48----正畸牙移动时牙周组织改建的光学显微镜

文章编号 :1008 - 8202 (2002) 01 - 0120 - 03 正畸牙移动时牙周组织改建的光学显微镜 和透射电镜观察 Ξ 刘东旭 ,王春玲 ,张晓艳 (山东大学口腔医院 ,济南 　250012) 摘要 　目的 :观察鼠牙在正畸牙移动时牙周组织的改建情况。方法 :以 30 只体重 250 ±10g ,鼠龄 35d 的 豚鼠为样本 ,分为不加力组和加力组 ,不加力组在光镜下观察牙周切片 ,加力组分别在加力 1 ,3 ,5 ,7 ,14d 取 材在光镜下观察牙周切片 ,并在加力 14d 时电镜下观察牙周切片。结果 :光镜下见不加力组无明显成骨和破 骨迹象 ;加力组在加力不同时间均表现为张力侧牙周间隙变宽 ,血管扩张 ,有新骨形成。压力侧表现为牙周 间隙变窄 ,牙槽吸收。电镜下见成骨细胞、破骨细胞及纤维细胞功能活跃。结论 :破骨细胞、成骨细胞和成纤 维细胞在正畸牙移动时起重要作用 ;正畸牙周组织改建为可修复的炎症过程。 关键词 　牙移动 ,较小 ;牙周组织 ;显微镜检查 ,电子 ;疾病模型 ,动物 中图分类号 :R781. 4 　文献标识码 :A Light microscope and transmission electromicroscope study of the remodelling of periodontal tissue while teeth being orthodontically moved Liu Dongxu ,Wang Chunling ,Zhang Xiaoyan (Shandong University Stomatology Hospital ,Jinan 　250012) Abstract 　Objective :To observe the remodelling of periodontal tissue while male guinea pigs teeth being orthodon2 tically moved. Method :30 male guinea pigs ,weighing 250 ±10g and being 35 days old ,were randomly divided into un2 stressed group and stressed group . The periodontal tissue slices in unstressed animals were observed with light microscope over 14 days ,while the periodontal tissue slices were observed with same microscope over 1 ,3 ,5 ,7 ,14 days respectively. And the periodontal tissue slices of stressed animals were observed on the 14th day with transmission electromicroscope. Result :Under light microscope observation ,there wasn’t sign of bone deposition of resorption among the unstressed ani2 mals. Among the stressed animals ,the tension side showed widened periodontal fibers ,vasculardilation ,and the deposition of new bone ;the compression side showed constricted periodontal fibers and bone resorption. Under electromicroscope ob2 servation ,the cellular activity of osteoblast ,osteoclast and fibroblast increased. Conclusions :Osteoblast ,osteoclast and fi2 broblast play an important role in the orthodontic tooth movement . The remodelling of periodontal tissue may be the pro2 cess which were reversible inflammation respondence. Key words 　Tooth movement ,minor ;Periodonium ;Microscopy ,electron ;Disease models ,animal 　　正畸牙移动是在力的作用下 ,牙周膜受到应力 , 牙周组织发生改建 ,牙齿产生位移的过程[1 ] ,因此 , 牙周组织的改建同力一样是影响牙移动的最主要因 素 ,通过对牙周组织改建过程的观察 ,可以探讨牙周 改建的规律 ,牙齿的移动方式及牙周的安全性 ,为临 床上正确使用矫治力提供依据。我们用光学显微镜 和透射电镜 ,观察了鼠牙在正畸移动时牙周组织的 改建情况。 1 　材料与方法 1. 1 　动物分组 　选用 28 只体重 250 ±10g ,鼠龄为 35d 的健 021 Ξ作者简介 　刘东旭 (1963 - )男 ,山东临朐人 ,山东大学口腔医学院副教授 ,硕士生导师 ,主要从事口腔正畸学基础临床及 研究。 第 16 卷第 2 期 山东 医 大 基 础 医 学 院 学 报 Vol. 16 ,No. 2 2002 年 4 月 J PRECLIN MED COLL SHANDONG MED UNIV Apr. 2002 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 康雄性豚鼠为样本 ,将豚鼠随机分为不加力组和加力组 ,不 加力组于第 14 天取材于光镜下观察 ,加力组 24 只分别在加 力 1 ,3 ,5 ,7 ,14d于光镜下观察牙周切片 ,并在加力 14d 时于 电镜下观察 4 只鼠的牙周切片。 1. 2 　矫正装置的设计与实验步骤 　加力组的加载系统采用 压缩的螺旋弹簧 ,用直径 0. 25mm正畸圆丝弯成直径 2mm 的 双圈簧 ,臂长 10mm ,臂末端绕一阻滞点 ,阻滞点间距 7mm ,当 阻滞点间距压缩 1mm时产生 12g 回复力 ,为上切牙侧向移动 的初始力。加力组用 1 %戊巴比妥钠麻醉后 ,用 12 号金钢细 圆钻在豚鼠两个切牙切缘上 2mm 近中侧打一小洞 ,穿通牙 的唇腭侧 ,阻滞点远端部分退火后穿过小洞绕住牙齿 ,用黏 接剂固定牙和螺旋簧的游离端 ,实验疗程共 14d。按时 间 ,在光镜及透射电镜下对豚鼠进行组织学观察。 1. 3 　标本制备 　标本包括上切牙和周围牙槽骨的大块上颌 组织 ,光镜标本置入 10 %中性福尔马林液中固定。电镜标 本置入预冷的 0. 1mol/ L 磷酸缓冲液中漂洗 ,然后置于 5 %戊 二醛中作前固定 ,光镜组织切片标本按常规方法制备。透射 电镜标本按 Kurihara[2 ]方法制备 ,环氧树酯 618 定向包埋 ,用 ULTRACUTE型切片机玻璃刀制成 0. 5μm 半薄切片 ,甲基胺 蓝染色 ,光镜定位后 ,按所需部位制备超薄切片 ,醋酸双氧铀 及硝酸铅双重染色 ,用 HITACHI - 600 型透射电镜观察。 2 　结 　果 2. 1 　光镜下的观察 　不加力组切片示鼠上中切牙 牙周膜纤维排列规则 ,牙槽骨表面平整 ,可分为 3 个 明显的区域。第 1 个区域是接近牙齿的部分 ,有胶 原纤维自牙骨质伸入牙周膜。第 2 个区域占牙周膜 的大部分 ,由胶原纤维及成纤维细胞组成 ,排列呈波 状弯曲。第 3 个区域是接近牙槽骨的部分。有束状 的胶原纤维附丽于牙槽骨上 ,在胶原纤维束之间有 疏松的结缔组织围绕着神经和血管 ,未见明显的成 骨和破骨迹象。加力组第 1 天切片示张力侧牙周间 隙变宽 ,牙周膜中纤维排列疏松 ,细胞成份增多 ,可 见大量扩张充血的血管 ;压力侧牙周间隙缩窄 ,牙周 膜中有形成份减少 ,透明样变性周围相邻牙槽骨表 面有 1～2 个破骨细胞位于蚀状陷窝内 (图 1) 。 图 1 　加力组第 1 天压力侧可见破骨细胞 图 1 　位于蚀状陷窝内 ( ×160) 第 3 天切片示张力侧牙周间隙进一步增宽 ,牙 周膜中血管扩张 ,牙槽表面可见活跃的成骨细胞和 新骨沉积 ;压力侧牙周间隙进一步变窄 ,透明样变性 区增大 ,相邻牙槽骨表面新骨沉积明显 ,骨小梁增 长 ;压力侧牙周组织透明样变性区增大 ,邻近的骨吸 收陷窝增大 ,增深。第 7 天切片示张力侧牙周血管 扩张充血 ,骨沉积厚度增加 ,压力侧透明样变性区缩 小 ,邻近骨吸收增大 ;第 14 天切片示张力侧牙周膜 纤维排列与受力方向一致 ,牙槽骨表面新骨沉积明 显增厚 (图 2) 。新形成骨小梁表面见大量成骨细 胞 ;压力侧靠近牙冠的牙槽骨吸收明显 ,稍根方仍有 较厚骨壁 ,骨表面陷窝内有大量破骨细胞存在。 图 2 　加力组第 14 天张力侧新骨沉积增厚 ( ×160) 2. 2 　透射电镜观察 　第 14 天加力组鼠上中切牙牙 周组织张力侧牙周膜纤维的排列与受力方向一致 , 成纤维细胞的数量较多 ,胞浆丰富 ,有大量的粗面内 质网及一定数量的线粒体。骨的表面可见呈立方形 的成骨细胞 (图 3) 。成骨细胞周围有较多胶原纤维 丝 ,牙周膜中毛细血管扩张 ,内含炎细胞 ,周围可见 成纤维细胞和胶原纤维等。压力侧牙周纤维的周期 性横纹清晰 ,成纤维细胞数量相对较少 ,在牙槽骨表 面有骨吸收陷窝 ,陷窝内的破骨细胞体积较大 ,内含 图 3 　张力侧成骨细胞呈立方形 ,胞浆丰富 ( ×6000) 121 刘东旭 ,等. 正畸牙移动时牙周组织改建的光学显微镜和透射电镜观察 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved. 线粒体及许多吞噬小泡 ,吞噬小泡内含有骨质小粒。 靠近骨质的表面胞质有细胞皱边和透明区 ,组成骨 的吸收系统 (图 4) 。破骨细胞附近有一定数量成纤 维细胞 ,其胞浆内含有被吞噬的胶原。 图 4 　压力侧破骨细胞体积大 ,可见细胞 图 4 　皱边和透明区 ( ×2500) 3 　讨 　论 3. 1 　正畸牙移动的细胞学基础 　正畸牙移动涉及 到牙周膜和牙槽骨的改建过程 ,需要通过一系列细 胞行使特定的功能来完成。其中破骨细胞 ,成骨细 胞和成纤维细胞起重要的作用。破骨细胞来源于血 液中未分化的间充质细胞 ,Kurihara 通过电镜技术观 察到在牙周膜的压力区有 4 种类型的破骨细胞 ,分 别是未分化细胞、多核前破骨细胞、成熟前破骨细 胞、成熟的破骨细胞 ,代表破骨细胞发育的前后顺 序 ,其寿命短 ,骨吸收功能不会永久保持 ,它一般是 在牙齿受到矫治力后 48～72h 形成 ,位于骨表面的 陷窝内。本研究显示 ,破骨细胞是大的多核细胞 ,具 有特殊的超微结构 ,除含有大量的线粒体 ,溶酶体 , 游离核糖体及高尔基氏体外 ,最突出的特点是它的 皱边区及其周围的透明区 ,两者构成骨吸收系统。 皱边区由胞膜强烈内折形成 ,紧密接触于溶解骨的 表面。透明区是缺乏细胞器及内含物紧贴于骨表面 的区域 ,皱边区及透明区三维重建模型显示[3 ] ,破骨 细胞皱边区被透明区紧密包绕、封闭 ,形成有利于骨 吸收的微环境。皱边和透明区和结构并非破骨细胞 的永久性特征 ,只有当贴近骨组织并活跃地吸收骨 组织时才出现。成骨细胞来源于未分化的间充质细 胞 ,静止期呈长、狭、扁平梭形 ,骨生成阶段呈立方形 或柱形 ,透射电镜下见胞质内有丰富的粗面内质网 , 发达的高尔基体和大量线粒体。它可合成溶胶原、 蛋白多糖和糖蛋白 ,这些物质排出细胞外 ,构成骨的 有机基质[4 ] 。成纤维细胞在牙周膜中为一种多功能 细胞 ,不仅涉及胶原的合成和降解 ,而且能通过有丝 分裂增生。张力区牙周膜中成纤维细胞和成骨细胞 的增加标志着骨修复的开始。成纤维细胞略呈长 形 ,表面不规则 ,有许多细胞核大 ,胞质内有大量扩 张的粗面内质网、高尔基体和含有胶原纤维的胞内 分泌小泡。在牙周膜骨吸收区 ,破骨细胞附近总存 在成纤维细胞 ,内含被吞噬的胶原 ,由于破骨细胞内 未见胶原 ,提示成纤维细胞具有降解胶原纤维的作 用。骨吸收由破骨细胞和成纤维细胞共同完成。 3. 2 　正畸牙周组织改建的机制 　正畸牙移动首先 是在外力作用下牙周膜发生轻微的损伤 ,不可避免 地导致一定程度的炎症反应 ,在本研究中表现为牙 周膜中血管扩张 ,其渗出物如胶原酶可直接作用于 牙周组织 ,参与组织改建[5 ] ,某些细胞在力的作用下 合成和分泌前列腺素 ,刺激未分化间充质细胞产生 破骨细胞和成骨细胞 ,这是炎症反应的递质 ,研究证 实[6 ] ,局部注射前列腺素可促进破骨细胞活动 ,加快 牙齿移动 ,使用前列腺素抑制剂会使牙移动速度减 慢[7 ] ,因此 ,正畸牙周组织的改建为可修复的炎症过 程 ,临床上可通过控制力获得适宜的组织反应 ,避免 组织的不可逆性损伤 ,通过组织改建实现可预计的 牙齿移动。 参 考 文 献 [1 ] 　Proffit WR. Contemporary orthodontics[M] . St.Louis :CV Mosby Co ,1986. 228 [2 ] 　Kurihara. An electron microscopic study of attachments between periodontal fibers and bone during alveolar remodeling[J ] . Am J Orthod , 1980 ,77(5) :516 [3 ] 　Lucht U. Osteoclasts and their relationship to bone as studied by electron microscopy[J ] . Z Zellforsch Mikrosk Anat ,1992 ,135 :211 - 228 [4 ] 　Bernard GW. Ultrastructural localization of alkaline phosphatase in initial intramembraneous osteogenesis[J ] . Clin Orthod ,1978 ,135 :218 [5 ] 　李东 ,等 1 前列腺素和口腔正畸牙齿移动[J ] .国外医学口腔分册 ,1989 ,5 :282 [6 ] 　Yamasaki K. Clinical application of prostaglandin E1 (PGE1) upon orthodontic tooth movement[J ] . Am J Orthod ,1984 ,85 :508 - 518 [7 ] 　Yamasaki K. Prostaglandin as a mediator of bone resorption induced by experimental tooth movement in rats[J ] . J Dent Res ,1980 ,59 : 1635 - 1642 (收稿日期 　2001 - 10 - 08) 221 山 东 医 大 基 础 医 学 院 学 报 16 卷 2 期 © 1995-2006 Tsinghua Tongfang Optical Disc Co., Ltd. All rights reserved.