渐进性咬合紊乱对大鼠颞下颌关节的影响

作者：孙磊　王美青　刘晓东 于世宾

         【关键词】  颞下颌关节

　　［摘要］  目的：探讨渐进性咬合紊乱对大鼠颞下颌关节的影响。方法：9只成年雄性SD大鼠，随机分为实验组（3只），操作对照组（3只）和空白对照组（3只）。实验组大鼠左侧上颌第一、第二磨牙间及右侧下颌第一、第二磨牙间分别嵌入正畸用皮圈推第一磨牙向近中，造成磨牙尖窝接触不吻合的渐进性咬合紊乱。术后6周取双侧颞下颌关节作HE染色观察。结果：操作对照组与空白对照组间未见差异，实验组与对照组相比髁突软骨中部增厚，后部变薄（P<0.05）；关节盘中带和后带均明显变薄（P<0.05）；实验组中部和后部软骨下骨小梁变得明显垂直于髁突表面排列。结论：渐进性咬合紊乱可以引起大鼠髁突软骨及软骨下骨小梁适应性改建。

　　［关键词］  颞下颌关节  咬合紊乱  咬合  改建

　　The effects of gradually induced occlusion disorder on temporomandibular joint in rat.

　　SUN Lei, WANG Mei-qing, LIU Xiao-dong, et al.

　　College of Stomatology, Fourth Military Medical University, Xi’an, 710032　　　　［Abstract］Objective: To investigate the effects of gradually induced occlusion disorder on temporomandibular joint in rat. Methods: Nine mature male Sprague-Dawley (SD) rats were randomly divided into three groups: occlusion disorder group (n=3), sham control group (n=3) and blank control group (n=3). To form the disordered occlusion elastic rubbers (3M Unitek,1/8#) were inserted between the first and second molars in the left upper side and lower right side. The joints were removed 6 weeks later and stained with HE. Results: No difference was observed between sham control group and blank control group. In occlusion disorder group thickness of condylar cartilage increased in central part and decreased in posterior part and thickness of articular disc decreased obviously in intermediate zone and also in posterior band (P<0.05). The direction of condylar subchondral bone trabeculae was arranged obviously perpendicular to the articular surface in central and posterior parts in the disordered occlusion group. Conclusion: The gradually induced occlusion disorder may lead to adaptive remodeling of condyle cartilage.

　　［Key words］  Temporomandibular joint (TMJ)  Occlusal disorders  Occlusion  Remodeling    　　渐进性咬合紊乱指后牙缺失后对颌牙伸长邻牙向缺隙倾斜而逐渐形成的上下牙尖窝不吻合的咬合接触状态［1，2］。动物实验中发现这种咬合状态可以导致颞下颌关节退行性改变［1~4］。猕猴属于杂食类动物，其咬合关系与人类的咬合非常相像，兔则属于啮齿类动物，其咬合运动以前后向为主，并有一定幅度的侧向咬合运动。虽然大鼠同为啮齿类动物，但其后牙覆盖很小，而兔的后牙覆盖幅度达后牙颊舌径的1/3。这种解剖学上的差异是否对颞下颌关节适应性改建有影响？本文就此问题进行初步探索。

　　1  材料与方法

　　1.1  实验动物的选择和分组  成年雄性Sprague-Dawley (SD)大鼠（第四军医大学动物实验中心）9只，体重240~260 g。适应性饲养1周，随机分组，每组3只，实验周期为6周。

　　1.2  方法

　　1.2.1  动物麻醉  速眠新Ⅱ(0.3~0.8 mL/kg)（长春农牧大学兽医研究所）腹腔注射麻醉。

　　1.2.2  操作方法  实验组：将一正畸皮圈(3 M Unitek，1/8#)插入右侧下颌及左侧上颌的第一磨牙（M1）与第二磨牙（M2）之间（见图1），以推第一磨牙近中移动，1周后双侧第一磨牙达到最大平均前移距离（约0.8 mm）。将自制间隙保持器置于左上颌M1与M2间，同时以结扎丝将右下颌M1与和下颌切牙连续结扎以保持间隙。操作对照组：结扎丝分别结扎上、下颌第一磨牙以及上、下颌切牙，但不放置橡皮圈。空白对照组：不作任何处理，同环境下饲养至实验结束。M1:第一磨牙； M2:第二磨牙； E:正畸皮筋（仿Deguchi［5］）

　　图1  渐进性咬合紊乱形成　略

　　1.2.3  标本处理  深度麻醉下经主动脉插管灌注0.1 mol/L的PBS缓冲液（200 mL/只），40 g/L多聚甲醛（400 mL/只）；取出双侧颞下颌关节，40 g/L多聚甲醛中固定24 h；Kristense液中脱钙1周，常规脱水，石蜡包埋，切片厚约5 mm，HE染色，光镜观察。

　　1.2.4  厚度测量  电子测量尺（西安交通大学出版社出版发行），20×20镜下观察，PIXERA Viewfinder Pro系统采图，对关节盘前带最厚部位、中带最薄部位、后带最厚部位以及各部位所对应的髁突软骨厚度进行测量［2］。

　　1.3  统计分析  SPSS11.5统计软件，组间t检验，P<0.05为有统计学差异。

　　2  结果

    实验期内操作对照组与空白对照组咬合关系未见异常改变。实验组左侧上颌M1近中移动，实验结束时因间隙保持器的弹性作用，近中移动的M1略有回复，M1远中的间隙约0.6 mm，且近中略向内侧旋转（约10°）；右侧下颌M1基本保持了原前移距离（0.8 mm）。

    操作对照组及空白对照组颞下颌关节的组织学特征基本一致，颞骨关节面软骨较薄，各层分带不明显，无明显的骨小梁样结构；关节盘前、中、后3带明显，后带较厚，前带次之，中带明显变薄；关节盘内纤维排列致密，中带中纤维呈明显的前后向走行。实验组颞下颌关节的变化主要发生在髁突软骨、软骨下骨小梁及关节盘；颞骨关节面的变化很少。双侧髁突未见明显差别。

　　2.1  髁突软骨形态变化

　　2.1.1  对照组髁突软骨形态特点  对照组髁突软骨由浅至深可分5层，各层分界清晰：1）纤维层：平行于髁突表面排列的胶原纤维，其间有梭形的纤维细胞。2）增殖层：细胞排列紧密，体积小，呈梭形。3）过渡层：细胞体积比增殖层大，卵圆形，层内细胞排列无规律。4）肥大层：细胞体积比过渡层明显增大，形态不规则，排列无规律，细胞外软骨基质均匀。5）钙化软骨层：位于骨小梁上方，细胞呈空泡样。上述结构在髁突前、中、后各部位分布不均匀，前部纤维层较厚，向中部移行过程中逐渐变薄，因此中部整个软骨层厚度较前部薄。前部未见肥大层，过渡层薄，仅有1~2层细胞；中部过渡层有2~3层细胞，肥大层细胞增多约有1~2层；后部过渡层约有3~4层细胞，肥大层明显增厚，最厚处在关节盘后带最厚部附近，约有4~5层细胞，不规则排列，见图2a、3a。

　图2  关节盘中带部位（中部）颞下颌关节矢状断面图  2a.对照组；2b.实验组 （HE, ×40）略

　　2.1.2  实验组髁突软骨形态特点  实验组髁突前部出现过渡层细胞，未见肥大细胞成分；中部过渡层明显增厚，约3~4层细胞，可见2~3层肥大细胞。后部肥大层变薄，一般仅有2~3层细胞，而且细胞垂直于髁突表面的方向排列，见图2b、3b。双侧髁突未见明显差别。

　　图3  关节盘后带部位（后部）颞下颌关节矢状断面图  3a.对照组；3b.实验组 （HE, ×40）略

　　2.2  髁突软骨及关节盘厚度变化  测量显示，实验组髁突软骨厚度前部无明显变化，中部明显增厚，而后部明显变薄，见表1（P<0.01）。对照组前、中、后部软骨厚度关系如下：中部<前部<后部（P<0.01），而实验组则表现为：前部<中部<后部（P<0.01）。关节盘厚度对照组与实验组都具有以下关

　　表1  大鼠髁突软骨各带厚度及关节盘厚度的比较　略

　　系：中带<前带<后带（P<0.01），但实验组与对照组相比中带和后带均明显变薄（P<0.01），前带未见显著差异。

　　2.3  骨小梁排列变化  对照组前部骨小梁浅层短而粗，骨小梁之间有丰富的交错联系，深层呈板块样；中部骨小梁变细，浅层呈枝丫状，骨小梁之间的交错联系广泛，随深度增加，骨小梁逐渐变粗，骨小梁之间的腔隙增大，见图2a；后部骨小梁浅层更加细小，虽然有垂直于髁突表面排列的趋势，但横向交错的特征比较明显，见图3a。实验组中部骨小梁呈现出垂直于关节表面排列的趋势，见图2b，后部浅层骨小梁垂直于髁突表面排列的特征更加明显，见图3b，双侧髁突未见明显差别。

　　3  讨论

　　3.1  关于实验方法  大鼠牙齿体积小，用拉簧牵引制造渐进性咬合紊乱，拉簧直径相对较大而影响移动的牙齿进行紊乱的咬合，因此采用了橡皮圈分牙方法推第一磨牙前移。但橡皮圈的直径接近牙冠高度，因此上颌牙用间隙保持器维持分牙后形成的渐进性咬合紊乱状态，使紊乱的咬合关系发挥作用；下颌前拉装置不会被上颌牙咬到，故采用结扎丝牵拉的方法维持间隙。结果表明，实验6周后这两种方法均可以有效保持第一磨牙近中移动状态，且上颌第一磨牙因保持器的弹性作用，还出现了轻度扭转。

　　3.2  关于实验结果  实验6周后并未引起大鼠髁突软骨严重的退行性改变，其变化主要为组织学水平的改建活动，特点是：髁突中部软骨增厚，后部软骨变薄，因软骨厚度与软骨的承载特性密切相关［6］，说明本研究所致咬合紊乱导致髁突主要承载部位由髁突后部前移至髁突中部，其机制为髁突软骨改建。又因为髁突中、后部骨小梁横向交叉成分明显减少，垂直于关节表面的骨小梁明显增多，见图2b、图3b，说明引起髁突改建的负荷主要为垂直向。与兔的咬合特点不同，大鼠上、下后牙覆牙合、覆盖都比较小，牙尖较低平，造成上下牙之间尖窝不吻合的咬合关系后，其咬合改变的程度相对于兔较小，这可能是其颞下颌关节改变较小的主要原因之一。另外大鼠切牙很长，持续萌出，其生理状态下对后牙咬合的依赖相对较弱，故个别后牙异常所引起的颞下颌关节改变程度较轻。我们观察到颞下颌关节组织结构的变化及髁突中部软骨增厚的特征，说明尖对尖的咬合关系在一定程度上升高了咬合，导致髁突软骨发生改建［7］，从而进一步证实了我们报道的关于猕猴、新西兰大白兔渐进性咬合紊乱可作为独立因素导致颞下颌关节组织学改变的结论［1~3］。

    值得注意的是大白兔颞下颌关节在渐进性咬合紊乱作用下髁突软骨发生退行性改变，软骨变薄的同时，关节盘明显增厚［4］，而大鼠则表现为髁突软骨（中部）增厚，关节盘（中部、后部）变薄。关节盘中带变薄，可能与髁突中部软骨增厚有关，进一步证实了关节盘可通过调节其自身厚度对关节骨关节面改建后关节间隙变化进行适应性改建。关节盘与髁突软骨后部均变薄，可能与本文所揭示的渐进性咬合紊乱大鼠颞下颌关节主要功能部位前移、后部功能相对减弱的变化相关。

　　参考文献

　　［1］  元方，王美青，颜朝云，等.渐进性咬合紊乱导致猴颞下颌关节骨关节病的实验研究初探［J］.实用口腔医学杂志，2000，16(1)∶27-30

　　［2］  陈金武，王美青，刘晓东.咬合紊乱对髁突软骨影响的动物实验研究［J］.中华口腔医学杂志，2003，38(2)∶103-105

　　［3］  刘晓东，王美青.渐进性咬合紊乱对幼年兔颞下颌关节的影响［J］.实用口腔医学杂志，2002，18(4)∶329-331

　　［4］  王美青，曹鸿涛,刘晓东，等.咬合紊乱对颞下颌关节盘厚度的影响［J］.实用口腔医学杂志，2004，20(5)∶527-530

　　［5］  Deguchi T, Takeshita N, Balam TA, et al. Galanin-immunoreactive Nerve Fibers in the Periodontal Ligament during Experimental Tooth Movement ［J］. J Dent Res,2003，82(9)∶677-681

　　［6］  Carter DR, Beaupre GS, Wong M,et al.The mechanobiology of articular cartilage development and degeneration ［J］. Clin Orthop,2004, 427 (Suppl)∶69-77

　　［7］  Rashed MZ, Sharawy MM. Histopathological and immunocytochemical studies of the effect of raised occlusal vertical dimension on the condylar cartilage of the rabbit ［J］. Cranio, 1993，11∶291-296

　　基金项目  本文受国家自然科学基金资助（编号：30471909）

　　作者简介  孙磊（1978~ ），男，黑龙江人，硕士研究生，主要研究方向为牙合学与颞下颌关节紊乱病。