Analyse der Resorptionsbildungsgeschwindigkeit des menschlichen Alveolarknochens in organotypischer Kultur,entnommen vor und während der Durchführung einer Zahnbewegung

Zusammenfassung 1. Die Erneuerungsrate des Alveolarknochens, der etwa von 11- bis 13jährigen Knaben entnommen wurde, wurde quantitativ erfaßt durch: a) eine histomorphometrische Analyse der Osteoblasten, des Osteoids der mineralisiertén Matrix, der Osteoklasteh, der mononukleären knochenresorbierenden Zellen, der Howshipschen Lakunen usw. b) das Studium der⁴⁵Ca-Aufnahme in organotypischer Kultur (Geschwindigkeit der Knochenmineralisation), der alkalischen Phosphataseaktivität (Knochenneubildungsrate) und der sauren Phenylphosphataseaktivität (Intensität der Vorgänge, die an Knochenresorption gebunden sind).2. Die Neubildungsrate des Alveolarknochens nach Extraktionen der ersten Prämolaren im Unterkiefer ist in Fällen mit anteriorer Wachstumsrotation größer als bei denen mit posteriorer Wachstumsrichtung der Mandibula. Die statistische Auswertung zeigte einen hoch signifikanten Unterschied. Die Resorptionsrate des Alveolarknochens ist in Fällen mit anteriorer Wachstumsrichtung geringgradig erhöht im Vergleich zu den Fällen mit posteriorer Wachstumsrichtung. Dieser Unterschied ist aber statistisch nicht signifikant (sondern nur eine Tendenz anzeigend).3. Die Auswertung der Einzelfälle zeigt, daß die Wachstumsrate des Kondylenknorpels als Antwort auf eine orthopädische oder orthodontische Stimulation hin mit der Neubildungsrate des Alveolarknochens der Mandibula eine größere und getreuere Korrelation aufweist als mit den verschiedenen, unterschiedlich ausgeprägten Wachstumsrotationen.4. Die Knochenneubildungs- und die Resorptionsgeschwindigkeit sind beide beim Alveolarknochen, der zwischen dem 1. April und 1. Juli entnommen wurde, signifikant höher als beim Alveolarknochen, der zwischen dem 15. Oktober und 15. Januar entnommen wurde.5. Die Erhöhung der Resorptionsrate als Antwort auf eine orthodontische Kraft ist auch bedingt durch die Ankunft von mehr- oder einkernigen Zellen, dieaußerhalb des Knochens gebildet wurden (vom Typ der zirkulierenden Monozyten). Da knochenresorbierende Zellen von außerhalb des Knochens zugeführt werden, soll man in der Orthodontie leichte Kräfte (und nicht starke), intermittierende und unterbrochene (und nicht kontinuierliche) Kräfte anwenden: also Kräfte, die die lokale Blutzirkulation nur wenig stören.6. Die Zunahme der Wachstumsrate des Alveolarknochens als Antwort auf eine orthodontische Therapie bedingt notwendigerweise eine Beteiligung von Osteoblastenvorläufern, die ihren Ursprungaußerhalb des Knochens haben. Tatsächlich ist die Zunahme der Zellteilung bei den Präosteoblasten nicht groß genug, um die starke Zunahme der Osteoblastenanzahl im ganzen zu erklären.7. Bei Bewegung eines Zahnes unter physiologischen Bedingungen hat sich weniger die Knochenresorptions- als die Knochenneubildungsrate alslimitierender Faktor herausgestellt.

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Summary 1. The alveolar bone removed during tooth extraction in eleven to thirteen year old boys was quantitatively evaluated in the following manner: a) Histomorphometric analysis of osteoblasts, osteoid, mineralized matrix, osteoclasts, mononuclear bone-resorbing cells, Howship lacunae, etc. b) In organ culture by uptake of⁴⁵Ca (bone mineralization rate), by alkaline phosphatase activity (bone formation rate) and by acid phenylphosphatase activity (bone resorption phenomena intensity).2. The formation rate of alveolar bone adjacent to the mandibular first premolar was greater in cases of anterior mandibular growth rotation than in posterior rotation. This difference was of high statistical significance. The resorption rate appeared to be only slightly greater in the anterior than in the posterior rotation cases. Although the difference did not achieve statistical significance, it was in the indicative range.3. A case by case analysis revealed that increased condylar cartilage growth rate induced by orthopedic means is better correlated with the mandibular alveolar bone formation rate than with the direction or magnitude of the growth rotation.4. Bone formation and resorption rates were both greater to a highly significant degree when alveolar bone was removed between the first day of April and the first day of July than when it was taken between the fifteenth day of October and the fifteenth day of January.5. The increased alveolar bone resorption rate produced orthodontically involves multinuclear and mononuclear cells ofextrinsic origin (circulating monocyte-type cells). This extrinsic contribution of bone resorption cell precursors might account for the effectiveness of light over heavy and intermittent over continuous forces in tooth movement, since light and intermittent forces have a less adverse effect on local circulatory conditions.6. The increased alveolar bone formation rate resulting from the orthodontically produced tooth movement, certainly involves osteoblast precursors ofextrinsic origin. Indeed, the observed acceleration of preosteoblasts division rate doesnot give reckoning, at least not in totality, for the increase in osteoblasts number.7. In the orthodontically induced tooth movement, the alveolar boneformation rate rather than the alveolar bone resorption rate appears to be thelimiting factor when the physiological conditions are respected.

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Résumé 1. Le renouvellement de l'os alvéolaire, prélevé chez des garçons âgés de 11 à 13ans, a été évalué quantitativement par: a) l'analyse histomorphométrique des ostéoblastes, de l'ostéoide de la matrice minéralisée, des ostéoclastes, des cellules mononucléées ostéorésorptives, des lacunes de Howship, etc.; b) l'étude, en culture organotypique, de l'incorporation de Ca⁴⁵ (vitesse de minéralisation osseuse), par l'activité phosphatasique alcaline (vitesse de formation osseuse) et par l'activité phénylphosphatasique acide (intensité des processus liés à la résorption osseuse).2. La vitesse deformation de l'os alvéolaire prélevé au cours de l'extraction de la première prémolaire mandibulaire est plus élevée dans les cas des «rotation de croissance» antérieure de la mandibule que dans les cas de «rotation de croissance» postérieure. L'analyse statistique a montré que cette différence est hautement significative. La vitesse de résorption de l'os alvéolaire est légèrement plus élevée dans les cas de «rotation de croissance» antérieure que dans les cas de «rotation de croissance» postérieure; mais cette différence ne s'est pas montrée statistiquement significative (elle n'est qu'«indicative»).3. L'examen des cas individuels montre que l'accélération de la croissance du cartilage condylien en réponse à une stimulation orthopédique ou orthodontique, présente une corrélation plus élevée et plus fidèle avec le taux de néoformation d'os alvéolaire de la mandibule qu'avec la variété et le degré de «rotation de croissance».4. La vitesse de formation et la vitesse de résorption sont, toutes les deux, significativement plus élevées dans l'os alvéolaire prélevé entre le ler avril et le ler juillet que dans celui prélevé entre le 15 octobre et le 15 janvier.5. L'augmentation de la vitesse de résorption osseuse en réponse à une stimulation orthodontique implique l'arrivée de cellules multinucléées ou mononucléées d'origineextrinsèque (type monocytes circulants). L'origine extrinsèque de cellules ostéorésorptives permet de mieux comprendre pourquoi on a intérêt, en orthodontie, d'applinquer des forces légères (et non fortes) et intermittentes et itératives (et non continues): en effet de telles forces compromettent moins les conditions de la circulation locale.6. L'augmentation de la vitesse de formation de l'os alvéolaire, en réponse à une thérapeutique orthodontique, implique nécessairement des précurseurs d'ostéoblastes d'origineextrinsèque. En effet, l'accélération des divisions préostéoblastiques n'estpas suffisante pour rendre compte, en totalité, de l'augmentation du nombre d'ostéoblastes.7. Lors du déplacement d'une dent dans le respect des contraintes physiologiques, c'est moins la vitesse de résorption que la vitesse denéoformation de l'os alvéolaire qui est apparue comme le facteurlimitant.