルガム、他方をMTAとしました。結果、アマルガムを置いた根は25本すべてで中等度から重度の炎症が続き(10〜18週でも12根中9根が重度)、MTAは中等度を示したのが21根中3分の1だけ(p=0.002/p<0.002)。さらに線維性被膜はアマルガム0/25本に対しMTA 19/21本(p=0.001)、材料表面のセメント質はアマルガム0本に対し、MTAは10〜18週で10本すべて(p<0.001)でした。

論文
Investigation of Mineral Trioxide Aggregate for Root-End Filling in Dogs
著者
Mahmoud Torabinejad(ロマリンダ大学歯学部 歯内療法学・教授/大学院プログラム長・米国), Chan-Ui Hong(檀国大学歯学部 保存歯科学・韓国), Seung-Jong Lee(延世大学歯学部・韓国), Mehdi Monsef(マシュハド大学 歯内療法学・イラン), Thomas R. Pitt Ford(ガイズ病院 保存歯科学・英国ロンドン)
掲載
Journal of Endodontics 1995;21(12):603-608
種類
動物での使用試験(組織学的評価)。ロマリンダ大学の研究委員会が承認した指針に従い実施。2歳の健康なビーグル犬6頭の左右の下顎第三・第四小臼歯(計46根)。咬合面から歯髄を露出して根管を#40ファイルまで拡大し、2週間口腔内の細菌叢へ開放したのち4週間Cavitで閉鎖して根尖病変を作成(予備実験でこの手順が病変を作ることを確認済み)。12歯ずつ2群に無作為割付=第1群(理想の条件)はガッタパーチャ+Rothシーラーで充填しアクセス窩洞をMTAで封鎖、第2群(最悪の条件)はシーラーなしでガッタパーチャのみを充填しアクセス窩洞を口腔内へ開放したまま。充填の1〜2週後に頬側全層弁を挙上し、#6ラウンドバーで皮質骨を除去、根尖側3分の1と中央3分の1の境目で歯軸に対しおよそ45度の斜面をつけて根を切除。#35インバーテッドコーンバーで深さ2mmの逆根管窩洞を形成し、各小臼歯の2つの窩洞のうち一方を無作為に亜鉛フリーアマルガム、他方をMTAとした。3頭を術後2〜5週、3頭を10〜18週で屠殺し、10%緩衝ホルマリン灌流後に下顎ブロックを採取。5%ギ酸で脱灰、パラフィン包埋、頬舌的に6µmで薄切し約100µm間隔の階段連続切片をH&E・マッソントリクローム・Brown & Brennで染色。炎症の程度・広がり・主体となる細胞、線維性被膜・セメント質・骨膜・新生骨の有無、根管系の細菌の有無を記録。2名の検者が当初は二重盲検で評価したが、アマルガムは切片作製前に除去する必要があり空隙が残るため盲検は維持できなくなった。統計はカイ二乗検定。なおMTA予定の1根が誤ってアマルガムで充填され、MTAの2標本は作製時の技術的問題で除外(最終的にアマルガム25・MTA 21)
PMID
8596081

試験管の勝利は、生体での勝利ではない

歯科材料の評価には手順があります。①一次試験で全般的な毒性の輪郭をつかみ、②二次試験で局所の毒性を見て、③実験動物での使用試験に進む。この順番を踏むことで、不適な材料をふるい落とし、動物実験を減らし、ヒトに合わない物質を使う確率を下げられます。

MTAはすでに②まで通過していました。色素・細菌の漏洩試験でアマルガムやsuper EBAより封鎖がよく、血液による汚染でも悪化しない。辺縁適合はアマルガム・IRM・super EBAより良好。モルモットの下顎骨への埋植では、super EBAとの間に観察できる差はなかった。

ただし序論には、MTAに不利な結果も2つ書かれています。細胞毒性=寒天オーバーレイ法ではMTAはIRMやsuper EBAより低毒性だったが、アマルガムよりは細胞毒性が高かった(放射性クロム遊離法では逆に、アマルガム・super EBA・IRMのいずれよりも低毒性だった)。抗菌性=通性・偏性嫌気性菌を使って既存の3材料と比べたところ、試験したどの材料も完全に有効ではなかった

ただし著者らは、その埋植試験の限界をはっきり書いています。埋植のために作った骨窩洞は人工的な「ソケット」であり、歯根膜の中に吊られた歯とは似ても似つかない。だから試験管と埋植の結果はあくまで指標として使うべきだ、と。

そこで犬です。結論を先に言うと、アマルガムを置いた根は25本すべてで中等度以上の炎症が続き、MTAでは21本中19本に線維性被膜ができ、10〜18週では10本すべての材料表面にセメント質が乗りました

今回の一手:わざと病変を作り、最良と最悪の条件を並べる

この実験の設計で最も工夫されているのは、2つの極端な条件を同時に走らせたことです。

2歳の健康なビーグル犬6頭の、左右の下顎第三・第四小臼歯を使用(計46根)。まず咬合面から歯髄を露出させ、根管を#40ファイルまで拡大して2週間口腔内の細菌叢に開放し、そのあと4週間Cavitで閉鎖する。予備実験で、この手順が根尖病変をよく作ることが確かめられていた。

病変ができたあと、12歯ずつ2群に無作為に分けました。

第1群(理想の条件)=根管を清掃・形成し、ガッタパーチャ+Rothシーラーで充填。アクセス窩洞はMTAで封鎖
第2群(最悪の条件)=清掃・形成のあとシーラーなしでガッタパーチャだけを詰め、アクセス窩洞は口腔内へ開放したまま

充填の1〜2週後、外科処置を行います。頬側に全層弁を挙上し、#6ラウンドバーで皮質骨を除去。根尖側3分の1と中央3分の1の境目で、歯軸に対しおよそ45度の斜面をつけて根を切除し、#35インバーテッドコーンバーで深さ2mmの逆根管窩洞を形成しました。

そして肝心なのがここ。各小臼歯の2つの逆根管窩洞のうち、一方を無作為に亜鉛フリーのアマルガム、他方をMTAとした——つまり同じ歯の中で2つの材料を比べているわけです。術後はペニシリンGとメペリジンを投与し、1週間毎日観察。全頭で治癒は順調でした。

結果:炎症の「質」まで違った

0 33.3% 66.7% 100% 中等度以上の炎症だった根の割合 100.0% 36.4% 100.0% 30.0% アマルガム2〜5週 13根 MTA2〜5週 11根 アマルガム10〜18週 12根 MTA10〜18週 10根 原著Table 1から算出。2〜5週=アマルガム13根(重度7・中等度6)対 MTA 11根(中等度4・わずか3・炎症なし4)。10〜18週=アマルガム12根(重度9・中等度3)対 MTA 10根(中等度3・軽度6・治癒1)。炎症の程度の差は2〜5週でp=0.002、10〜18週でp<0.002
逆根管充填材のまわりで中等度以上の炎症だった根の割合(原著Table 1から算出)

3頭を2〜5週で、残る3頭を10〜18週で屠殺し、脱灰してH&E・マッソントリクローム・Brown & Brenn染色で観察しました。

アマルガムを置いた根は、全期間を通じて中等度から重度の炎症でした。10〜18週でも12根のうち9根が重度。一方MTAは、2〜5週で中等度4・わずか3・炎症なし4、10〜18週で中等度3・軽度6・治癒1。中等度の炎症を示したのは21根のうち3分の1だけで、差は両期間とも有意でした(p=0.002/p<0.002)。

炎症の広がり(材料表面からの距離)は、2〜5週では有意差なし(p=0.055)でしたが、10〜18週では有意差がつきました(p<0.007)。つまり時間が経つほど差が開いた
炎症細胞の種類も違いました(p<0.05)。アマルガムでは2〜5週の主体が好中球だったのに対し、同じ時期のMTAではリンパ球が主体。10〜18週になると両者ともリンパ球が主体になります。好中球からリンパ球への移行は、急性の反応が収まって慢性相へ移ることを意味するので、MTAのほうが早い段階で急性期を抜けていたと読めます(ただしこれは筆者の読みで、原著はそこまで述べていません。原著は「1標本を除くすべてのMTA標本にも、マクロファージ・好中球・リンパ球・肉芽組織が存在した」とも書いています)。

いちばん驚くのは、材料の上にセメント質が乗ったこと

0 33.3% 66.7% 100% MTAで所見のあった標本の割合 90.5% 9.1% 100.0% 線維性被膜全期間 21本中 材料上のセメント質2〜5週 11本中 材料上のセメント質10〜18週 10本中 原著Table 1。図はMTAの値のみ。比較対象のアマルガムは3項目とも0%で棒が立たないため省いた(線維性被膜0/25本、材料上のセメント質は2〜5週0/13本・10〜18週0/12本)。線維性被膜の差はp=0.001、材料上のセメント質は2〜5週では有意差なし・10〜18週でp<0.001。なお切除した象牙質面へのセメント質の伸展は材料の種類に左右されず、10〜18週には22本中18本で見られた
MTAで線維性被膜とセメント質が見られた割合(原著Table 1)。比較対象のアマルガムは3項目とも0%で棒が立たないため図から省いてある

アマルガムの上には線維性被膜が1本もできませんでした(0/25)。対してMTAでは21本中19本(p=0.001)。

さらに劇的なのがセメント質です。アマルガムの上には一度も形成されず、MTAでは2〜5週で11本中1本、そして10〜18週では10本すべてに形成されました(p<0.001)。しかもこれは条件を選びません——口腔内へ開放していた「最悪の条件」の11本中5本、シーラー入りで封鎖した「理想の条件」の10本中6本(これは観察時期の内訳ではなく、根管の条件別の内訳です)で、MTAの上にセメント質が乗っていました。

著者らの解釈は2つ並んでいます。アマルガムの上にセメント質が無いことは、材料と象牙質壁の界面から細菌が漏れているか、材料自体の生体適合性が低いか、そのどちらかを示す。逆に、シーラーの有無にかかわらずMTAの上にセメント質が乗ったことは、封鎖性の高さと生体適合性の両方を示している、と。

もうひとつ、著者らはMTAがセメント芽細胞を刺激して、セメント質の基質を作らせている可能性に踏み込んでいます。単に「邪魔をしない」のではなく「促している」かもしれない、という読みです。

材料に左右されなかったこと

一方、材料の種類で変わらなかった項目もあります。ここを混同しないことが大事です。

切除した象牙質面へのセメント質の伸展は、材料の種類に左右されなかった。2〜5週で23%(原著本文の値。Table 1から算出すると6/24=25%)、10〜18週には80%超(表では22本中18本)。
骨膜と新生骨の形成も、材料の種類にかかわらず起きた。
・Brown & Brenn染色では、封鎖した群・開放した群のどちらも、およそ半数の標本で細菌が陽性だった。

ここで面白い比較があります。Craig & Harrisonは、切除した根面を脱灰するとセメント質形成が早まり、脱灰しないと遅れると報告していました。ところが本研究では切除した根面を脱灰する処置をしていないのに、10〜18週で80%超にセメント質が見られた。著者らはこの食い違いを、動物種(犬 対 サル)と観察期間(10〜18週 対 6〜7週)の違いで説明しています(もっとも、同じ原著の別の箇所ではCraig & Harrisonをの研究として紹介しており、原著の中で記述が一致していません)。

明日の臨床へ

・逆根管充填材の評価は、封鎖性だけでは足りない。周囲組織がどう反応するかまで見て初めて使用に足る。
・この実験で見えたMTAの特徴は「炎症を起こしにくい」だけでなく「組織が乗ってくる」こと。線維性被膜とセメント質の形成は、材料が異物として隔離されるのではなく、治癒の側に取り込まれていることを示している。
時間が味方する。差は2〜5週より10〜18週で大きくなった。短期の観察だけでこの材料を評価すると、長所を取りこぼす。
・逆に、根管内の細菌は半数の標本に残っていた。逆根管充填は「根管内の残存刺激を封じ込める」処置であって、無菌化する処置ではない、という当たり前の事実がここにも表れている。
・読むときの前提として、比較の相手は1995年当時の標準だったアマルガムの逆根管充填であり、今日の選択肢そのものではない。当時の文脈では、MTAは練和と填入が容易で乾燥した術野を必要とせず余剰の除去も容易という操作性の利点と、硬化時間が長いという欠点を合わせて評価されていた。

ここだけ、冷静に補助線

ビーグル犬6頭・46根の動物実験で、ヒトの臨床成績ではありません。著者ら自身が「最も信頼できる生体適合性試験は臨床状況下での応用と組織学的検査だが、ヒトで新材料を試し再度外科的に入って組織のブロックを採ることには重大な倫理的問題がある」ため、動物での試験が現実的な代替だと説明しています。観察期間は最長18週で、年単位ではありません。また盲検は途中で維持できなくなりました——理由は2つで、アマルガムは切片作製の前に除去する必要があり標本に空隙が残ることと、数標本を見た時点で両群の組織像の差が大きかったことです。著者らはこれを正直に書いています。加えて、MTAに割り当てるはずの1根が誤ってアマルガムで充填され、MTAの2標本は作製時の技術的問題で除外されました(最終的にアマルガム25・MTA 21)。また利益相反の補助線として。著者5名の所属は米国・韓国2名・イラン・英国に分かれており、ロマリンダ大学に所属するのは筆頭著者のTorabinejad氏(同大学の歯内療法学の教授・大学院プログラム長)だけです。ただし原著の材料欄にはMTAの入手元がロマリンダ大学と記され、倫理審査も同大学の研究委員会が行っています。論文には資金源や利益相反の記載がありません。それでも、同じ歯の2根で材料を分ける設計と、理想/最悪の2条件を同時に走らせた設計は、この規模の動物実験としてよく考えられています。

今日のひとこと

著者らの結論:MTAはアマルガムより根尖周囲の炎症が少なく、線維性被膜が多く形成され、材料表面へのセメント質の形成が高頻度に見られた。MTAは逆根管充填材として使用できる。数字で押さえるなら、アマルガムは25本すべてが中等度から重度の炎症(10〜18週でも12本中9本が重度)、MTAで中等度を示したのは21本中3分の1(p=0.002/p<0.002)。線維性被膜はアマルガム0/25本、MTA 19/21本(p=0.001)。材料表面のセメント質はアマルガム0本、MTAは10〜18週で10本すべて(p<0.001)で、しかもアクセス窩洞を口腔内へ開放したままの「最悪の条件」でも11本中5本に形成されていました。炎症細胞の主体も違い、炎症細胞の種類にも有意差があり(p<0.05)、2〜5週の主体はアマルガムが好中球、MTAがリンパ球でした(好中球からリンパ球への移行は急性期から慢性相への移行を意味するので、MTAのほうが早く急性期を抜けていた、と読むことはできます——ただしこれは筆者の読みで、原著はそこまで述べていません。原著はむしろ「1標本を除くすべてのMTA標本にもマクロファージ・好中球・リンパ球・肉芽組織が存在した」と書いています)。著者らは、アマルガムの上にセメント質が無いことを「界面からの細菌の漏れ」か「生体適合性の低さ」のどちらかと解釈し、MTAについてはセメント芽細胞を刺激して基質を作らせている可能性にまで踏み込んでいます。筆者の読みでは、この論文の値打ちは順位づけではなく「材料が異物として隔離されるのか、治癒の側に取り込まれるのか」という評価軸を組織像で示した点にあります。ただし犬6頭・最長18週の動物実験であり、ヒトの臨床成績ではありません。盲検が途中で維持できなくなったことも著者ら自身が明記しています。

Torabinejad M, Hong CU, Lee SJ, Monsef M, Pitt Ford TR. Investigation of mineral trioxide aggregate for root-end filling in dogs. J Endod. 1995;21(12):603-608. PMID: 8596081
本記事は論文の要点を医療従事者向けにまとめた解説です。臨床判断は原著と最新のエビデンスをご確認ください。