In situ hybridization for matrix metalloproteinase-1 and cathepsin K in rat root-resorbing tissue induced by tooth movement

The movement of teeth during orthodontic treatment occasionally induces undesirable root resorption. Although high collagenolytic activity has been detected in resorbing tissue of deciduous teeth, the cellular origin of collagenolytic enzymes in root-resorbing tissue caused by tooth movement has not been identified. Here, rats were subject to 7 days of experimental tooth movement to induce root resorption. In situ hybridization with digoxigenin-labelled RNA probes was performed on sections of the maxillary bone to detect the mRNAs that encode matrix metalloproteinase-1 (MMP-1) and cathepsin K in root-resorbing tissue. MMP-1 mRNA was detected in fibroblastic cells, cementoblasts and osteoblasts, but not in odontoclasts nor osteoclasts. Moreover, MMP-1 mRNA was highly expressed in some cementocytes located near odontoclasts and in many osteocytes. In contrast, cathepsin K mRNA was expressed only in odontoclasts and osteoclasts. These results suggest that MMP-1 and cathepsin K are important in root resorption during tooth movement in a mode similar to bone resorption.     

增龄因素对鼠正畸牙齿移动中牙周组织骨保护素（OPG）表达的影响

目的 比较在正畸牙齿移动中幼年鼠和成年鼠牙周组织骨保护素(osteoprotegerin,OPG)信使RNA(mRNA)表达的不同,以探讨增龄因素影响正畸骨改建的分子机制。方法以4周(幼年鼠)和24周(成年鼠)雄性大鼠为实验动物,牵引左上第一磨牙近中移动为正畸牙齿移动模型,原位杂交检测牙周膜组织OPG mRNA的表达。结果 1.幼年鼠正畸牙齿移动中加力后3小时张力侧近牙槽骨表面可见OPG表达阳性细胞排列;与幼年鼠相比,成年鼠加力后牵张侧牙周膜细胞的OPG mRNA表达没有明显改变。2.幼年鼠加力后6小时开始压力侧即可观察到破骨细胞的数目明显增多,成年鼠加力后,压力侧加力24小时可见破骨细胞;无论幼年和成年鼠压力侧牙周膜细胞的OPG mRNA表达在加力前后均未见明显改变。结论 增龄因素使牙周组织内OPG表达明显增强;成年牙周组织中较强的OPG表达可能与成人正畸出现的牙槽骨吸收、牙齿移动迟缓相关。     

正畸力作用下大鼠白细胞介素-6的表达及牙槽骨改建的研究

目的:观察正畸力作用下IL-6在大鼠牙周组织内的表达分布及牙槽骨高度的改变,研究正畸力对牙周组织改建的作用.方法:将30 只SD大鼠随机分为空白对照组和加力组,施加0.49 N近中向正畸力于加力组25 只大鼠的左侧上颌第一磨牙.运用免疫组织化学及组织形态分析法观测各组大鼠上颌第一磨牙加力后0、1、3、5、7、10 d的IL-6表达量及牙槽骨吸收量.结果:加力组大鼠牙周组织内IL-6的表达在受力后第3天达到高峰,之后开始下降;其近中牙槽骨未见明显丧失.结论:正畸力虽可引发局部牙周组织的炎症反应及IL-6等促炎性细胞因子的释放,但具有一定的自限性,不会导致牙周组织的严重破坏和牙槽骨的明显吸收.     

Expression of cathepsin K mRNA during experimental tooth movement in rat as revealed by in situ hybridization

The expression of cathepsin K. a novel collagenolytic enzyme specifically expressed in osteoclasts, was investigated in the rat maxillary dentoalveolar unit during experimental tooth movement by in situ hybridization histochemistry with a non-radioisotopic cRNA probe for rat cathepsin K. Orthodontic elastics were inserted into the interproximal space between the maxillary first and second molars of 7-week-old male SD rats according to Waldo's method and sections prepared from tissues obtained at 12 hr, 1, 2, 3, 4, 7, and 12 days after orthodontic force application. Cathepsin K mRNA expression was detected in the mono- and multinuclear osteoclasts on the pressure side of the alveolar bone at 12 hr after force application, and the distribution and number of cathepsin K mRNA-positive osteoclasts increased time-dependently on the pressure side. At 3-4 days, a marked increase in cathepsin K mRNA-positive osteoclasts was found not only on the pressure side but also on the tension side of the alveolar bone in response to tooth movement. At 7-12 days, the cathepsin K mRNA-positive osteoclasts on both sides had disappeared. These findings suggest that the recruitment of osteoclasts on the pressure side begins during the initial stage of orthodontic tooth movement and the site-specific early induction of cathepsin K mRNA may cause an imbalance in the relative resorption activities on the pressure and tension side incident to such movement.     

偏侧咀嚼对正畸牙移动影响的实验研究

目的通过建立偏侧咀嚼大鼠模型,探讨偏侧咀嚼对正畸牙移动过程的影响。方法选择30只6～8周龄,（250±10）g,雄性SD大鼠,随机分为实验组与对照组,每组各15只。通过拔除实验组大鼠右下颌所有磨牙使右上颌第一磨牙丧失咬合接触建立大鼠偏侧咀嚼动物模型,同时,在两组大鼠双侧上颌切牙和第一磨牙间放置镍钛拉簧,初始力值为50g,近中移动磨牙。分别于第0、3、7、10、14天测量大鼠上颌第一磨牙近中移动的距离并通过HE染色观察大鼠上颌第一磨牙牙周组织形态学变化。结果各时间点代偿性咀嚼增强侧牙移动速率均小于对照组（P〈0.05）,牙周组织变化与对照组相似;失咬合侧牙移动速率大于对照组（P〈0.05）,牙周组织出现退行性改变;但三种咬合状态下牙齿移动速率曲线均表现为瞬时运动、迟滞期及后期移动三个阶段。结论动物实验证实偏侧咀嚼引起正畸牙牙周组织发生相应改变最终影响牙移动速率,但无论牙移动速率快慢,牙移动均符合正畸性牙移动的一般规律。     

大鼠正畸牙移动张力侧牙周组织中CTGF基因表达的研究

目的：检测正畸牙移动张力侧CTGF基因表达变化及时间分布特点,初步探讨正畸牙移动中牙槽骨改建与CTGF的关系。方法：45只雄性S.D.大鼠随机分为正常对照组,牙移动12h组、1d组、2d组、3d组、5d组、7d组、14d组、21d组,对大鼠上颌第一磨牙近中移动,运用原位杂交实验方法,检测正畸牙移动张力侧CTGF基因表达强度及时间分布特点。结果：牙移动1 d后牙槽骨表面的立方形活跃成骨细胞CTGFm RNA阳性表达开始增强,7 d后达到高峰,然后逐渐下降。结论：正畸牙移动过程中,在机械力作用下CTGF可能参与了张力侧的骨形成。     

正畸力作用下大鼠牙周组织中CCR1及其相关配体的表达

目的 研究正畸力加力后CC类趋化因子受体1（CCR1）及其相关配体（CCL3、CCL5、CCL7）的mRNA在大鼠牙周组织中的表达变化规律,以探讨CCR1在正畸牙移动的作用.方法 将35只8周龄体重（220±25）g雄性SD大鼠随机分为7组,每组5只,空白对照组大鼠不安装实验装置,其余大鼠安装实验装置.安装实验装置大鼠随机选择一侧上颌第一磨牙为实验牙,对侧第一磨牙作为对照牙,采用镍钛拉簧建立大鼠正畸牙移动模型,力值50 g.实验动物分别于加力后0h、12h、1d、3d、7d、14 d处死,取大鼠上颌第一磨牙周围牙周组织应用实时荧光定量PCR法进行研究.结果 大鼠牙齿加力后,观察到牙周组织内CCR1及其配体的mRNA表达量呈现一定的时间规律：加力后12 h,CCR1、CCL3、CCL5、CCL7的mRNA表达均开始上升,CCR1 mRNA表达在3d达高峰（F=1.745,P=0.021）,CCL3、CCL5mRNA表达在1d达高峰（F=19.976,PCCL3 =0.019; F=17.114,PCCL5=0.008）,CCL7表达差异无统计学意义.CCR1及其配体的mRNA转录水平在加力时7d均下降至与对照组基本一致.结论 正畸力作用下,大鼠牙周组织中CCR1及其相关配体mRNA表达出现一过性变化,呈现短时上调规律,推测CCR1及其相关配体表达与正畸牙移动过程及牙周骨改建可能相关.     

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目的建立实验性正畸牙移动保持期的动物模型,以利于研究保持期骨改建规律。方法于2008年4月在吉林大学口腔医院动物实验室,选用36只8周龄雄性Wister大鼠,以上颌前牙为支抗牵引第一磨牙向近中移动,加力21d后去除加力装置。以每只大鼠的左侧牙弓为实验侧,右侧牙弓为对照侧。在实验侧安装保持装置,分别保持1、3、7、14、21、28d;对照侧不做任何处理。在加力结束后和保持结束后即刻制取上颌石膏模型,测量所有模型的第一磨牙面近中沟与第二磨牙面远中沟的距离,计算加力结束后与保持结束后的距离,比较实验侧与对照侧的牙齿移动距离,评价保持装置的有效性。结果实验侧在保持结束后第一磨牙复发距离明显小于对照侧,二者差异有统计学意义(P<0.05)。结论以Wister大鼠为实验对象,采用正畸结扎丝结扎法建立的正畸牙移动保持期动物模型是有效的。     

大鼠正畸牙移动压力侧牙槽骨中cath K mRNA表达的研究

目的研究组织蛋白酶K（cathepsin K,cath K）mRNA在大鼠正畸牙移动压力侧牙槽骨中的表达变化及时间分布特点,探讨正畸牙移动中牙周改建的分子生物学机制。方法选用80只6周龄SD雄性大鼠建立正畸牙移动模型,分别在加力后2d、5d、7d、10d和14d处死动物各16只,HE染色观察牙周组织改建的变化,TRAP染色计数压力侧破骨细胞数量;实时定量PCR（real-time quantitative PCR）检测cath K mRNA表达变化及时间分布特点。结果cath K mRNA表达随加力时间的增加而增加,在加力后的第7天开始下降。这与牙周组织形态学的变化以及TRAP染色阳性破骨细胞数目的变化规律相一致。结论在生物机械力的诱导下,cathK参与了正畸牙移动骨改建过程中有机基质的降解,cath K mRNA随正畸加力时间的增加出现规律性变化。     

大鼠正畸牙移动过程中牙周组织内转化生长因子β1的变化

目的 了解大鼠正畸牙移动过程中转化生长因子β１（ｔｒａｎｓｆｏｒｍｉｎｇ ｇｒｏｗｔｈ ｆａｃｔｏｒβ１,ＴＧＦ－β１）在牙周组织内的变化,探讨ＴＧＦ－β１在正畸牙移动过程中的作用。方法 对大习正畸牙移动不同阶段的牙及牙周组织联合切片,进行免疫组织化学研究。结果 正畸牙移动过程中,牙周膜内ＴＧＦ－β１表达增加。强力第５～１０天,张力区ＴＧＦ－β１表达增加的幅度明显大于压力区。结论 ＴＧＦ－β１在正     

MMP-3及TIMP-1在正畸牙周组织改建过程中的表达

目的：探讨大鼠正畸牙周组织改建过程中基质金属蛋白酶－３（ＭＭＰ－３）和金属蛋白酶组织抑制因子－１（ＴＩＭＰ－１）与正畸牙齿移动的关系。方法：在ＳＤ成年大鼠上颌左侧第一磨牙上颌切牙之间安置正畸装置,建立大鼠上移动实验模型。于牙齿移动１、３、５、７、１４ｄ后取材分别进行免疫组化染色,图像分析,观察ＭＭＰ－３和ＴＩＭＰ－１表达的变化。结果：牙齿移动１ｄ后,牙周组织细胞ＭＭＰ－３表达增强,５ｄ后ＭＭＰ－３     

兔牙在牙槽骨缺损修复后正畸移动的组织学观察

目的 了解兔牙在牙槽骨缺损修复区的正畸移动情况。方法 选择20只新西兰大白兔,建立一侧下颌牙槽骨缺损模型,植入骨复合材料加Bio-gide膜,作为实验侧,另一侧为对照侧。8周后,用0.784 N力牵引第一磨牙近中移动,12周时制备组织学标本观察两侧第一磨牙牙根周骨组织改建的情况。结果 2组牙牙根压力侧固有牙槽骨表面可见大量骨吸收陷窝,陷窝中可见新骨沉积,张力侧固有牙槽骨表面可见大量成骨细胞及新生骨;半定量分析研究破骨细胞分化因子和骨保护素的表达在实验侧和对照侧未发现差异(P>0.05)。结论 兔牙槽骨缺损修复8周后可以进行正畸牙移动,矫治力大小可与正常牙槽骨上的牙一致。     

正畸牙移动过程中高迁移率族蛋白B1的改变

目的:研究高迁移率族蛋白B1(High Mobility Group Box-1,HMGB1)在正畸牙移动过程中的表达,以指导正畸临床加力。方法:30只Wistar大鼠,分为0、1、3、5和7 d组,每组6只;左侧施加0.6 N以近中移动上颌第一磨牙,右侧放置正畸装置但不加力作为对照;HE染色观察正畸牙移动过程中牙周组织的变化,免疫组织化学染色观察牙周支持组织中HMGB1的变化,以平均光密度法检测组织中HMGB1的表达量。结果:HE染色显示,加力1 d~7 d,大鼠第一磨牙牙周组织呈现正畸牙移动的典型变化:压力侧牙周膜变窄,呈现纤维排列紊乱,破骨细胞数目逐渐增多;张力侧牙周膜增宽,纤维排列整齐,成骨细胞数目逐渐增多。免疫组织化学染色显示,压力侧1 d时HMGB1表达量最低(0.0012 ± 0.0009),显著低于1 d对照组(0.0239 ± 0.011),从1~7 d,压力侧HMGB1逐渐增加,到7 d时到达加力后最高值(0.0127 ± 0.0014);张力侧1 d时HMGB1表达量(0.0193 ± 0.0012)低于1 d对照组(0.0284 ± 0.009),到5 d时,张力侧HMGB1达到最高值(0.0324 ± 0.0014),但与5 d对照组(0.0289 ± 0.0012)无显著差别。结论:过大的正畸矫治力减少压力侧牙周组织内HMGB1的表达,减慢透明样组织清除和正畸牙移动。     

大鼠牙齿移动过程中牙周组织中基质金属蛋白酶—2的表达和分布

目的：观察大鼠牙齿正畸形移动过程中牙周组织中基质金属蛋白酶－2（MMP－2）在受力下的表达和分布。方法：选取雄性SD大鼠30只,分为空白对照组、牙齿移动1、3、6和10d组。用原位杂交染色方法观察并比较各组中第一磨牙牙周组织中MMP－2的表达和分布。结果：MMP－2基因在受力牙齿压力侧牙周组织的破骨细胞和张力侧牙周组织的成骨细胞和成纤细胞中的阳性表达明显强于对照组,且随受力时间的增加而增强。结论：本实验证明MMP－2参与了正畸牙齿移动过程中牙周组织的改建。     

Reduction of orthodontic tooth movement by experimentally induced periodontal inflammation in mice

Orthodontic therapy is known to have an aggravating effect on the progression of destructive periodontitis if oral hygiene is not maintained. However, it is largely unknown how active periodontitis affects the velocity of orthodontic tooth movement. In this study, we examined the effect of periodontal inflammation on orthodontic tooth movement using a mouse model. Orthodontic force was applied on the maxillary first molar of mice, with or without ligature wire to induce experimental periodontitis. The distance moved by the first molar was significantly reduced by the ligature-induced experimental periodontitis. Tartrate-resistant acid phosphatase staining revealed that the number of osteoclasts present during orthodontic treatment was lower in the pressure zone of alveolar bone in the presence of periodontal inflammation. Consistently, the expression level of receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL) in the pressure zone was decreased in the ligature group. By contrast, experimental periodontitis increased the expression of cyclooxygenase-2 mRNA in the periodontal tissues, while in vitro treatment with prostaglandin E₂ decreased extracellular signal-regulated kinase phosphorylation and RANKL expression induced by mechanical stress in osteoblasts. Taken together, these results suggest that the orthodontic force-induced osteoclastogenesis in alveolar bone was inhibited by the accompanying periodontal inflammation, at least partly through prostaglandin E₂, resulting in reduced orthodontic tooth movement.     

拔牙区骨改建对邻牙移动速度的影响

目的　本研究通过对拔牙创的骨改建进程及矫治力对牙齿移动的影响进行研究,为临床医生选择理想的矫治力和牙齿移动时机,缩短矫治时间提供依据。方法　取SD大鼠36只,随机分为3组,全麻下拔除一侧上颌第一磨牙,3月后拔除另一侧上颌第一磨牙。在拔牙后不同的时间制作口内矫治器,分别以0·30、0·60、1·36 N的力牵上颌第二磨牙向拔牙区移动,分别在施力前及施力后的第1、3、5、7、10、14天拍摄X线片,利用图像处理技术, 测量牙齿移动距离,以置入的拔髓针校正放大率。结果　①牙齿向新鲜拔牙区移动的速度明显大于向已愈合拔牙区移动的速度。②无论向新鲜拔牙区移动还是向已经愈合的拔牙区移动,0·30 N力组牙齿移动的距离在各时间点与0·60 N、1·36 N力组牙齿移动的距离之间存在显著的统计学差异;而0·60 N与1·36 N力组牙齿移动的距离之间基本上从第5天开始差别不大。③加力后牙齿移动周期一般包括三个阶段:瞬时运动;迟滞期;后期移动阶段。大约在第14天时,由于矫治力衰减,牙齿停止移动。结论　①牙齿向新鲜拔牙区移动速度快,而向已经愈合的拔牙区移动速度慢。②在矫治过程中,中等力较为合适;即使使用较大的力,也不一定引起较大的牙齿移动。     

The Expression of MMP—3 and TIMP—1 During Orthodontic Periodontium Remodeling in Rats

目的：观察大鼠正畸牙周组织改建过程中基质金属蛋白酶—3(MMP—3)和金属蛋白酶组织抑制因子—1(TIMP—1)表达的变化，探讨MMP—3及TIMP—1与正畸牙齿移动的关系。方法：在SD成年大鼠上颌右侧第一磨牙与上颌切牙之间安置正畸装置，建立大鼠磨牙移动实验模型。于牙齿移动1、3、5、7、14d后取材分别进行免疫组化染色、图像分析。结果：牙齿移动1d后，牙周组织细胞MMP—3表达增强，5d后MMP—3表达达到高峰，此时破骨细胞脑浆亦呈强阳性表达。以后MMP—3表达有所下降，但仍高于对照组。而TIMP—1于牙齿移动3d后表达开始增强，7d后显著表达。结论：MMP—3及TIMP—1参与了正畸牙周组织改建过程，MMP—3在破骨细胞性骨吸收中起着重要作用。     

正畸牙移动压力侧牙槽骨中cathepsin K、RANKL和OPG mRNA及蛋白的表达

目的检测大鼠正畸牙移动压力侧cathepsinK、RANKL和OPGmRNA及蛋白表达变化及时间分布特点。方法选用80只6周龄SD雄性大鼠建立正畸牙移动模型,分别在加力后2d、5d、7d、10d和14d各处死16只大鼠。HE染色观察牙周组织的形态学变化。TRAP染色计数压力侧牙槽骨中的破骨细胞数量。免疫组化方法定位及相对定量检测cathepsinK、RANKL和OPG蛋白表达变化及时间分布特点。Real—timePCR检测cathepsinK、RANKL和OPGmRNA表达变化及时间分布特点。结果骨改建的最活跃期为正畸加力后的第7d。压力侧牙槽骨中的TRAP染色阳性破骨细胞计数随加力时间的增加而增加,第7d达到高峰,而后逐渐降低。压力侧牙槽骨中的cathepsinK、RANKL和OPGmRNA及蛋白的表达水平均随加力时间的增加而增加,第7d达到高峰,而后均逐渐降低。结论cathepsinK、RANKL和OPGmRNA及蛋白表达的变化规律不仅与骨改建过程一致,而且也与TRAP染色阳性破骨细胞数量的变化规律一致。cathepsinK、RANKL和OPG与正畸牙移动骨改建过程中破骨细胞的分化、形成和功能密切相关。     

增龄因素对鼠正畸牙牙周组织骨保护素及其配体表达的影响

目的:比较幼年鼠和成年鼠在正畸牙移动中牙周组织骨保护素(OPG)及其配体(OPGL)表达的不同比值,探讨增龄因素对正畸骨改建影响的分子机制。方法:制备大鼠正畸牙齿移动模型,于牙齿移动1d、3d、5d、7d、10d、14d及14d后去除正畸力1周后取材,免疫组化检测牙周组织OPG和OPGL的表达。结果:①.牙齿移动3d时,幼年鼠压力侧OPGL的表达明显增强;而成年鼠此时OPGL的表达没有幼年鼠明显。②.牙齿移动5d和7d时,幼年鼠和成年鼠OPGL的表达均成强阳性,破骨细胞多。③.牙齿移动10d、14d时,幼年鼠和成年鼠OPGL的表达逐渐减弱。④.14d时去除正畸力至21d时发现幼年鼠和成年鼠OPGL均已成弱阳性表达,幼年鼠可见部分成骨细胞。结论:在正畸力的作用下,OPGL与OPG的表达比值与年龄关系密切,增龄因素引起的牙周组织内OPGL/OPG表达变化可能是导致成年正畸特点的分子机制之一。