Effect of the number of micro- osteoperforations on the rate of tooth movement and periodontal response in mice

Abstract

본 연구의 목적은 마우스 모델에서 미세골천공시술(Micro-osteoperforation, MOP)이 치근흡수 및 교정적인 치아이동에 미치는 영향을 분석하는 것이다. 36 마리의 수컷 CD1 마우스를 MOP 수에 따라 다음과 4 개의 군으로 분류하였다: 가짜 군; 대조군(교정적인 치아이동, OTM) 군; 2MOPs (2 홀) 군; 4MOPs (4 홀) 군. 니켈-티타늄 스프링을 사용하여 상악 우측 제 1 대구치에서 상악 절치에 25 g 의 교정력을 가하였다. 14 일 간 교정력을 부여한 후 치아 이동 거리를 측정하였고 주변치조골을 미세 컴퓨터 단층 촬영(micro-computed tomography, Micro-CT)하여 골밀도(bone mineral density, BMD), 골부피(bone volume, BV), 골부분율 (bone volume fraction, BVF), 골소주수(trabecular number, Tb.N) 및 치근흡수량 (volume of root resorption, VRR)과 치근흡수면적 (area of root resorption, ARR)을 측정하였다. 또한 파골 세포의 수도 tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) activity assay 를 사용하여 평가하였다. 4MOPs 군이 대조군 (OTM) 군과 보다 치아이동 속도가 유의미하게 높았으며 BMD, BV, BVF 및 Tb.N 값이 유의하게 낮았다 (p <0.05). 4MOPs 군 (74 ± 13) 의 파골 세포 수는 대조군 (OTM) 군이 (59 ± 8)보다 유의하게 더 높게 나타났다. 4MOPs 군이 VRR 값은 (0.00061 ± 0.00021 mm3) 대조군 (OTM) (0.00049 ± 0.00027 mm3) 군과 높았으나 유의한 차이는 없었다 (p >0.05). 본 연구의 마우스 모델에서는 4MOPs 군에서 대조군과 2MOPs 군에 비해 골교체율이 증가함으로서 효과적으로 치아 이동 속도가 증가하였다. 이는 실험 14 일 뒤에 4MOP 군에서 파골세포 수가 증가하고 골밀도가 감소한 결과가 뒷받침해준다. 하지만 대조군과 실험군을 비교하였을 때 MOP 는 치근 흡수의 부피나 면적에는 영향을 미치지 않았다. This study sought to evaluate the biological effects of the number of micro-osteoperforations (MOPs) on the rate of tooth speed and the potential risk for root resorption in a mouse model. Male CD1 mice (n=36) were divided into 4 groups based on the number of MOPs, as follows: Sham group (Non-orthodontic tooth movement (OTM)); Control (OTM only group); 2MOPs (2 holes) and OTM group; and 4MOPs (4 holes) and OTM group. A force of 25 g was applied from the maxillary right first molar to the maxillary incisors using a superelastic nickel-titanium (NiTi) closed-coil spring. The tooth movement distance was measured using a Hyperscope. Micro-computed tomography (micro-CT) was performed to evaluate bone mineral density (BMD), bone volume (BV), bone volume fraction (BVF), trabecular number (Tb. N), and volume of root resorption (VRR) and area of root resorption (ARR) on the root surface. Furthermore, the number of osteoclasts was thereafter assessed using tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) staining at 14 days of consolidation. The 4MOPs group showed significantly increased (p <0.05) speed of tooth movement compared with the Control (OTM), and significantly decreased BMD, BV, BVF and Tb. N (p <0.05). The number of osteoclasts in the 4MOPs group (74 ± 13) was significantly higher than in the Control (OTM) group (59 ± 8). The VRR of the Control (OTM) group (0.00049 ± 0.00027 mm3) was less than that of the 4MOPs group (0.00061 ± 0.00021 mm3). In this mouse model, the 4MOPs group had effective acceleration of the rate of tooth movement by increased bone turnover, as evidenced by an increased number of osteoclasts and a decrease in bone density compared with the Control (OTM) and 2MOPs groups for 14 days. However, this did not affect the volume or area of root resorption compared to the 2MOPs and 4MOPs groups.