骨质疏大鼠正畸牙齿移动模型中牙根吸收的比较研究

骨质疏大鼠正畸牙齿移动模型中牙根吸收的比较研究 分类号 密级 国际十进分类号(UDC) 第四军医大学 学位 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 骨质疏松大鼠正畸牙齿移动模型中 牙根吸收的比较研究 (题名和副题名) 张 娟 (作者姓名)指导教师姓名 丁 寅 教授(主任医师)指导教师单位 第四军医大学口腔医院正畸科申请学位级别 硕士 专业名称 口腔临床医学正畸学论文提交日期 2011.04 答辩日期 2011.05论文起止时间 2009 年 11 月至 2011 年 04 月学位授予单位 第四军医大学 独 创 性 声 明 秉承学校严谨的学风与优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，不包含本人或他人已申请学位或其他用途使用过的成果。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了致谢。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。 论文作者签名: 日期: 保 护 知 识 产 权 声 明 本人完全了解第四军医大学有关保护知识产权的规定，即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属第四军医大学。本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为第四军医大学。学校可以公布论文的全部或部分内容(含电子版，保密内容除外)，可以采用影印，缩印或其他复制手段保存论文。学校有权允许论文被查阅和借阅，并在校园网上提供论文内容的浏览和下载服务。同意学校将论文加入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》，同意按《中国优秀博硕士学位论文全文数据库出版章程》规定享受相关权益。 论文作者签名: 导师签名: 日期:骨质疏松大鼠正畸牙齿移动模型中 牙根吸收的比较研究 研 究 生:张 娟 学科专业:口腔临床医学(口腔正畸学) 所在单位:第四军医大学口腔医院正畸科 导 师:丁 寅 教授(主任医师)关键词:骨质疏松;雌激素;正畸牙齿移动;牙根吸收 中国人民解放军第四军医大学 2011 年 5 月 第四军医大学硕士学位论文 目 录缩略语表 1中文摘要 3ABSTRACT 5前 言 7文献回顾 9正 文 14 1 材料 14 2 方法 16 3 结果 19 4 讨论 24小 结 27参考文献 28附 录 32个人 简历 个人简历下载免费下载简历模版总经理简历下载资料员简历下载资料员简历下载 和研究成果 34致 谢 35 第四军医大学硕士学位论文 缩略语表缩略词 英文全称 中文全称BV/TV Bone volume/Tissue volume 骨小梁体积比BMD Bone mineral density 骨密度E2 Estradiol 雌二醇EARR External apical root resorption 根尖外吸收Hu 值 Hounsfield unit 吸收系数HE 染色 Hematoxylin-eosin staining 苏木精-伊红染色 显微计算机X射线断Micro-CT Micro computed tomography 层扫描MMP-13 Matrix metalloproteinase-13 基质金属蛋白酶-13OB Osteoblast 成骨细胞OC Osteoclasts 破骨细胞OVX Ovariectomized 去势手术OVXE Ovariectomized and estrogen supplied 去势后补充雌激素PMOP Postmenopausal osteoporosis 绝经后骨质疏松PDL Periodontal ligament 牙周膜RIA Radioimmunoassay 放射免疫法SHAM Sham-ovariectomized 假去势手术SPF Specific pathogen free 无特定病原体 -1- 第四军医大学硕士学位论文Tb.N Trabecular number 骨小梁数目Tb.Sp Trabecular spacing 骨小梁分离度Tb.T Trabecular thickness 骨小梁厚度TNF-α Tumor necrosis factor α 肿瘤坏死因子α -2- 第四军医大学硕士学位论文 骨质疏松大鼠正畸牙齿移动模型中 牙根吸收的比较研究 硕士研究生 :张娟 导 师 :丁 寅 教授 第四军医大学口腔医院正畸科，西安 710032 中文摘要 正畸牙移动过程中，牙根吸收的机制与骨吸收基本类似，产生根吸收的破牙细胞odontoclast与产生骨吸收的破骨细胞Osteoclast OC具有相似的生物学特性。研究表 明，雌激素对破骨细胞有抑制作用，雌激素缺乏会加速牙槽骨吸收。本实验旨在通 过建立大鼠骨质疏松模型，体内雌激素水平下降情况下，观察正畸力作用于牙齿后， 牙根吸收的程度是否会产生变化，以及根吸收陷窝附近的相关因子表达情况，初步 探讨雌激素水平与牙根吸收的关系，为明确正畸牙齿移动过程中牙根吸收的发生机 制提供帮助。 45 只两月龄雌性 SD 大鼠随机分为三组，每组 15 只，分别接受卵 巢切除术，卵巢切除术后补充雌激素和假卵巢切除术处理，通过观察各组大鼠间的 体重差别，Micro CT 测量骨密度差异，取血经放免法测定雌二醇水平对其进行鉴定 后，三组大鼠均在上颌第一磨牙和切牙之间安置拉簧，力值 80g，分别于加力后的 第 5 天，第 10 天和第 14 天各组处死五只大鼠，取上颌第一磨牙处标本制作切片， HE 染色和 TNF-α ，MMP-13 免疫组化 -3- 第四军医大学硕士学位论文染色，并 于处死前取血，用放射免疫法测定体内雌激素水平，从而分析牙根吸收与雌激素水 平是否有关联，并观察记录牙根吸收切片上，TNF-α ，MMP-13 的表达和分布情况。 经过 OVX 手术处理后三个月，三组大鼠的外观上出现差异，体重差别也逐渐增大， OVX 组和 OVXE 组毛色发黄，毛质粗糙，体重明显高于SHAM 组;经 Micro CT 扫描大鼠胫骨干骺端以及上颌骨第一磨牙区的骨密度，参数显示:OVX 组和 OVXE 组的胫骨骨密度显著低于 SHAM 组，而上颌骨骨密度三组间无显著差异;血清雌 二醇水平在三组大鼠中的含量表现为:SHAM 组明显高于 OVXE 组和 OVX 组， 而 OVXE 组略高于OVX 组;各组标本均可在上颌第一磨牙牙根区域观察到牙根吸 收现象，而且在骨质疏松组更普遍，程度也更严重，另:未加力的上颌第二磨牙牙 根处也偶尔可观察到散在吸收陷窝，可能与大鼠的牙根生理性吸收有关。 骨质疏松 时，正畸牙根吸收具有更大的风险性，体内雌激素水平的高低是影响正畸牙移动时， 牙根吸收的一个重要因素。关键词:骨质疏松;雌激素;牙齿移动;牙根吸收 -4- 第 四军医大学硕士学位论文 Comparative Research of tooth root resorption in the process of orthodontic teeth movement in ovariectomized rats Candidate for master: Zhang Juan Supervisor: Ding Yin Department of orthodontics School of stomatology Fourth Military Medical University Xi’an 710032 China AbstractObjective: During orthodontic tooth movement the mechanism of rootresorption and alveolar bone resorption are essentially similar. The odontoclastwhich result in root resorption has similar biological properties with theosteoclast OC which cause alveolar bone resorption. Studies have shown thatestrogen can inhibit osteoclast estrogen deficiency accelerated alveolar boneloss. This study aims to establish an animal model in rats of osteoporosis: Theinternal environment of estrogen level decreasing，we observe whether the rootresorption degree would be influenced under the same orthodontic force andthe expression situation of factors related to root resorption. Preliminarydiscuss the relationship of estrogen level and root resorption. Offer help toexplain the mechanism of tooth root resorption during orthodontic toothmovement. Method: Forty five 2 month-old female SD rats were dividedrandomly into three groups 15 rats per group osteoporosis estrogen and -5- 第四 军医大学硕士学位论文control. When osterporosis is established(Micro CT measured the parameterfor shin bone to verify the model) each group was placed a coil springbetween the upper first molar and upper incisors with forces of 80 gram. Everyfive rats were killed on the fifth day the tenth day and the fourteenth day ineach group respectively and the specimens were taken at the root area of upperfirst molar. In addition blood 4ml were collected through abdominalaortabefore execution and placed on 4? for 1 hour. After centrifugation theplasma was analyzed for estrogen by RIA. Hematoxylin and eosin staining wasperformed to observe the histological changes of the roots. Result: Threemonths after surgery three groups of rat vary from each other apparently inweight bone density and the estrogen level in blood. The weight of the OVXand OVXE group is higher than that of the SHAM group. The shin bonedensity of the SHAM group is higher than that of the OVX and OVXE group.The estrogen in blood in the SHAM group is higher than that in the OVX andOVXE group. Root resorption was commonly observed in every group. Theprevalence of EARR rose significantly in the osteoporosis group as well asinctrement of root resorption. Conclusion:It was of more risk of orthodonticteeth root resorption in osteoporosis patients. The estrogen level in blood wasone of the important factors which could influence root resorption duringorthodontic treatment.Key words : Root resorption Estrogen Osteoporosis Orthodontic teethmovement -6- 第四军 医大学硕士学位论文 前 言 正畸治疗过程中，临床上常见出现移动牙齿的牙根吸 收，而1.8-5大于5 mm的根尖丧失会严重影响牙齿的活力和稳定以及错的矫治12，该 现象受到了广泛关注，但其确切发病机制，病因尚无统一观点。 正畸牙移动过程中， 牙根吸收的机制与骨吸收基本类似，产生根吸收的破牙细胞与产生骨吸收的破骨细 胞具有相似的生物学特性，二者均来源于造血器官骨髓，也有许多类似的结构。雌 激素对破骨细胞有抑制作用，雌激素缺乏会导致牙槽骨代谢失衡，加速牙槽骨吸收， 牙骨质与牙槽骨的生物结构相似，前者结构致密，抵抗吸收的能力较强，但在雌激 素缺乏条件下的牙骨质吸收情况，国内外至今未见报道。 牙根吸收是局限在牙周膜 区的凝固性炎症过程3，该过程中，有一些重要的细胞因子在同型和异型细胞间维持 着一个复杂的网络，在牙根吸收机制中具有重要?牡骺刈饔茫涸 醒д咧な?TNF-α 作用于破牙骨质细胞，抑制 TNF-α 的活性可抑制根吸收的发生;而 MMP-13 是胶 原酶的一种，在各种组织的细胞外基质的降解过程中都发挥了重要作用。 Peeters-Joris4的研究证实了与其他 MMPs 相比，MMP-13 在骨基质降解过程中起了 重要的作用。它由成骨细胞分泌释放，能够降解破坏根表面有机质中的胶原纤维， 并激活其他 MMPs，协同作用使有机质层下的矿物质成份暴露;同时还能诱导破骨 细胞分化和活化，从而最终导致根面的破骨性吸收。因此，胶原酶 3(MMP-13) 在牙根吸收过程中作为蛋白质分解酶可能发挥重要作用。 本实验通过去势法建立大 鼠骨质疏松模型，模拟正畸牙齿移动原理建立大鼠正畸牙齿移动模型，观察比较不 同雌激素水平状态下的牙根吸收程度及差异，来探讨机体雌激素水平与正畸牙根吸 收之间的关系，并通过TNF-α 和 -7- 第四军医大学硕士学位论文MMP-13的免疫组 化染色来观察在牙根吸收组织中，以上两种因子的表达特点，为进一步明确牙根吸 收的机制提供帮助。 -8- 第四军医大学硕士学位论文 文献回顾一、 牙根吸收1. 正 畸牙齿移动过程中牙根吸收的发生状况 牙根吸收是牙骨质或牙本质丧失的病理或 生理过程5，也是正畸治疗常见的并发症之一，Harry等6 认为几乎所有的正畸患者 都存在某种程度的牙根吸收，大量研究证实其发生率在20-1007 其主要危害在于使 牙齿冠根比例减小，稳定性降低，进行性的根吸收可导致牙齿松动甚至脱落。大部 分关于根吸收与正畸治疗关系的研究表明，根吸收的产生可能涉及许多因素，如患 者的年龄、性别、营养状况、矫治力大小、矫治器类型、矫治方法及疗程等。但迄 今人们尚不清楚其真正的发病机制，这就使正畸医生在治疗前不能对预后做出准确 的预测，或因根吸收不能达到预期的治疗效果，甚至引起医疗纠纷。2. 牙根吸收的 组织改变 牙骨质与骨相似，约含50的羟磷灰石，其余为胶原蛋白和非胶原蛋白等有机物，胶原蛋白有I、III型胶原，其中III型胶原见于根尖部牙骨质8;非胶原蛋白包括骨涎蛋白、纤连蛋白、骨钙素、蛋白多糖等。牙骨质是一种相当独立的组织，不涉及该代谢的平衡过程，但也会发生类似骨组织的改变9。 正畸力作用于牙齿后，虽然牙骨质与牙槽骨的生物结构相似，但前者结构致密，抵抗吸收的能力较后者强，因此，通常牙槽骨发生吸收，牙齿移动。正畸过程中的牙根吸收是由于力的压迫使牙周膜产生透明样变，并累及根面，当破骨细胞穿过牙根表面层层排列的细胞裂隙或矿物质层与基质表面重合，或者前期牙骨质被机械性破坏剥脱，破骨细胞就有机会与牙骨质直接接触， -9- 第四军医大学硕士学位论文根面透明样变区的无细胞组织中产生牙骨质吸收陷窝，发生潜掘性根吸收。牙根吸收由破牙骨质细胞与体内各种调解因子协同完成，其机制与骨吸收类似，由与破骨细胞形态相仿、细胞活性和功能特性相似的破牙骨质细胞承担主要的吸收牙骨质功能，包括两种生物学过程:酸化和有机基质的降解过程。当牙骨质因力而发生破坏和脱落时，破牙骨质细胞形成细胞层覆盖在硬组织上进行破骨活动，破牙细胞既能脱矿，它产生的半胱胺酸酶、明胶酶如基质金属蛋白酶(Matrix metalloproteinase MMP)又能溶解牙骨质中的非钙化有机质10，引起牙根吸收。3. 与牙根吸收相关的因素 近年来，许多药物被认为与牙根吸收相关，目前已证实前列腺素能明显加速牙移动，同时也可引起牙根吸收的增加11，Christiansen12认为甲状腺素或者提高了牙骨质的吸收改建率(碱性磷酸酶水平升高)，因而在加快牙齿移动的同时，间接降低了炎性牙根吸收。极低剂量的甲状腺素可将进行牙移动实验小鼠的牙根吸收减少5013。有研究 证明 住所证明下载场所使用证明下载诊断证明下载住所证明下载爱问住所证明下载爱问 甲状旁腺素能引起牙周膜内破骨细胞和前破骨细胞数目增多，从而加速牙槽骨及牙根的吸收14。二磷酸盐可有效抑制骨吸收，但对牙根吸收的作用却存在不同看法，Alatli15认为二磷酸盐可诱导牙骨质表层的改变，抑制无细胞牙骨质的形成，延缓细胞牙骨质的沉积，从而增大牙根吸收的易感性。肾上腺糖皮质激素对牙根吸收的作用于其使用剂量有关:高剂量(15mg/kg)皮质激素使实验小鼠牙根吸收增加;低剂量(1mg/kg)减少牙根吸收16。学者们认为这可能与糖皮质激素队骨的双向调节作用有关，即生理浓度增强成骨细胞作用，长时间超过生理浓度则抑制骨形成促进骨破坏。 3.1 基质金属蛋白酶Matrix MetalloproteinaseMMP -10- 第四军医大学硕士学位论文 MMP是一组结构及功能同源的蛋白酶超基因家族，是不同基因的产物，在自然进化过程中及其保守。属于锌金属蛋白酶族，对细胞基质的降解起着主导作用，已证实MMP在机体各种组织的发育和修复、肿瘤发生发展、炎症反应等过程中发挥着重要作用，迄今已发现和纯化的MMP至少有22种17。他们具有共同的基本结构和生物化学特征:1蛋白酶以酶原形式分泌到细胞外基质Extracellular matrix ECM中;2催化机制依赖于含锌离子的活化中心，钙对其活性及稳定性起一定作用;3胶原酶在cDNA序列结构上显示同源性;4体内存在天然激活剂和抑制剂，因此可被特异性蛋白酶抑制物及螯合剂所抑制;5至少能够水解一种ECM成分。 胶原纤维的分解断裂是牙根吸收的一个关键因素18，MMP及TIMP与牙周组织中胶原纤维的改建有关，在牙根吸收中发挥作用。成人牙周膜成纤维细胞能产生MMP和TIMP，在牙根吸收前，牙周膜组织的降解可能与局部MMP增加及TIMPs产生减少有关19 。 MMP-13是胶原酶的一种，又称胶原酶-3或骨型胶原酶，属于间质胶原酶类，在各种组织的细胞外基质降解过程中发挥重要作用。Peeters-Joris20的研究证实了与其他MMPs相 比，MMP-13在骨基质降解过程中发挥了更为重要的作用。牙根吸收与骨吸收有一定的可比性，破牙细胞和破骨细胞形态相似，且成牙骨质细胞、牙骨质细胞与成骨细胞、骨细胞在功能上几乎是同一的21。 4. 大鼠正畸性牙齿移动模型 牵引大鼠第一磨牙向近中移动作为牙移动模型最早是由Waldo提出的22 。Ren等23学者根据以往的研究表明，大鼠的加力周期为14天。自20世纪80年代以来，King等24学者采用NiTi拉簧，以切牙为支抗，牵引磨牙向近中倾斜移动，力量柔和、持久，可精确控制牵引力的大小。因此，本实验在骨质疏 -11- 第四军医大学硕士学位论文松模型建立成功以后，用螺旋拉簧牵引大鼠上颌第一磨牙建立牙根吸收的动物模型，研究一个加力周期内不同组别之间的牙根吸收情况。在以往的文献中，近中移动上颌第一磨牙的模型力值大小不一，对20-50g的力采用得最多，由于人的磨牙大小是大鼠的50倍，故Ren等认为20g或小于20g的力是近中移动磨牙的理想值，但20g力值不能引起拉簧有效拉伸，且根据罗玲等25的研究表明，选择40g，60g和80g值模拟轻、中、重力引起的牙根吸收情况，在相同加力时间(14天)情况下，80g力值的组别牙根吸收情况最多见，曾有研究表明，重力可以造成速度更快、程度更重的牙根吸收。因此本实验为了研究不同雌激素水平条件下的牙根吸收差异，故选择各组大鼠均加力80g，以确保各组.