骨质疏松症及相关治疗药物对正畸治疗影响的研究进展

2023年10月24日 来源:口腔医学研究     作者:刘新煜 胡敏
    骨质疏松症作为一种系统性骨骼疾病,其特征是骨量的降低以及骨组织显微结构的破坏,最终使骨脆性以及骨折易感性增加。正畸牙齿移动的基础是牙周组织的改建,牙周炎作为一种炎症性感染性疾病所造成的牙槽骨丧失会对正畸治疗产生不利影响,研究显示骨质疏松症与牙周炎有着相似的诱因,如年龄、激素水平、吸烟等,并且骨质疏松症是牙周炎的一项独立危险因素,因此以牙周组织为基础的正畸牙移动也可能会受到骨质疏松状态的影响。
    如今,越来越多的人出于对口腔功能和美观的考虑寻求正畸治疗,其中不乏一些患有骨质疏松症的患者前来就诊,比如处于更年期的女性以及患有特发性骨质疏松症的青少年等,重建这类合并骨质疏松的正畸患者牙移动过程中骨改建的平衡是正畸治疗成功的关键。骨质疏松症治疗药物的作用主要表现在抑制骨吸收、促进骨形成或者两种作用兼而有之。如果相关治疗药物能在重建骨质疏松症患者骨改建平衡的同时能加快正畸牙移动速率,这对于正畸治疗有着积极的临床意义。本文对近年来的相关文献进行综述,现总结如下。
    1.骨质疏松症对正畸治疗的影响
    1.1 骨质疏松症使牙周细胞成骨活性降低
    绝经后雌激素缺乏导致骨质疏松的患者在临床上比较多见,研究人员比较了绝经期妇女和育龄妇女的牙槽骨损失水平,结果发现绝经期妇女的上下颌牙槽骨损失水平增加,高于育龄妇女。对大鼠进行双侧卵巢切除术(ovariectomized,OVX)来模拟人绝经后骨质疏松,在OVX 大鼠口腔内诱发实验性牙周炎,模型组与其他组相比可以观察到明显的牙槽骨垂直骨高度降低、骨体积分数以及骨小梁厚度下降。
    一篇Meta分析研究了雌激素对牙周膜细胞和牙周膜干细胞(periodontalligment stem cells,PDLSCs)成骨分化的影响,符合标准的研究大部分为动物实验,结果表明雌激素缺乏会影响牙周膜细胞的成骨分化能力。同时有学者发现骨质疏松症会导致实验动物拔牙后牙槽窝愈合缓慢。
    对此Arioka等学者深入研究发现OVX 小鼠的牙周膜宽度显著减少以及牙周膜纤维排列稀疏,萎缩的牙周膜中还伴随着前成骨细胞减少,对OVX小鼠实施拔牙术,发现该组大鼠拔牙窝愈合缓慢,这是因为OVX小鼠拔牙窝中前成骨细胞显著减少。证实了骨质疏松症所导致的牙周膜萎缩与实验动物拔牙窝骨质愈合缓慢之间可能存在联系。
    有临床研究表明,患髋部骨质疏松的绝经期女性发生牙周重度临床附着丧失的风险是不伴骨质疏松女性的2.466倍。因此,骨质疏松症能通过影响动物牙周组织内相关细胞特别是干细胞的成骨活性来破坏骨改建的平衡,同时还提示正畸医生在临床牙周炎治疗过程中,应对患者全身状况综合考虑,控制危险因素并且为进一步的正畸治疗打好基础。
    1.2 骨质疏松症使大鼠正畸牙齿移动加快
    在正畸牙移动过程中可以将牙齿分为张力侧和压力侧,在张力侧发生骨形成而压力侧发生骨吸收,通过镍钛拉簧对大鼠上颌磨牙加力来建立正畸牙移动模型,一项系统综述表明OVX所造成的骨质疏松对模型动物的正畸牙移动有着明显的加速作用。骨保护素(osteoprotegerin,OPG)是由成骨细胞分泌可以抑制破骨细胞功能和分化的细胞因子。
研究人员通过建立OPG 缺陷型小鼠来模拟骨质疏松症,正畸加力结果显示,OPG 缺陷型小鼠牙齿移动距离显著高于野生型小鼠。Huang等的研究结果也表明在正畸牙移动7 d和14 d后,Micro-CT显示OVX组小鼠牙槽骨吸收区域显著高于假手术组,同时OVX 组上颌第一磨牙牙齿移动距离增加,HE染色切片显示出牙根压力侧的牙周膜有明显的透明样变。上述结果表明,骨质疏松症会加快动物正畸牙移动的同时增加牙槽骨吸收,这可能会对正畸治疗产生不利影响。
    1.3 骨质疏松症使正畸诱导的牙根吸收增加
    正畸诱导的牙根吸收(orthodonticaly induced root resorption,OIRR)是矫治过程中常见的并发症,Micro-CT 和HE染色结果表明OVX组大鼠正畸牙移动后牙根吸收面积显著增加,ALP和TRAP染色结果表明,OVX 组大鼠成牙骨质细胞活性和牙骨质形成量受到抑制而破骨细胞活跃。
    有学者从分子层面进行研究,发现OVX使正畸后牙周组织的RANKL、肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、基质金属蛋白-2(matrix metallopeptidase-2,MMP-2)等炎性因子增加,同时降低OPG、白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)的表达,并且通过调控RANKL/OPG 系统、炎性和破骨细胞标志物来影响牙根吸收。因此,骨质疏松症能影响实验动物牙移动过程中牙根状态,增加牙根吸收的风险。
    2.骨质疏松症相关治疗药物对正畸牙移动以及牙周组织改建的影响
    2.1 雌激素类
    牙槽骨重塑是正畸牙齿移动的基础,而雌激素作为人体内调节骨代谢的重要激素之一,可能对正畸过程的骨改建产生影响。动物实验表明,牙齿在雌激素水平较低时移动加快,两者呈负相关。雌激素可以抑制破骨细胞的分化同时促进其凋亡从而抑制骨吸收,这可能会对正畸牙移动产生不利影响,因为破骨细胞介导的骨吸收是骨改建的起始阶段。
    雌激素还能通过维持骨细胞自噬同时抑制成骨细胞凋亡来影响骨代谢,这将有望成为新的研究方向。雌激素还可减少实验动物正畸诱导的牙根吸收,用雌二醇治疗OVX小鼠,雌二醇减少了正畸牙移动后产生的牙根吸收。
    Li等将72 只Wistar 大鼠分为OVX 组、OVX+雌二醇组以及假手术组,通过正畸装置对牙齿施加重力建立OIRR模型,结果雌二醇治疗组和假手术组的牙根吸收总体积显著小于OVX组,免疫组织化学染色结果发现治疗组和假手术组的RANKL/OPG、p-ERK/ERK 比例显著高于OVX组,结论表明雌激素可能是通过调控ERK1/2通路增强牙骨质形成进而减少OIRR。雌激素还可增强人牙周膜干细胞和骨髓间充质干细胞的成骨活性,有利于其在组织再生方面的应用。
    2.2 双膦酸盐类
    双膦酸盐(bisphosphonates,BPs)治疗骨质疏松症的功效和安全性已经得到证实,但BPs对骨代谢的调节能力可能会影响正畸治疗的效果,一篇系统综述发现大多数有BPs治疗史的正畸患者较未经治疗患者的牙齿移动缓慢、牙根吸收较轻以及牙齿周围牙槽骨骨密度增加,这可能导致矫治疗程的增加,对于大多数患者来说是不利的。体外研究表明,一定浓度的唑来膦酸会影响PDLSCs的细胞活性并且会诱导细胞凋亡,PDLSCs的成骨活性也会降低。
    Wu等研究了利塞膦酸盐对OVX 大鼠正畸牙移动速率的影响,发现利塞膦酸钠可以抑制OVX大鼠的正畸牙移动,并且这种调控作用可能是通过RANK/RANKL/OPG途径来实现的。但是在另一项研究中实验人员发现,BPs同样能抑制OPG 缺陷型小鼠的正畸牙移动,这表明BPs调控骨代谢的途径不止OPG;BPs对牙齿移动的抑制作用还可能与前列腺素E2 降低有关,后者减少了RANKL的激活并导致牙周相关细胞促进破骨细胞生成和防止破骨细胞凋亡的能力减弱。
    2.3 甲状旁腺激素类
Li等发现大剂量甲状旁腺激素(parathyroid hormone,PTH)在家兔下颌升支截骨术后增加牙周组织的分解代谢,从而加速正畸牙在手术后的移动。有学者以一种温度敏感水凝胶为载体,向大鼠正畸牙移动部位注射PTH,结果发现大鼠正畸牙移动加速,PTH 通过提高RANKL/OPG比例来使骨改建增强同时还能通过提高ALP、OCN、RUNX2等成骨相关因子的表达来增强成骨作用。
    特立帕肽作为一种重组人PTH(1-34)类似物,通过间歇性给药的方式能恢复骨质疏松动物骨组织修复过程中的代谢障碍。PTH 还能影响正畸后的保持阶段,在大鼠建立正畸牙移动模型后以弓丝替代正畸加力弹簧来模拟正畸后保持阶段,PTH 组在保持阶段牙齿较稳定,组织形态学显示PTH 组大鼠牙周再生速度较快,ELISA 检测结果显示动物龈沟液中OCN、ALP和胰岛素样生长因子-1(insulin like growth factor-1,IGF-1)含量较高,这表明PTH 可以通过促进牙周再生来提高牙齿移动的稳定性,IGF-1在介导PTH 的合成代谢中至关重要,IGF-1受体抑制剂可显著抑制PTH 对成牙骨质细胞的合成代谢。除了IGF-1之外,PTH 促进牙周修复还通过ephrinB2-EPHB4正向信号传导影响成牙骨质细胞的矿化,从而促进牙根吸收的再生。
    2.4 其他治疗骨质疏松症药物
    雷洛昔芬是美国食品药品监督管理局批准的选择性雌激素受体调节剂,可以抑制全身性骨质流失。研究表明,雷洛昔芬能通过减少骨吸收并且间接的增强骨形成来减少正畸结束后的复发。
    3.总结与展望
    随着人口老龄化进展,骨质疏松症的发病率也逐年升高,正畸患者中患有骨质疏松症的比例也随之提高,通过对近年来的文献进行总结,骨质疏松症能破坏OVX大鼠正畸牙移动过程中的骨重塑,同时还会使拔牙窝愈合缓慢,牙周组织再生能力降低。治疗骨质疏松症的全身性药物也会对牙齿移动和牙周组织改建产生影响,有些药物比如双膦酸盐会使牙齿移动缓慢甚至停止,以及体内的雌激素水平影响正畸牙移动速度。
    骨质疏松症打破了正常的成骨破骨平衡。未来的研究方向应该集中于重建骨质疏松症正畸患者牙齿移动过程中成骨破骨间的相对平衡,比如不良反应小、效果强的新型药物以及针对精准控制牙齿移动产品的开发,同时抗骨质疏松药物与生物活性材料的结合也是未来研究的热点。因为在成骨破骨平衡前提下的正畸牙齿移动速率加快,对于正畸医生来说有积极的临床意义。

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