임플란트는 상실된 치아를 수복하는 치료방법으로, 주변 치아의 손상 없이 자연치아와 유사하게 기능회복을 할 수 있는 가장 보편적인 시술이다. 때문에 임플란트 시술은 지속적으로 증가하고 발전하여 높은 성공률을 보고하고 있다[1]. 그러나 최근 임플란트주위염을 원인으로 28∼56%의 실패율을 나타내고 있으므로 임플란트 실패와 합병증에 대해서도 주목하고 있다[2].

임플란트주위염은 인접한 자연치아 치주염보다 빠르고 깊게 진행되는 양상을 나타내는데[3], 이유로는 자연치와 생물학적 구조가 다르고, 주위조직에 혈관 분포량이 적기 때문이다[3]. 이러한 임플란트주위염도 치주염과 마찬가지로 미생물로부터 시작되므로 군집하여 성장하는 미생물 특징과 상호연관성[4,5]에 주목해야 한다. Socransky 등[5]은 군생태학(community ecology)의 서열화방법(community ordination)으로 치은연하 치면세균막 미생물들을 5가지 군집으로 분류하였다. 이 방법은 종과 장소, 환경변수 사이의 관계를 규명하여 장소와 환경 변화에 따른 종 분포의 변화양상을 예측하는 것으로 미생물의 특징과 상호연관성, 염색반응, 집락형태 및 색소생성, 임상적 지표 등을 기준으로 한다. 미생물 군집 중 yellow complex와 purple complex는 건강한 치주상태와 관련이 높고, green complex는 치주염 초기에 집락을 이루는 군집이다. Orange complex는 초기 미생물 군집을 후기 군집으로 이어가는 중간 연결고리 역할을 한다. Red complex는 병원성이 강하고 질환 후기에 군집하며, 탐침 시 치주낭이 깊고 출혈과 같은 치주질환 지표에 강한 상관관계를 가진 미생물 군집이다. A. actinomycetemcomitans는 균주의 혈청형 b가 달라 군집으로 분류하지 않으나[5] 국소 부위에 공격적이고 진행 속도가 빠른 급진성 치주질환 병인균[6]으로 주요하게 관찰해야 한다. 이러한 미생물의 특성을 고려하여 미생물의 조성과 양, 상호작용에 대해 파악하는 것은 임플란트주위염을 이해하고 관리하는데 중요한 역할을 할 수 있다.

임플란트주위염은 다양한 전신질환, 특히 당뇨와의 상호연관성이 입증되고 있다[7-10]. 당뇨환자의 신진대사 조절능력이 낮아질 경우 감염 가능성이 증가하여 임플란트 손실위험이 높아지는데[7], 실패 위험률은 일반인에 비해 2.73배 높다[10]. 또한 치주낭 내 특정 병원성 미생물은 심혈관질환의 위험인자로[11,12] 혈류로 유입되어 전신적인 염증을 유발하고[13], 고혈압 유병율과도 관련이 높아[14] 이들의 양방향성에 대한 관심이 높아지고 있다. 임플란트주위염은 치주염 병력과도 연관성이 높아 만성치주염 환자는 물론 과거 치주염 병력이 있는 환자에게도 높은 발병율을 나타낸다[15]. 흡연[16]과 음주[16,17], 부적절한 치면세균막 조절[18,19] 등 건강행위도 주요한 위험요인으로 임플란트주위염을 악화시킬 수 있다.

따라서 임플란트 치주낭 내 병원성 미생물 조성과 양을 정확히 분석하고 대상자의 건강상태 및 건강행위와 연관성을 파악하는 것은 매우 중요하다. 그러나 기존의 임플란트주위염 원인균을 밝히기 위한 방법들은 배양기반 미생물 검사방법에서 검체 채취의 어려움, 낮은 민감도와 특이도, 교차반응의 문제 등의 한계가 있었다[20]. 분자생물학적 기술을 적용한 중합효소연쇄반응법(Polymerase Chain Reaction)은 미생물 출현율을 확인할 수 있으나 정량적인 분석이 불가능하였다[21]. 그러나 최근 특이도와 민감도가 높은 다중 실시간 중합효소 연쇄반응기법(Multiplex Real-time Polymerase Chain Reaction)에 의한 분석기술 개발로 구강 내 미생물의 출현율 분석과 정량적 측정이 가능해졌다[22].

따라서 본 연구는 다중 실시간 중합효소연쇄반응(Multiplex Real-time PCR)을 사용하여 임플란트 치주낭 내 병원성 미생물의 조성과 출현율을 상대정량하여 자연치아에 형성된 치주낭에서와 차이를 분석하고, 건강상태와의 연관성과 건강행위의 영향을 규명하여 임플란트주위염 예방과 관리에 기여하고자 한다.

본 연구는 00대학교 00병원 임상연구심의위원회에서 승인(IRB NO. 2020AS0073)을 받았다. 구치부에 임플란트 보철물을 식립한 후 1년 이상의 기능부하 기간이 경과하였고, 임플란트주위염으로 2020년도 3월 17일부터 8월 31일까지 고려대학교 안산병원 치과에 내원한 만 20세 이상의 성인을 대상으로 하였다. 임플란트주위염은 Froum과 Rosen[23]이 제시한 방법으로 탐침 시 출혈이나 화농이 동반되며, 치주낭 깊이가 4mm 이상인 경우로 한정하였다. 이중 최근 3개월 이내 치주치료를 받은 경험이 있거나 최근 3개월 이내 항생제를 복용한 자는 제외하였다. 연구목적과 방법, 실험에 대해 자세한 설명을 듣고 자발적으로 동의서에 서명한 참여자 51명의 자료를 분석하였다.

생태학적으로 동일한 구강환경에서 임플란트와 치아표면의 바이오필름을 형성하는 미생물은 유사한 것으로 보고되었다[25]. 그러나 최근 유전자 염기서열 분석 방법을 통한 임플란트주위염의 미생물 분포 양상을 분석한 결과는 치아의 치주염과는 차이가 있음을 보고하고 있다[20]. 따라서 본 연구는 임플란트주위염에 이환된 치주낭 내 병원성 미생물의 종류를 파악하고 상대 정량 분석하여 이에 영향을 미치는 건강상태와 건강행위 요인의 특성을 규명하는데 목적을 두었다. 국소부위 급성치주염 유발 균주인 A. actinomycetemcomitans는 임플란트 치주낭에서 출현율이 매우 높은 것으로 보고되고 있다[6]. 그러나 본 연구에서는 참여자의 9.8%에서만 확인되어 한국인을 대상으로 한 자연치아 치주낭의 13.3%의 출현율[26]과 유사하였다. 구강 내 미생물 구성은 인종과 지리적 요건에 따라 차이가 있으며[27], 특히 치주낭 미생물 분포와 조성은 연령과 성별, 치주낭 깊이를 조정한 후에도 인종에 따라 다양한 차이가 존재한다[28]. 따라서 한국인 치주낭에는 A. actinomycetemcomitans 빈도가 낮을 가능성이 높다. Red complex는 병원성이 강하고 질환 후기에 군집하여 [5], 치주낭을 형성하며 치주염을 심화하는데 주된 역할을 한다[29]. P. gingivalis는 절대 혐기성 그람음성균으로 독성이 높아 치주염 유발에 직접적 영향을 미치는데[30], 특히 실패한 임플란트 주위 열구에서 높은 비율로 검출된다[31]. 본 연구에서도 가장 높은 출현율인 88.2%였고, 평균량은 2.76E+07이었다. 이러한 병원성 미생물은 역치 이상으로 존재할 때 질병이 심화되므로[6] 일정 수 이하로 줄이려는 건강행위는 매우 중요하다. 4 mm 이상 치주낭에서는 P. gingivalis 외에도 T. denticola 균주가 우세하다[32]고 했으나 본 연구에서는 T. denticola와 T. forsythia 출현율은 58.8%와 54.9%로 유사하였다. Sumida 등[33]도 P. gingivalis가 80.0%임에 비해 T. denticola는 40.0%였고, 오히려 T. forsythensis가 60.0%였다고 하여 임플란트주위염 유발에 대한 영향력이 가장 높은 균주는 P. gingivalis임을 예측할 수 있었다. 성인에서 발생하는 치주염의 주요 병인으로 초기 군집 미생물과 후기 군집 미생물로 이어지는 중간 연결고리 역할을 하는 orange complex[5] 중 F. nucleatum는 출현율 100%로 모든 참여자의 치주낭에 존재하였고, 평균 1.29E+08을 나타냈다. P. micra 역시 96.0% 평균 5.10E+06으로 상당수의 참여자에서 출현하였다. 임플란트 환자의 타액에서 문[34]은 F. nucleatum과 P. micra의 100% 출현율을, 김[35]은 F. nucleatum 100%, P. micra 99.4%를 보고하여 임플란트주위염에 광범위하게 분포하는 균주임을 확인했다. 이외에도 P. nigrescens와 C. rectus도 각각 86.2%와 80.3%로 높은 출현율을 나타내 주요하게 관찰해야 하는 균주임을 알 수 있다. 자연치를 잘 관리하는 경우에서도 임플란트의 74%는 치면세균막이 발견되어[19] 임플란트의 구조적 특징이 치면세균막 제거를 어렵게 함을 알 수 있다.

이러한 병원성 미생물들은 상호연관성이 높고, green complex보다 red complex 세균으로 갈수록 더욱 긴밀해다[5]. 특히 red complex는 미생물의 상호 응집력이 강해지고 특정 미생물 종이 다른 종에 필요한 성장 인자를 생성할 수 있으며, P. gingivalis와 T. forsythensis 균주는 상호연관성이 매우 높다[5]. 본 연구의 임플란트 치주낭에서도 P. gingivalis와 T. forsythensis 두 균주는 유의한 정적 상관관계로 서로의 성장에 영향이 있었다. 그러나 무엇보다 영향력이 높은 균주는 orange complex 중 C. rectus와 E. nodatum임을 알 수 있었다. 이 균주들은 동일 군내에서 상호 강력한 연관성을 나타냈고, P. intermedia와도 연관성이 높았다. 뿐만 아니라 C. rectus는 red complex의 P. gingivalis와 T. forsythia 및 T. denticola 세 가지 균 모두와 강한 상관성을 나타냈고, E. nodatum는 P. gingivalis와 T. forsythia와도 상관성이 높았다. 유사한 결과를 얻은 Haffajee 등[37]은 E. nodatum을 red complex에 포함하여 제시하기도 하였다. 이러한 결과는 C. rectus와 E. nodatum 두 균주가 red complex와 orange complex의 연결고리로서의 분명한 역할이 있음을 유추하게 한다. 또한, 이러한 특정 세균 간 상호연관성은 치료를 통해 특정 세균을 제거할 경우 군집 형성을 방해하거나 complex 군집 간의 연결고리를 차단하여 치주염 진행을 효율적으로 예방할 수 있음을 시사하는 것이다.

임플란트주위염과 당뇨와의 상호연관성은 많은 연구에서 검증되고 있다. 당뇨환자의 신진대사 조절능력이 낮아지면 감염 가능성이 증가하여 임플란트 손실위험으로 이어질 수 있는데[7], 실제로 당뇨 환자는 P. gingivalis 출현율이 특히 높아 특정 병원성 미생물과의 관련성이 제시되고 있다[8]. 1형 당뇨 환자에서는 A. actinomycemcomitans와 red complex의 P. gingivalis, orange complex의 P. intermedia 출현율이 높았고[9], 일반인에 비해 임플란트 실패 위험률은 2.73배 증가하였다[10]. 본 연구 참여자의 당뇨군 임플란트 치주낭에서도 P. gingivalis와 P. nigrescens가 당뇨가 없는 군에 비해 유의하게 높은 수치를 나타냈다. 11종 병원성 미생물의 총량 또한 높아 당뇨가 임플란트주위염에 매우 취약한 질병임을 알 수 있다. Al-Emadi 등[14]은 심한 치주질환이 당뇨 외에도 고혈압 환자에서 증가하였다고 하였고, Moy 등[10]은 임플란트주위염과 고혈압은 연관성이 없다고 하였다. 그러나 P. gingivalis 또는 P. nigrescens가 존재할 때 심혈관계질환의 합병증 위험성이 높아지고[11], P. gingivalis는 대동맥 평활근으로의 침입이 가능하므로 동맥경화에 기여할 수 있다[12]. 본 연구에서 고혈압 군은 orange complex의 P. nigrescens 출현율이 유의하게 높아 관련된 연구의 체계적 검토와 심도 있는 연구가 요구되었다. 임플란트 치주낭의 병원성 미생물은 인접한 자연치아 치주낭 깊이에 비례하여 증가하며[15], 치주치료가 이루어졌더라도 과거 치주염 병력이나 치아 상실의 원인이 치주염과 연관된 경우 임플란트주위염 위험도가 높아졌다[15]. 특히 P. gingivalis는 인접한 자연치아와 임플란트 치주낭에서 상호 직접 이주함이 증명되었다[33]. 따라서 4mm 이상의 치주낭을 형성한 분악수를 산정하여 중위수 4로 구분한 결과, 치주낭을 4개 이상 보유한 군에서 11가지 병원성 미생물의 총량과 red complex 미생물 총수가 유의하게 많음을 확인하였다. 또한 4개 이상 치주낭보유군은 red complex의 P. gingialis와 T. denticola와 orange complex의 P. intermedia와 E. nodatum, C. rectus가 4개 미만 치주낭보유군보다 유의하게 많았다. 구강 내 인접한 임플란트와 자연치아의 치주낭에서 각각 미생물을 채취하여 검사했을 때 치주질환이 진행됨에 따라 병원성 미생물 농도와 균종의 다양성이 모두 증가했고, 동일 미생물의 검출 또는 미검출 일치율은 81.6%를 나타냈다[15]. 따라서 임플란트 치료 전후 자연치아와 임플란트의 통합적인 치주관리가 전반적으로 이루어져야 할 필요성이 있을 것으로 판단된다.

임플란트주위염과 골소실에 흡연은 영향력이 높은 요인으로 보고되고 있다[17,18]. Heitz-Mayfield[18]는 흡연자에서 구강 내 미생물이 해로운 방향으로 변하며 특히 P. gingivalis 출현율이 높아지고, 중증도 골 소실과 관련성이 높다고 하였다. Galindo-Moreno 등[17]도 임플란트 변연골 흡수의 가장 결정적인 요인이 흡연이라고 하였다. 본 연구에서도 임플란트 치주낭 내 존재하는 11종 병원성 미생물의 총량과 orange complex 총량, 특히 P. micra와 E. corrodens가 흡연군에서 유의하게 많았다. 흡연자와 비흡연자 간 치주낭 내 미생물 군집에 뚜렷한 차이를 나타내 임플란트주위염 예방에 금연은 반드시 병행되어야 할 중요한 건강행위로 사료된다. 음주 역시 임플란트주위염을 유발하고 치조골 소실로 이어질 수 있는데[17], 이는 음주자의 부적절한 영양섭취가 구강건강에 부정적 영향을 줄 수 있을 것으로 예상된다. 음주여부에 따른 임플란트 병원성 미생물의 차이를 살펴본 결과 red complex의 T. denticola가 음주군에서 유의하게 높았고, 문[35]도 음주자에서 T. forsythia가 높다고 하였다. 음주 후 구강관리의 소홀이 병원성 미생물 군집으로 이어질 가능성을 배제할 수 없으나, 임플란트주위염을 유발하는 미생물에 대한 직접적인 영향이 있는지에 대한 후속연구 필요성을 시사한다.

임플란트의 생존율에는 주기적인 검진과 치주관리, 치면세균막 조절능력, 적절한 구강위생용품 사용이 중요하다[38]. 스케일링 시행 군에서 A. actinomycetemcomitans가 유의하게 낮았다고 하였으나[35] 본 연구에서는 6개월 이내 스케일링 시행 군에서 orange complex의 C. rectus가 높았다. 본 연구에서는 예방 또는 치료목적에 대한 구별을 하지 않았고, 구강건강상태에 따라 스케일링 시행의 목적이 다를 수 있기 때문에 추후 연구에서 검토할 필요성이 있다. 하지만 불량한 구강환경은 부적절한 치면세균막 조절과 관련이 높고[19], 임플란트주위염의 위험 인자가 된다[18]. 따라서 임플란트주위염을 예방하고 생존율을 높이기 위해서는 치면세균막 조절능력을 향상시켜야 하며, 전문가치면세균막 관리와 치주치료의 요구도 파악이 짧은 주기로 지속해야 할 필요가 있다고 사료된다.

본 연구는 제한된 표본으로 일반화에 신중을 기할 필요가 있다. 그러나 여러 부위에서 유래한 미생물이 희석되지 않도록 임플란트주위염 해당 병소로부터 채취한 치은열구액을 이용했고, 미량의 DNA만으로도 확인할 수 있는 PCR기법으로 균주와 상대적인 양을 측정했다는 점에서 본 연구의 의미가 있다. 추후 임플란트 치주낭에서 발현되는 특종 균주의 특성을 파악하여 예방과 치료의 접근과 효과성을 입증하는 연구가 이루어지기를 제언한다.

다중 실시간 중합효소연쇄반응(Multiplex Real-time PCR)을 사용하여 임플란트 치주낭 내 병원성 미생물의 조성과 출현율을 상대정량하여 자연치아 주위염과의 차이를 분석하고, 건강상태와의 연관성과 건강행위의 영향을 규명한 결과는 다음과 같다.

1. 임플란트 치주낭에서는 F. nucleatum(100%), E. corrodens(98.0%), P. micra(96.0%), green complex의 red complex의 P. gingivalis(88.2%) 출현율이 매우 높았다.

2. Orange complex의 C. rectus와 E. nodatum는 상호 연관성이 매우 높은 균주(p<0.01)였으며, 특히 red complex의 균주들과 정적상관성이 높았다.

3. 당뇨군에서 red complex 총량과 P. gingivalis, orange complex의 P. nigrescens가 많았고(p<0.05), 고혈압군에서는 orange complex의 P. nigrescens가 많았으며(p<0.05), 치주낭보유분악수 4개 이상 군은 red complex 총량과 P. gingialis, T. denticola, orange complex의 P. intermedia, E. nodatum, C. rectus가 유의하게 많았다( p<0.05).

4. 흡연군은 orange complex 총량과 P. micra, E. corrodens(p<0.05), 음주군은 red complex의 T. denticola(p<0.05), 스케일링 군에서는 orange complex의 C. rectus가 유의하게 많았다(p<0.05).

이상의 결과에서 임플란트 치주낭에서 검출된 대표적 병원성 미생물은 치아 치주낭과 유사하였다. 그러나 미생물 조성과 양에는 차이가 있었으며, 당뇨 및 고혈압, 치주낭보유분악수 등 신체건강상태와 흡연 및 음주, 치주관리 등 건강행위에 영향을 받고 있음을 알 수 있었다.