초기 교정력에 따른 치은열구액의 Interleukin-1β, Matrix metalloproteinase-8 및 Matrix metalloproteinase-9의 변화

Abstract

[한글]

교정치료에서 치조골의 개조와 함께 치아의 이동은 상호 보완적 성격을 갖는 생물학적 전기 학설과 압력-신장 학설에 근거하여 일어난다고 알려져 있다. 압력-신장 학설에 의하면 교정력을 가할 때 급성 염증반응이 일어나고, 이때 다양한 cytokine과 함께 치아 이동 시 골 흡수 및 골 생성을 억제하는 Interleukin-1β (IL-1β)가 치은 열구로 분비된다. Matrix metalloproteinase (MMP)는 기질의 단백질 분해 효소로 파골세포에 의한 골 흡수에 직접적으로 관련되지 않지만 파골세포가 골 흡수시 골양층을 제거하는 데 관여하고 있다.본 연구는 교정력을 가할 때 사람의 치은 열구로 분비되는 IL-1β, MMP-8 및 MMP-9가 시간의 변화 (0, 1, 12, 24, 72시간)와 힘의 크기 (50 gm, 100 gm) 및 위치 (상악 제1소구치 협측과 설측)의 차이에 따라 일어나는 변화 양상과 상호관계를 알아보기 위하여, 건강한 치과대학생 15명을 대상으로 가철식 교정장치를 장착하여 힘을 가한 후 치은 열구액을 filter paper strip으로 채취하고, Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA)로 정량하여 다음과 같은 결론을 얻었다.1. IL-1β는 교정력을 가한 후 0시간을 기준으로 12시간, 24시간, 72시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 나타냈다 (p<0.05). 단백질에 대한 IL-1β의 상대적 양은 0시간을 기준으로 12시간, 24시간, 72시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 나타냈다 (p<0.05). 2. MMP-8은 교정력을 가한 후 0시간을 기준으로 1시간, 24시간, 72시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 나타냈다 (p<0.05). 단백질에 대한 MMP-8의 상대적 양은 100 gm을 가한 설측에서 0시간을 기준으로 1시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 나타냈다 (p<0.05).3. MMP-9는 교정력을 가한 후 0시간을 기준으로 1시간, 24시간, 72시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 나타냈다 (p<0.05). 단백질에 대한 MMP-9의 상대적 양은 100 gm을 가한 설측에서 0시간을 기준으로 1시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 나타냈다 (p<0.05).4. IL-1β와 비교했을 때 MMP-8과 MMP-9는 서로 다른 양상을 보이고, MMP-8과 MMP-9는 유사한 양상을 나타냈으며 IL-1β보다 먼저 큰 증가를 나타냈다. 5. 압박측과 긴장측 간에 치은 열구액의 IL-1β, MMP-8 및 MMP-9 값은 통계학적으로 유의성 있는 차이를 나타내지 않았다.6. 50 gm과 100 gm의 힘을 각각 준 경우 치은 열구액의 IL-1β, MMP-8 및 MMP-9 값은 통계학적으로 유의성 있는 차이를 나타내지 않았다.본 실험을 통해 교정력을 가할 때 치은 열구에 분비되는 IL-1β는 12시간, 24시간, 72시간의 다양한 시간에서 통계학적으로 유의성 있는 증가를 보였다. 그리고 교정력을 가할 때 치은 열구에 분비되는 MMP-8과 MMP-9는 시간의 변화에 따라 유사한 양상을 보였으며 1시간에서 최대값에 대한 상대적 폭이 IL-1β보다 더 크게 나타났다.

[영문]

The basis of orthodontic treatment lies on tooth movement occurring upon application of continuous force leading to surrounding alveolar bone remodelling. The two main theories supporting this are the tooth movement upon the biological piezoelectricity and the pressure and tension factors within the periodontal ligament, and these two are mutually correlated. According to the pressure-tension theory, acute inflammation occurs upon force application releasing various cytokines to the gingival sulcus. Among them, it is important to analyze the secretion of IL-1β, which is related with tooth movement in that it inhibits bone resorption and formation. In addition, even though it is not directly related with osteoclastic bone resorption, the MMP, a protein break down enzyme, controls the osteoclast to remove the osteoid layer during initial bone resorption. Therefore, better understanding of the biology related with orthodontics can be obtained by observing the change in IL-1β, MMP-8 and MMP-9 upon tooth movement.The purpose of this study was to find out the change in IL-1β, MMP-8 and MMP-9 secretion to the gingival sulcus, upon force application depending on time (0, 1, 12, 24, 72 hours), magnitude of force (50 gm, 100 gm), and location (buccal and lingual side of upper 1st premolar). 15 healthy dental students were selected and their crevicular fluid was obtained by fliter paper strips after loading force with a removable appliance. A quantitative analysis was made by the ELSIA method and the following conclusions were obtained.1. Upon force application, statistically significant increase in the IL-1β crevicular secretion was observed as time elapsed (from 0 to 12, 24, and 72 hours) (p<0.05). The amount of IL-1β, relative to protein, also showed a statistically significant increase upon time (p<0.05). 2. Upon force application, statistically significant increase in the MMP-8 was observed at 1, 24 and 72 hours (p<0.05). The amount of MMP-8, relative to protein, showed a statistically significant increase at 1 hour, when 100 gm of force was applied to the lingual side of the upper 1st premolar (p<0.05).3. Upon force application, statistically significant increase in the MMP-9 was observed at 1, 24 and 72 hours (p<0.05). The amount of MMP-9, relative to protein, also showed a statistically significant increase at 1 hour, when 100 gm of force was applied to the lingual side of the upper 1st premolar (p<0.05).4. The IL-1β, MMP-8 and MMP-9 showed different patterns, while some similarities were found between MMP-8 and MMP-9. A great increase was found first in the MMP-8 and MMP-9.5. There was no statistically significant difference in the IL-1β, MMP-8 and MMP-9 secretion between the pressure and tension area of the upper 1st premolar. 6. There was no statistically significant difference in the IL-1β, MMP-8 and MMP-9 secretion between 50 gm and 100 gm force application at the upper 1st premolar.Upon force application, the IL-1β secretion from the gingival sulcus showed a statistically significant increase at 12, 24 and 72 hours. Also upon force application, the secretion of MMP-8 and MMP-9 showed a similar pattern as time elapsed, and at 1 hour, the relative range of the maximum amount was greater than IL-1β.