矯正的炎症性歯根吸収に対する光生物学的変調と超音波の効果：OPG, RANKL, Cox-2の転写変化：ラットにおける実験的研究

Effects of Photobiomodulation and Ultrasound Applications on Orthodontically Induced Inflammatory Root Resorption; Transcriptional Alterations in OPG, RANKL, Cox-2: An Experimental Study in Rats.

• Nisa Gul Amuk
• Gokmen Kurt
• Enis Guray

抄録

本研究の目的は、歯列矯正により誘発された炎症性根吸収（OIIRR）に対する発光ダイオード媒介型光生体変調（PBM）と低強度パルス超音波（LIPUS）の修復効果と抑制効果を評価し、比較検討することであった。 Wistarラット49匹を、無処置群（ネガティブコントロール）、歯列矯正装置処置群（ポジティブコントロール）、PBM処置群（波長：618nm、出力密度：20mW/cm）、LIPUS処置群（周波数：1.5%±5%MHz、パルス繰り返し比：1.0%±10%kHz、効果面積：3.88%±3.88%;xB1。3.88%±1%cm、強度。30%±30% mW/cm）であった。)ラットに100の印加力で14日間実験的にOIIRRを誘導し、治療的アプローチを並行して行った。実験終了時に、ラットの上顎第一大臼歯を準備し、遺伝子解析、走査型電子顕微鏡検査、ヘマトキシリン・エオジン染色、タール酸耐性酸ホスファターゼ染色を行った。Kruskal-WallisおよびDunnの検定を行った。 ポジティブコントロール群と比較して、破骨細胞数（<0.01）、吸収ラクナ数および吸収面積比（<0.001）が減少し、総細胞数（<0.001）がPBMおよびLIPUSの適用により増加した。PBM群およびLIPUS群のReceptor activator of nuclear factor kappa B ligand（RANKL）レベルは陽性対照群に比べて低く（<0.001）、osteoprotegerin（OPG）レベルは陽性対照群に比べて高く（<0.001）なっていた。シクロオキシゲナーゼ-2（Cox-2）発現は、LIPUS投与群とPBM投与群で有意に減少した（<0.05）。PBM投与群とLIPUS投与群では有意差は認められなかった。 PBMおよびLIPUS投与は、OPG/RANKL比、Cox-2発現、および骨芽細胞および破骨細胞の細胞分化を調節することにより、OIIRRに対して顕著な抑制効果および修復効果を示した。

The aim of this study was to evaluate and compare the reparative and inhibitory effects of a light-emitting diode-mediated photobiomodulation (PBM) and of a low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) on orthodontically induced inflammatory root resorption (OIIRR). Forty-nine Wistar rats were divided into four groups: untreated group (negative control), group treated with orthodontic appliances (positive control), PBM-treated group (wavelength: 618 nm, output power density: 20 mW/cm), and LIPUS-treated group (frequency: 1.5% ± 5% MHz, pulse repetition ratio: 1.0% ± 10% kHz, effect area: 3.88% ± 1% cm and intensity: 30% ± 30% mW/cm). OIIRR was induced experimentally in rats for 14 days with an applied force of 100, and therapeutic approaches were performed concurrently. At the end of the experiment, upper first molar teeth of rats were prepared for genetic analysis, scanning electron microscopy, hematoxylin and eosin staining, and tartrate-resistant acid phosphatase staining. Kruskal-Wallis and Dunn's tests were performed. Number of osteoclasts ( < 0.01), number of resorption lacunae and resorption area ratio ( < 0.001) decreased and number of total cells ( < 0.001) increased with the PBM and LIPUS applications when compared with the positive control group. Receptor activator of nuclear factor kappa B ligand (RANKL) levels of PBM and LIPUS groups were lower ( < 0.001), and osteoprotegerin (OPG) levels were higher ( < 0.001) than the positive control group. Cyclooxygenase-2 (Cox-2) expression significantly decreased with LIPUS and PBM administrations ( < 0.05). No significant difference was observed among PBM and LIPUS groups. PBM and LIPUS applications showed marked inhibitory and reparative effects on OIIRR by modulating the OPG/RANKL ratio, Cox-2 expression, and cell differentiation of osteoblasts and osteoclasts.