動物実験に基づいた歯列矯正の歯の動きのメカニズムの解明。A Critical Review

Mechanistic Insight into Orthodontic Tooth Movement Based on Animal Studies: A Critical Review.

抄録

歯列矯正における歯槽骨のリモデリングは、破骨細胞による骨吸収と骨芽細胞による骨形成を調整する高度に制御されたプロセスである。OTMに関与するメカニズムとしては、メカノセンシング、圧縮側では無菌性炎症を介した破骨細胞の形成、引張側では引張力による骨形成が挙げられる。繊毛やイオンチャネルを含むいくつかの細胞内シグナル伝達経路とメカノセンサーは、機械的な力を破骨細胞や骨芽細胞の形成を刺激する生化学的なシグナルに変換する。現在までのところ、多くの研究はin vitroまたはヒト歯肉溝液サンプルを用いて行われている。そのため、原因と結果の関係を調べるには、トランスジェニック動物の使用が非常に有効である。OTMに対する反応を媒介する主要な細胞タイプには、歯根膜線維芽細胞、間葉系幹細胞、骨芽細胞、骨細胞、破骨細胞などがある。歯の矯正に必要な細胞プロセスを刺激する細胞間シグナルには、RANKL（receptor activator of nuclear factor-κB ligand）、TNF-α（tumor necrosis factor-α）、DKK1（dickkopf Wnt signaling pathway inhibitor 1）、スクレロスチンβ（sclerostin, beta）、BMP（bone morphogenetic proteins）などがある。この総説では、OTMの細胞内イベントと分子制御のメカニズムを解明するために、トランスジェニック動物モデルを用いた現在のOTM研究を批判的にまとめている。

Alveolar bone remodeling in orthodontic tooth movement (OTM) is a highly regulated process that coordinates bone resorption by osteoclasts and new bone formation by osteoblasts. Mechanisms involved in OTM include mechano-sensing, sterile inflammation-mediated osteoclastogenesis on the compression side and tensile force-induced osteogenesis on the tension side. Several intracellular signaling pathways and mechanosensors including the cilia and ion channels transduce mechanical force into biochemical signals that stimulate formation of osteoclasts or osteoblasts. To date, many studies were performed in vitro or using human gingival crevicular fluid samples. Thus, the use of transgenic animals is very helpful in examining a cause and effect relationship. Key cell types that participate in mediating the response to OTM include periodontal ligament fibroblasts, mesenchymal stem cells, osteoblasts, osteocytes, and osteoclasts. Intercellular signals that stimulate cellular processes needed for orthodontic tooth movement include receptor activator of nuclear factor-κB ligand (RANKL), tumor necrosis factor-α (TNF-α), dickkopf Wnt signaling pathway inhibitor 1 (DKK1), sclerostin, beta (), and bone morphogenetic proteins (BMPs). In this review, we critically summarize the current OTM studies using transgenic animal models in order to provide mechanistic insight into the cellular events and the molecular regulation of OTM.