偏侧咀嚼对大鼠正畸牙移动速率影响的研究

　　作者：林立， 林 斌， 梁甲兴 作者单位：福建医科大学 附属协和医院口腔科，福州 350001

　　【摘要】 目的 建立偏侧咀嚼大鼠模型，研究偏侧咀嚼对正畸牙移动速率的影响及其牙周组织改变特征。 方法 SD大鼠20只，随机分配为实验组与对照组。建立偏侧咀嚼大鼠模型。在2组大鼠上颌切牙和第一磨牙间放置镍钛拉簧产生50 g正畸力，近中移动磨牙，于加力后第14天处死动物，测量比较2组大鼠上颌第一磨牙近中移动的距离并通过嗜伊红染色观察大鼠上颌第一磨牙牙周组织的形态学变化。 结果 实验组代偿性咀嚼增强侧磨牙移动速率小于对照组(P<0.01)，牙周组织形态变化与对照组相近;失咬合侧磨牙移动速率明显大于对照组(P<0.01)，牙周组织形态变化较显著，偏侧咀嚼对正畸牙移动速率有影响。 结论 偏侧咀嚼影响正畸牙移动速率，代偿性咀嚼增强侧牙移动速率受咬合力增强影响而减慢，失咬合侧牙移动速率受咬合力减弱影响而加快。

　　【关键词】 牙移动; 咀嚼; 咬合力;疾病模型，动物

　　正畸牙移动的实质是通过矫正器机械力作用于牙齿，经由牙周组织的生物学反应，最终产生牙齿生理性移位。这种正畸治疗性牙移动过程始终处于咀嚼功能活动环境之中，并同时将生理性咀嚼力和矫治力以不同方式共同作用于牙周系统，使牙齿得以在正常生理过程不中断的条件下实现正畸性移动。可见，咀嚼功能的改变必然对牙齿的正畸性移动产生不同程度的影响。偏侧咀嚼是临床上较为常见的一种咀嚼功能异常。本实验通过建立动物模型，观察偏侧咀嚼与正畸牙移动二者之间的关系。

　　1 材料和方法

　　1.1 实验对象 雄性SD大鼠20只，6～8周龄，(250±12)g[福建医科大学实验动物中心提供，许可证号SCXK(闽)20040002号]。按随机等量分配为实验组(A组)与对照组(B组)，每组各10只。

　　1.2 方法

　　1.2.1 偏侧咀嚼动物模型建立 参照文献[1]将A组大鼠在腹腔注射麻醉下拔除其右下颌(D区)全部磨牙，用持针器夹碎牙冠，去除残根，使右上颌(A区)磨牙因丧失对颌牙，所受牙咬合力减小，左侧牙列不进行拔牙处理，使其左上颌(B区)磨牙咀嚼代偿性增强。B组未拔牙处理，可正常咀嚼。

　　1.2.2 加力实验动物模型建立 将一根长5 mm镍钛拉簧(杭州新亚公司)用0.20 mm正畸结扎钢丝固定于左上颌第一磨牙与同侧切牙间，初始力值为50 g[1],弹簧测力计(4 oz，美国TP公司)测力，力的方向平行于鼠上颌平面，同时与上颌切牙第一磨牙连线平行。同法于同一只大鼠右上颌第一磨牙与右侧切牙间安装加力装置。实验过程中严密监控大鼠矫治器，若有损坏或脱落及时修理安装(图1)。

　　1.2.3 牙齿移动距离测量 取一段长8 mm的拔髓针针尖部，近龈缘处插入腭黏膜，抵骨面后沿腭骨舌面至拔髓针末端到达上颌第一磨牙近中处。拔髓针方向与上颌切牙上颌第一磨牙连线平行[1]。于加力当天将实验组、对照组大鼠腹腔注射麻醉后俯卧于X线摄影台上，由水平仪确保X线摄影台台面水平。拍摄时，X线垂直进入标本，每次拍摄前需校正标本、X线球管(日本DP8牙科X光机)、胶片三者间关系，以确保拍摄可靠性与可比性。于第14天处死动物后重复以上操作。X线片均由一名经验丰富的技师严格按照投照标准拍摄。

　　1.2.4 标志点的设定及牙移动距离的确定 设点将头颅X线片以1∶1的比率和300 dpi的分辨率扫描，输入电脑，Imageplus5.0生物学分析软件测量分析，分别标记拔髓针近中端的顶点A及拔髓针远中端点B(双侧AB长均为8 mm)、上颌第一磨牙颈部近中顶点C和C’，同侧切牙颈部远中顶点D和D’(图2)，测量AB、CD、C’D’间距离，每个值均测量3次，取均值，依据如下公式确定牙实际移动距离。所有操作均由一人独立完成。

　　lCD实际=lCD×8 /lAB

　　l牙实际移动=l牙移动后-l牙移动前

　　图2 牙移动距离的测定

　　Fig 2 The measurement of teeth movement

　　1.2.5 组织学标本的制备 于第14天处死各组大鼠。取带有双侧上颌第一磨牙及其牙槽骨的组织块，放入10%福尔马林液(pH 7.4)固定24 h;10%EDTA脱钙4周，每3 d更换1次新液;脱水、常规石蜡包埋;每个标本按平行于牙长轴方向做近远中向连续组织切片，片厚5 μm;常规HE染色。取可见上颌第一磨牙近中根的组织切片，光镜观察各组大鼠牙周组织牙周膜间隙宽度，牙周膜纤维排列情况，牙周膜组织中血管的变化，破骨细胞与成骨细胞的分布与生成，牙周组织中的透明性变，以及新骨形成的情况等。

　　1.3 统计学处理 SPSS 13.0统计学软件对数据进行Student’ t检验及方差分析。

　　2 结 果

　　2.1 各组大鼠牙移动距离 实验组大鼠加力14 d后牙移动距离左右侧分别为(0.394 1±0.001 1)mm、(0.737 3±0.001 9)mm,对照组大鼠牙移动距离左右侧分别为(0.444 0±0.000 5)mm、(0.449 4±0.000 4)mm。

　　2.2 各组大鼠牙移动情况间比较 结果见表1，2。从表1可见:校正模型方差分析F值为248.488(P<0.001)，说明所用的模型具有统计学意义，可用来继续判断模型中系数有无统计学意义。进一步对各组移动距离的方差分析结果表明，对照组与实验组比较，大鼠左右侧牙移动与有差别。从表2可见:对照组大鼠左右侧牙(正常咀嚼)移动之间差别无统计学意义(P=0.980);实验组大鼠左侧(代偿性咀嚼增强侧)牙移动量小于对照组大鼠左、右侧牙移动量，2者间差别具有显著性统计学意义(P<0.01);实验组大鼠右侧(失咬合侧)牙移动量大于对照组大鼠左右侧及实验组大鼠左侧牙移动量，两者间差别具有显著性统计学意义(P<0.01)。表1 不同咀嚼状态下牙移动距离方差分析表2 不同咀嚼状态下牙移动距离测量方差分析

　　2.3 组织学观察 加力14 d后，对照组B大鼠牙周组织呈现压力侧牙周膜间隙小于张力侧，牙周膜纤维排列与受力方向一致并呈现较规则致密影像，被压扁的血管内见红细胞，靠近牙冠的牙槽骨吸收明显，靠近牙根部仍有较厚骨壁，骨表面陷窝内有大量破骨细胞存在;张力侧牙槽骨表面新骨沉积增厚，新形成骨小梁表面见大量成骨细胞。实验组A大鼠代偿性咀嚼增强侧上颌第一磨牙牙周组织形态学与对照组相近，但组织结构较对照组致密，牙周膜宽度较宽。实验组A大鼠失咬合侧上颌第一磨牙牙周组织切片则呈现牙周膜结构稀疏，纤维、细胞排列明显紊乱，细胞数量减少，牙根向近中倾斜程度大于其它两组，牙槽骨骨皮质变薄，骨髓腔增宽，骨组织疏松。近中骨壁凹凸不平程度加重，牙周组织出现萎缩破坏倾向(图3)。A：对照组;B：代偿性咀嚼增强组;C：失咬合组.

　　3 讨 论

　　3.1 咀嚼增强侧牙移动速率的变化 以往研究表明正畸牙移动是以机械力作用下的牙周组织改建为基础的，具体可表现为正畸力作用下牙周组织细胞外基质的降解与合成[2]。本研究结果发现，代偿性咀嚼功能增强侧牙移动速率小于正常咬合状态下牙移动速率，与以下几个方面原因相关:(1)由于咀嚼增强侧磨牙的功能负荷显著增大,牙周膜(PDL)所受力也相应增加,而这种过大的力抑制了Ⅰ型胶原mRNA的表达，从而抑制了I型胶原纤维生成，减缓了正畸牙移动过程中该侧牙周组织的改建，最终导致咀嚼增强侧牙齿移动速率减慢[3]。(2)由于过大的咬合力促进牙周膜细胞向成骨细胞分化[4]，成骨细胞数量增多、功能活跃，成骨活动大于破骨活动，从而减少了牙齿的移动。(3)从组织学上看，代偿性增强侧牙周膜宽度较对照组宽，代偿性增强的咬合力引起牙周膜的代偿性增宽[5]，这种情况部分缓冲了矫治力，牙周膜形变较正常情况下小，因而引起的位移也小。

　　3.2 失咬合侧牙移动速率的变化 本组实验失咬合侧牙移动速率明显大于正常咬合状态下。可能是由于失咬合状态下，PDL缺少了原有的咬合力刺激，PDL组织有发生废用性萎缩的倾向，使失咬合侧上颌第一磨牙牙槽骨骨密度低于咀嚼增强侧，因而牙移动速率较快。在没有正畸力等方向力的作用下，大鼠磨牙的生理性牙移动的方向为远颊牙合向[1]，因而还可能是由于缺少咬合力的远中向分力干扰作用使失咬合状态下，压力侧的牙槽骨较其它咬合状态下承受更大的矫治压力，持续的机械压力可能增加前列腺素(PGE)的合成量[6]，PGE可促进破骨细胞活动;同时，已有实验表明在咬合力减弱后，近中侧(压力侧)骨壁成骨细胞的细胞核扁平，处于不活跃的功能状态;压力侧破骨活动大于成骨活动，从而加快了牙齿的移动[7]。

　　3.3 生理性牙移动对正畸牙移动速率的影响 从空间力系统分析力，牙齿移动是处于三维空间内的移动(图4)。建立一个空间坐标系，即同牙长轴的坐标轴视为Y轴，与牙近远中方向相同的坐标轴视为X轴，同牙颊舌方向的坐标轴视为Z轴，牙长轴与近远中面称为XY平面，牙长轴与颊舌向平面称为YZ平面，近远中与颊舌向面称为XZ平面。由于大鼠磨牙的生理性牙移动的方向为远颊牙合向，上颌磨牙所受的牙合力分别投影到三个平面，其中XY平面有一个向远中方向的分力，这个分力与拉上颌第一磨牙向近中的力相反，阻碍上颌第一磨牙向近中的移动。牙在行使咀嚼功能过程中，咀嚼侧咬合而非咀嚼侧无咬合接触，偏侧咀嚼使咬合增强侧咀嚼接触时间长于非咀嚼侧[7]，因而代偿性咀嚼增强侧牙受远中方向阻力作用的时间明显长于失咬合侧。在本实验中，由于牙齿所承受的咬合阻力不同，代偿性咀嚼增强、正常咀嚼及失咬合三种咬合状态下，其移动速率也互不相同，分别为代偿性咀嚼功能增强状态下牙齿移动速率<正常咀嚼状态<失咬合状态。

　　研究表明，咬合力减弱后，PDL牙周膜发生组织萎缩和结构紊乱，这一现象在咬合力减弱一周后就已开始[8]。本实验结果也看到失咬合侧PDL组织所发生的萎缩破坏倾向，但与此相反，咀嚼增强组与正常咬合力组相比，未发生较大的改变。有学者研究发现，生理状态下牙槽骨壁吸收侧、沉积侧的差别是以正常咬合力为基础的，咬合力减弱后，双侧牙周膜力学状态逐渐趋于一致，组织形态学也逐渐接近[7]。可见，咬合力对牙周组织的刺激在牙周组织维持其正常形态的过程中具有重要作用。失咬合侧牙周膜结构的紊乱及萎缩倾向，表明失去咬合使该侧牙周组织健康度下降，牙周组织出现退行性组织学改变，最终导致牙齿的非生理移动。

　　3.4 组织形态学变化与牙移动速率之间的关系 正畸牙移动实质是牙槽骨的改建结果，牙槽骨改建是一个由破骨和成骨共同调控的动态过程，是从骨吸收开始而后骨形成。本研究中大鼠咀嚼压力增强侧牙周组织形态学与对照组相近，但组织结构较对照组致密，牙周膜宽度较宽，在正畸力和咀嚼压力双重作用下，诱发了牙槽骨的改建，破骨过程伴随着成骨过程的增强，由于成骨作用较破骨更明显而出现成骨现象妨碍大鼠牙的正畸移动。咬合力减弱时引起牙周组织发生退行性变，牙周膜结构紊乱、破骨细胞增多，出现骨吸收陷窝，牙槽骨吸收明显，较正常咬合接触牙对矫治力抵抗性差，牙齿移动骨组织改建率低因此加速正畸牙移动速度。以上结果说明牙周组织改建过程中结构和功能一致。

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