譚儉琴， 唐正龍， 李永頔， 王冬香， 陳友利， 高瓊， 董強

(1.貴州醫(yī)科大學附屬口腔醫(yī)院 口腔頜面外科， 貴州 貴陽 550004； 2.貴陽中醫(yī)學院第二附屬醫(yī)院 口腔科， 貴州 貴陽 550003； 3.貴州省人民醫(yī)院 口腔頜面外科， 貴州 貴陽 550002)

近年的研究發(fā)現(xiàn)，采用先行正頜外科手術治療后再正畸治療的手術優(yōu)先方法(surgery-first approach,SFA)矯治骨性牙頜面畸形，術后患者面部畸形得到明顯改善，同時正畸牙移動速度加快，明顯縮短了正畸治療時間[1-3]。但有關SFA加速正畸牙移動的調(diào)控機制尚不清楚。臨床研究發(fā)現(xiàn)正頜外科手術可使牙槽骨的破骨活性增加，從而使術后正畸牙移動速度增加[4]。盡管有牙間骨皮質(zhì)切開術和上頜Le Fort Ⅰ型截骨術后加速正畸牙移動的臨床和實驗研究報道[5-7]，但缺乏下頜骨正頜外科術對正畸牙移動速度影響及其調(diào)控機制分析的研究資料。本研究通過建立兔下頜升支截骨術和下頜正畸牙移動實驗動物模型，測量下頜升支截骨手術后正畸牙移動速度，檢測術后成骨與破骨代謝生化標志物的變化，初步探索下頜骨正頜外科手術加速正畸牙移動的機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

選用48只SPF級成年新西蘭大耳白兔，5～6月齡，體質(zhì)量2.20～2.50 kg,雌雄不限。動物合格證號為SCXK(渝)2007-2005，購買后分籠飼養(yǎng)于貴州醫(yī)科大學實驗動物中心，常溫分開圈養(yǎng)1周,統(tǒng)一管理。每只兔每天供應標準顆粒兔料350 g，自由飲用流動自來水。實驗方案獲得貴州醫(yī)科大動物實驗倫理學委員會批準。

1.2 方法

1.2.1實驗分組 48只實驗動物隨機分為實驗組和對照組，每組24只。實驗組選取正畸牙同側下頜骨實施下頜升支截骨術，對照組僅作軟組織切開分離、不行升支截骨術。兩組術后第1天以約85 g力值牽引下頜第一磨牙近中移動。

1.2.2建立兔下頜第一磨牙正畸移動模型 用3%戊巴比妥鈉溶液按1 mL/kg耳緣靜脈注射麻醉，取仰臥位固定兔的四肢及頭部，用0.20 mm正畸結扎絲結扎兩顆下頜切牙于一整體，作為移動下頜第一磨牙的支抗牙，并于遠中側制作牽引鉤；隨機選取一側下頜第一磨牙臨床牙冠1/2處頰舌側磨一固位溝，然后于固位溝處用0.20 mm正畸結扎絲結扎并于近中側做一牽引鉤；用慕斯線將鎳鈦拉簧連接固定于下頜第一磨牙與下頜切牙之間，正畸移動時調(diào)整拉簧拉力85 g，將下頜第一磨牙牽引向近中移動。

1.2.3建立兔下頜升支截骨術模型 麻醉生效后，實驗組動物選取正畸牙同側下頜骨實施下頜骨升支截骨術，對照組不做下頜骨升支截骨。切口設計為下頜骨中部至下頜角長約3.5 cm，沿切口暴露下頜骨體部外側面。沿升支乙狀切跡橫向至下頜升支前緣后方，再斜向下達下頜骨體后部，全層截開下頜骨。截骨期間用滅菌生理鹽水沖洗冷卻。分別于下頜骨體部及下頜升支處，采用兩塊微型鈦板進行堅強內(nèi)固定(圖1)，充分止血分層縫合切口。于手術后第5、7、14及21天4個時間點，各處死6只家兔，檢測下列指標。

1.2.4測量正畸牙近中移動距離 正畸牽引第5、7、14及21天時用硅橡膠取下頜牙列模型，用游標卡尺(測量精度0.01 mm，北京圣瑪科技有限公司)測量下頜第2磨牙的近中邊緣嵴與下頜第一磨牙的遠中邊緣嵴之間的寬度即為第一磨牙近中移動距離，重復測量3次；并計算各個時間段內(nèi)正畸牙移動速度，測量方法為各個時間點上所測量的移動距離相減后再除以相對應的時間。

1.2.5牙周組織形態(tài)學觀察 正畸牽引第5、7、14及21天時各組處死6只實驗動物，截取正畸牙及其周圍牙周膜、牙槽骨的組織塊，4 ℃下用4%多聚甲醛固定24 h后，10%EDTA脫鈣液中脫鈣6周。梯度乙醇逐級脫水，常規(guī)石蠟包埋。制作厚度為4 μm的連續(xù)石蠟切片，常規(guī)HE染色，光學顯微鏡下觀察正畸牙牙周組織形態(tài)學改變。

1.2.6牙周骨組織破骨細胞和成骨細胞計數(shù) 正畸牙牙周組織分別行堿性磷酸酶染色顯示成骨細胞，抗酒石酸酸性磷酸酶染色顯示破骨細胞，在光學顯微鏡下觀察成骨細胞和破骨細胞形態(tài)并計數(shù)。計數(shù)方法：每例切片選取10個視野，在100倍光學顯微鏡下觀察并計數(shù)破骨細胞，在200倍光學顯微鏡下計數(shù)成骨細胞。

1.2.7血清堿性磷酸酶及Ⅰ型膠原羧基末端肽水平檢測 加載正畸力前1天、加載正畸力后第5、7、14及21天時，經(jīng)兔耳緣靜脈抽取靜脈血3 mL，離心后取其血清備用。按使用說明采用ELISA法檢測血清堿性磷酸酶和Ⅰ型膠原羧基末端肽水平變化，試劑盒購自中國上海研輝生物科技有限公司。

1.3 統(tǒng)計學方法

2 結果

2.1 實驗動物反應

下頜第一磨牙正畸移動第5天，可見下頜第一磨牙開始近中移動，下頜升支截骨部位已有纖維骨痂形成，但截骨線仍清晰可見(圖1)。兩組實驗動物術后3 d內(nèi)精神食欲較差，隨后逐漸恢復。兩組實驗動物正畸裝置無松脫，固定良好；下頜切牙及第一磨牙牙冠周圍牙齦未見紅腫，下頜切口愈合良好，無感染征象，隨固定時間延長，第21天時，對照組和實驗組下頜第一磨牙已向近中移動，第一磨牙與第二磨牙間出現(xiàn)較大間隙；實驗組下頜升支截骨部位已愈合，正畸裝置去除后，實驗組下頜升支截骨部位逐漸愈合(圖1)。實驗過程中無實驗動物死亡。

圖1 兔下頜升支截骨術模型及家兔正畸牙移動頜骨標本Fig.1 Mandibular ramus osteotomy model and mandible specimens of orthodontic tooth movement

2.2 正畸牙的近中移動速度

兩組家兔下頜第一磨牙在正畸牽引力的作用下向近中移動。實驗組加載正畸力后，正畸牙近中移動的總距離大于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P=0.09)，見表1。兩組家兔正畸牙各階段移動規(guī)律相同，在加載正畸力后第1～5天、第5～7天這兩個時間段，兩組正畸牙移動速度均較快，且實驗組的近中移動速度較對照組快，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)，見圖2。

表1 兩組家兔正畸牙近中移動距離Tab.1 Orthodontic tooth movement in the mesial direction in both groups

(1)與對照組比較，P<0.05

圖2 兩組家兔各時間段正畸牙近中移動速度Fig.2 Orthodontic tooth movement speed in each time period in both groups

2.3 正畸牙的牙周組織形態(tài)學

兩組家兔正畸牙牙周組織均有活躍的骨改建活動：張力側牙周組織在加力的第5、7及14天時，牙周膜持續(xù)增寬，骨壁邊緣的成骨細胞也逐漸增多，可見新生骨組織；第21天時，骨壁邊緣成骨細胞開始減少；兩組壓力側牙周組織在加力的第5、7天時，可見牙周膜厚度變窄，牙槽骨邊緣變得不平整，骨吸收陷窩內(nèi)可見大而多的多核破骨細胞；在第14天時，骨吸收開始趨于平穩(wěn)，破骨細胞數(shù)減少。見圖3。

注：加力第14天時，張力側骨小梁周圍的成骨細胞很多，單層排列在牙槽骨表面，有較多的新生血管和結締組織充滿骨小梁間隙；加力第7天時，壓力側骨壁邊緣的骨吸收陷窩變多、變大，牙槽骨吸收明顯呈鋸齒狀，在骨吸收陷窩內(nèi)可見破骨細胞圖3 兩組家兔正畸第14天時張力側及第7天時壓力側牙周組織(HE，×40)Fig.3 Periodontal tissue on the tension side on the 14th day and the pressure side on the 7th day after orthodontic treatment in both groups

2.4 牙周組織中成骨細胞和破骨細胞計數(shù)

成骨細胞主要分布在張力側的牙周組織內(nèi)，成骨細胞染色后成粉紅色，排列在骨壁邊緣(表2、圖4)。在加力第5、14及21天時，實驗組家兔張力側牙周組織中的成骨細胞數(shù)均高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。兩組家兔張力側牙周組織中成骨細胞數(shù)量在加力后第5天時逐漸增多，在第14天達到峰值，在第21天時數(shù)量減少。破骨細胞主要分布在壓力側的牙周組織內(nèi)，破骨細胞染色后成深紅色，胞體大、形狀不規(guī)則，實驗組家兔的破骨細胞數(shù)目明顯多于對照組，見表3、圖4。正畸移動過程中，破骨細胞數(shù)量在加力后第7天時數(shù)目較多，隨著時間推移并未減少，在加力后第5、7及14天時，實驗組家兔壓力側牙周組織中的破骨細胞數(shù)均高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。

注：成骨細胞染色后成粉紅色，排列在骨壁邊緣，可見張力側新生骨組織形成，實驗組的成骨細胞數(shù)量明顯多于對照組；破骨細胞染色后成深紅色，胞體大、形狀不規(guī)則，實驗組的破骨細胞數(shù)目明顯多于對照組圖4 兩組家兔張力側牙周組織成骨細胞染色及壓力側牙周組織破骨細胞染色Fig.4 Osteoblast staining in tension side periodontal tissue and osteoclast staining in pressure side periodontal tissue in both groups

組別張力側牙周組織成骨細胞(個)第5天第7天第14天第21天對照組28.35±6.9144.13±3.96(2)48.18±2.93(2)28.98±3.32實驗組40.83±6.87(1)46.85±3.4462.13±2.83(1)(2)50.33±8.85(1)(2)

(1)與對照組比較，P<0.05；(2)與同組加力后第5天比較，P<0.05

組別壓力側牙周組織破骨細胞(個)第5天第7天第14天第21天對照組10.78±2.1912.8±5.088.55±0.878.75±1.7實驗組16.68±4.28(1)21.25±3.32(1)14.93±2.37(1)9.93±1.01

(1)與對照組比較，P<0.05

2.5 血清堿性磷酸酶和Ⅰ型膠原羧基末端肽水平

兩組兔血清中的堿性磷酸酶和Ⅰ型膠原羧基末端肽水平隨著時間延長而逐漸升高，在第14天時達到較高水平并維持至第21天。在各個時間點上實驗組兔血清中的堿性磷酸酶和Ⅰ型膠原羧基末端肽水平均高于對照組，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表4和表5。

表4 兩組家兔血清中堿性磷酸酶的水平變化Tab.4 Changes in serum alkaline phosphatase levels in both groups

(1)與對照組同時點比較，P<0.05；(2)與同組正畸前比較，P<0.05

表5 兩組家兔血清Ⅰ型膠原羧基末端肽水平Tab.5 Changes in serum C-terminal telopeptide levels in type I collagen in both groups

(1)與對照組同時點比較，P<0.05；(2)與同組正畸前比較，P<0.05

3 討論

通常成人骨性牙頜面畸形患者正頜外科手術前需行正畸治療，為術后恢復咬合關系打下基礎，術后再行精細的正畸治療。但術前正畸是花費時間最長的一個階段。因此長期以來，臨床醫(yī)師和學者們一直在探索縮短正畸療程的方法和治療模式。目前加速正畸牙移動的方法主要有3個方面[8-9]：應用藥物或激素、物理輔助治療以及采取外科手術加速正畸牙移動。其中外科手術加速正畸牙移動的方法主要有牙槽骨牙間截骨術、骨皮質(zhì)切開術、以及正頜外科手術等。有基礎實驗研究發(fā)現(xiàn)牙尖截骨術和骨皮質(zhì)切開術可以加速正畸牙移動，其機制為手術激發(fā)了牙周骨組織區(qū)域性代謝和改建速度[10]，從而加速了正畸牙的移動。近年來，通過臨床研究發(fā)現(xiàn)先行正頜手術治療后再術后正畸治療的手術優(yōu)先方法治療模式不僅能夠在治療初期使面部畸形得到快速改善，而且術后正畸治療時間和整個療程均大大縮短[11-13]。但單純下頜升支正頜外科手術部位遠離下頜正畸牙，手術后能否加速正畸牙移動速度尚不清楚。本實驗結果顯示，各個時間點上實驗組的第一磨牙近中移動距離和速度均大于對照組。在將兩組第一磨牙近中移動速度比較顯示：在 1周內(nèi)即第1～5天、第5～7天時間段內(nèi)，實驗組的第一磨牙近中移動速度明顯快于對照組，說明下頜升支截骨術后可以加速正畸牙的移動。

正頜外科手術后加速正畸牙移動速度的調(diào)控機制尚不清楚。臨床研究顯示正頜外科手術后正畸移動速度與術后的骨轉換加速有密切關系。Liou等[4]采用手術優(yōu)先方法(SFA)行“Le Fort Ⅰ型截骨術”和下頜支矢狀劈開截骨術，檢測血清中的堿性磷酸酶和Ⅰ型膠原C末端肽的水平變化及上下切牙的移動度，結果發(fā)現(xiàn)術后1周至術后3個月期間，Ⅰ型膠原C末端肽與上下切牙的移動度均有明顯增加，且兩者變化明顯一致，具有顯著的相關性；而堿性磷酸酶從術后1個月到術后4個月期間明顯上升。本實驗結果顯示，在第5、14及21天時實驗組正畸牙張力側牙周組織中的成骨細胞數(shù)高于對照組，同時在第5、7及14天時，升支截骨術組正畸牙壓力側牙周組織中破骨細胞數(shù)量也高于對照組，實驗組兔血清中的堿性磷酸酶和Ⅰ型膠原羧基末端肽水平也高于對照組，說明下頜升支截骨術可激活正畸牙牙周骨組織中的破骨細胞和成骨細胞活性，增加骨的分解和合成代謝，加速正畸牙牙周骨改建速度，從而加速正畸牙移動。

正畸牙移動速度與正畸牙牙周組織學改建速度密切相關。正畸牙在移動過程中不可能持續(xù)的勻速移動，而是出現(xiàn)快速期、緩慢期、次移動期。臨床病例研究顯示正頜外科手術后，正畸牙在早期表現(xiàn)為快速移動[14-16]。在正畸牙移動過程中有許多由破骨細胞和成骨細胞分泌的骨改建調(diào)控因子參與[17-19]。本研究將兩組正畸牙的移動規(guī)律比較后發(fā)現(xiàn)，兩組正畸牙移動速度均為第1周時加速移動、第2周時速度減慢，第3周時速度再次加快。另外，兩組正畸牙牙周組織中的破骨細胞數(shù)目在術后第7天時較多，此時在第5～7天時間段內(nèi)正畸牙移動速度最快；成骨細胞數(shù)目在術后第14天時最多，此時在第7～14天時間段內(nèi)正畸牙移動速度最慢。這說明正畸牙在移動過程中早期先有破骨細胞活性增強，導致正畸牙壓力側牙槽骨吸收，第一磨牙近中移動的阻力減小，牙移動速度加快；而1周后正畸牙張力側成骨細胞活性增強，張力側牙槽骨發(fā)生增生性改建。此外，本研究兩組正畸牙近中移動規(guī)律是一致的，證明了本研究建立的動物模型是有效的。

綜上所述，本研究建立了兔下頜升支截骨術的正頜和正畸動物實驗模型，通過正畸牙移動距離及速度測量、牙周組織形態(tài)學觀察、血清中骨代謝活性標志物水平檢測，結果顯示下頜升支截骨術可加速兔正畸牙的移動，推測頜骨手術可早期激活牙周組織中的破骨和成骨活性，加速骨的分解和合成代謝，從而加速骨改建和正畸牙移動。但本研究結果僅反映了下頜升支截骨術加速正畸牙移動早期階段的病理生理改變，而長期病理生理變化和手術加速正畸牙移動的分子調(diào)控機制還需進一步研究。