650 nm光生物调节通过促进牙槽骨重塑维持正畸后磨牙间隙的动物实验研究

《International Dental Journal》：Photobiomodulation Supports Postorthodontic Molar Space Maintenance by Enhancing Alveolar Bone Remodelling in a Murine Model

　　

摘要 目的：正畸复发受主动牙齿移动后不完全的牙槽骨重塑影响。本研究评估了650 nm光生物调节治疗能否通过维持保留的磨牙距离和增强牙槽骨中的成骨活性来预防正畸后复发。 方法：研究人员对64只雄性Wistar大鼠使用10克镍钛闭合螺旋弹簧进行左上颌第一磨牙的正畸牙齿移动，持续14天。去除矫治器后，动物被分配到四种正畸后方案：无间隙保持器或光生物调节的复发对照组、仅间隙保持器组、仅光生物调节组、以及间隙保持器联合光生物调节组。每种方案分别在去除矫治器后的第7天和第14天进行评估。研究人员测量组织学磨牙距离以评估复发趋势；使用苏木精和伊红染色评估编织骨形成；并通过免疫组织化学分析Bmp2、Runx2、碱性磷酸酶（alkaline phosphatase, ALP）和I型胶原蛋白（Collagen-type I）的表达。 结果：在两个时间点，复发对照组的保留磨牙距离最小，编织骨形成最低。在第7天，仅光生物调节组维持的磨牙距离与间隙保持器组相当，而在第14天则大于间隙保持器组。联合治疗显示出最强的早期维持效果和最高的编织骨形成。光生物调节还增加了Bmp2、Runx2、ALP和Collagen-type I的表达，表明增强了成骨分化、成骨细胞活性和胶原基质形成。 结论：650 nm光生物调节通过维持磨牙距离和促进牙槽骨重塑来预防正畸复发倾向。光生物调节可作为机械性间隙保持的生物辅助手段，以提高正畸后稳定性。 临床意义：光生物调节可能是一种非侵入性的生物辅助手段，通过促进牙槽骨重塑和提高正畸后稳定性来补充传统的正畸保持。然而，其临床转化需要进一步的研究来确认其在人类正畸患者中的有效性、安全性和最佳照射方案。

研究背景与问题

正畸复发是主动正畸治疗后面临的主要挑战之一。尽管正畸牙齿移动可以矫正牙齿位置，但在去除矫治器后，由于牙周组织和牙槽骨适应不完全、软组织张力、咬合力以及患者相关因素，牙齿可能会向原始位置移动。因此，保持期被认为是维持牙齿位置和防止治疗后复发的必要阶段。目前，使用固定或可摘保持器的机械性保持是维持正畸效果的常规标准方法。然而，即使使用保持器，复发仍可能发生，因为保持主要提供机械稳定而非直接加速牙周和牙槽骨重塑。这凸显了对能够在正畸后保持期支持组织重塑的生物辅助策略的需求。牙齿位置的稳定性取决于周围牙周膜和牙槽骨中骨吸收与骨形成的平衡。在复发过程中，原本在主动牙齿移动时处于张力侧的牙周区域可能成为新的受压部位，导致组织重塑，从而损害新牙齿位置的维持。因此，正畸后期间骨形成不足和牙槽适应不完全可能削弱对新矫正牙齿位置的结构支撑。光生物调节疗法作为一种非侵入性方法，已被关注用于调节组织修复和骨重塑，但其在预防正畸复发中的作用尚不清楚。本研究旨在评估650 nm光生物调节对大鼠模型中正畸后磨牙间隙维持的影响，假设光生物调节能通过增强牙槽骨重塑来支持磨牙间隙维持。

研究方法

研究人员使用了64只10至12周龄、体重250至300克的雄性Wistar大鼠，来源为印度尼西亚艾尔朗加大学。采用随机化后测仅对照组设计。首先对所有大鼠进行为期14天的正畸牙齿移动，使用10克镍钛闭合螺旋弹簧连接左上颌第一磨牙和切牙作为支抗。去除矫治器后，将动物随机分配到四个方案组：复发对照组（无间隙保持器和光生物调节）、仅间隙保持器组（复合树脂保持器）、仅光生物调节组、以及联合治疗组（两者兼有）。光生物调节使用650 nm红色二极管激光，能量密度4 J/cm2，输出功率200 mW，每天一次在颊侧和腭侧各照射20秒。观察周期分别为7天和14天后处死动物，收集上颌骨组织，经固定、脱钙、石蜡包埋后制备4 μm切片。主要技术方法包括：组织学测量磨牙间距离（在釉牙骨质界、接触点和边缘区三个解剖水平测量平均值）；苏木精-伊红染色进行编织骨形态计量分析（计算编织骨面积分数）；以及免疫组织化学检测Bmp2、Runx2、ALP和Collagen-type I的表达（阳性细胞计数）。

研究结果

光生物调节与正畸牙齿移动后更大的组织学磨牙间隙维持相关

在去除矫治器后第7天，复发对照组显示最小的磨牙距离。放置间隙保持器显著增加了保留距离。仅光生物调节组的效果与间隙保持器组相当，两组间无显著差异。联合治疗组显示出最大的保留磨牙空间，显著高于任一单一干预。在第14天，复发对照组仍然最低。间隙保持器组保留了显著更大的距离。仅光生物调节组进一步增加了保留磨牙距离，超过了间隙保持器组。联合治疗组均值最高，但与仅光生物调节组无显著差异。这表明光生物调节在第7天效果与间隙保持器相当，而第14天效果更强。

光生物调节增强了磨牙间隙区域的编织骨形成

复发对照组在两个时间点的编织骨形成均最低。第7天，间隙保持器组编织骨增加。仅光生物调节组的均值高于间隙保持器组，提示其促进了早期骨形成。联合治疗组显示最高编织骨形成。第14天，所有干预组的编织骨形成进一步增加，联合治疗组仍为最高，表明间隙维持和光生物调节可能在新生骨形成上具有互补效应。

光生物调节在间隙保持器期间增加了Bmp2和Runx2的表达

第7天，Bmp2表达在复发对照组最低。间隙保持器组显著升高，仅光生物调节组进一步显著增加。联合治疗组最高，但与仅光生物调节组无显著差异。Runx2表达趋势相似，间隙保持器组显著高于对照组，仅光生物调节组与之相当，联合治疗组最高且显著高于仅光生物调节组。第14天，两种标记物在所有干预组均升高，联合治疗组均值最高。

光生物调节在间隙保持器期间支持了ALP和Collagen-type I的表达

第7天，ALP表达在复发对照组最低。间隙保持器组显著升高，仅光生物调节组与之相当。联合治疗组最高，显著高于仅光生物调节组。Collagen-type I表达在第7天也呈增加趋势，联合治疗组最高。第14天，ALP表达在干预组均升高，联合治疗组均值最高但与仅光生物调节组无显著差异。Collagen-type I表达在第14天显示更清晰的基质形成反应，联合治疗组显著高于仅光生物调节组。

讨论与结论

讨论部分指出，正畸复发不仅是机械事件，长期稳定性依赖于牙周纤维的适应和牙槽骨的重塑。本研究中，光生物调节改善了磨牙间隙维持，伴随编织骨形成增加和成骨标志物上调，表明其通过促进生物学稳定来支持间隙维持。光生物调节与间隙保持器的比较具有临床相关性：间隙保持器提供机械稳定，而光生物调节通过增强骨形成促进生物学稳定。仅光生物调节在某些指标上产生了与间隙保持器相当甚至更好的效果。联合治疗通常产生最强的反应，提示两种策略可能具有协同作用。

研究结论：650 nm光生物调节通过维持磨牙距离和促进牙槽骨重塑来预防正畸复发倾向。光生物调节可作为机械性间隙保持的生物辅助手段，以提高正畸后稳定性。临床意义方面，光生物调节可能是一种非侵入性的生物辅助手段，通过促进牙槽骨重塑和提高正畸后稳定性来补充传统正畸保持，但其临床转化仍需进一步研究确认在人类正畸患者中的有效性、安全性和最佳照射方案。