Informationen aus Orthodontie & Kieferorthopädie 2002; 34(1): 57-64
DOI: 10.1055/s-2002-25229
Originalarbeit

© Georg Thieme Verlag

Entzündliche Prozesse und die Bewegung von Zähnen: Die Rolle von IL-1α im belasteten Parodont

Inflammation and tooth movement: The role of IL-1α in stressed periodontiumJuan Carlos Perez, David Suarez, Jose Ma Feliu
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Publication Date:
19 April 2002 (online)

Zusammenfassung

Heutzutage werden in der Kieferorthopädie Zähne immer noch genauso bewegt, wie vor zwei- bis dreitausend Jahren - durch die Anwendung mechanischer Kräfte. In Hinblick auf unser Wissen über die Biologie des Knochens und des Parodonts scheint die Hoffnung auf neue diagnostische Möglichkeiten gerechtfertigt, die das biologische Potential kieferorthopädischer Patienten mit einbeziehen. Ziel der vorliegenden Studie war die Untersuchung von biologischen Aspekten bei der Bewegung von Zähnen durch eine Interleukin-1α (IL-1α)-spezifische Anfärbung dieses wirkungsvollen Regulans der Knochenresorption. Dazu wurden die zellulären Anteile des Parodonts bei 60 Katzen untersucht, um das Ausmaß der IL-1α-spezifischen Färbung nach der unterschiedlich langen Einwirkung von Kräften in vitro quantitativ zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten, dass alle Zellen des Parodonts eine IL-1α-spezifische Färbung aufwiesen, wobei die Osteoblasten am stärksten eingefärbt worden waren. Weiterhin ließ sich ein auffälliger Anstieg der Färbeintensität nach 6 und nach 12 Stunden sowie nach 7 und nach 28 Tagen Behandlungsdauer beobachten. Die Studie ergab zwischen allen untersuchten Gruppen deutliche Unterschiede in Bezug auf die alveolären Osteoblasten. Diese Ergebnisse scheinen die Hypothese zu stützen, dass Zytokine, und hier speziell Interleukin-1, die durch orthodontische Kräfte verursachte Umstrukturierung des Knochens regulieren.

Summary

In orthodontics teeth are still moved today as they were two or three thousands years ago, by using mechanical forces. However, with knowledge on bone and periodontal ligament (PDL) biology it seems reasonable to expect that new diagnostic means will be developed that will expose the biological potential of prospective orthodontic patients. The aim of this investigation was to study the biological aspects of tooth movement, on Interleukin 1α (IL-1α)-specific staining as a powerful stimulator of bone resorption. Periodontal gingival crevicular fluid from 60 cats was analysed to quantitatively evaluate the degree of IL-1α-specific staining in alveolar osteoblasts after applying forces in vivo during different time periods. The results shows that all PDL cells had some degree of IL-1-specific staining, with the highest degree corresponding to osteoblasts. Furthermore, a notable increase in staining intensity was produced at specific time periods (6 and 12 hours, and 7 and 28 days). The study revealed a significant difference in the cellular area of the alveolar osteoblasts between all groups studied. The results seem to support the hypothesis that cytokines, and specifically IL-1, regulate bone restructuring related to orthodontic forces.

Literatur

  • 1 Davidovitch Z, Nicolay O F, Ngan P W, Shanfeld J L. Neurotransmitters, cytokines, and the control of alveolar bone remodeling in orthodontics.  Dent. Clin. North Am.. 1988;  32 (3) 411-435
  • 2 Davidovitch Z. Tooth movement.  Crit. Rev. Oral Biol. Med.. 1991;  2 (4) 411-450
  • 3 Davidovitch Z, Gogen M H, Okamato Y, Slivka M W, Shanfeld J L. Inflammatory mediators in the mechanically stressed periodontal ligament in vivo. In: Davidovitch Z. (ed.), Biological Mechanisms of Tooth Movement and Craniofacial Adaptation Proceedings of the international conference held at the Great Southern Hotel, Columbus, Ohio, May 8-11, 1991. EBSCO Media Birmingham, Ala.; 1992: 391-400
  • 4 Dewhirst F E, Ago J M, Peros W J, Stashenko P. Synergism between parathyroid hormone and interleukin 1 in stimulating bone resorption in organ culture.  J. Bone Miner. Res.. 1987;  2 (2) 127-134
  • 5 Dinarello C A, Goldin N P, Wolff S M. Demonstration and characterization of two distinct human leucocytic pyrogens.  J. Exp. Med.. 1974;  139 (6) 1369-1381
  • 6 Dinarello C A. Biology of interleukin 1.  FASEB-J.. 1988;  2 (2) 108-115
  • 7 Dinarello C A. Interleukin-1 and its biologically related cytokines.  Adv. Immunol.. 1989;  44 153-205
  • 8 Hanazawa S, Amano S, Nakada K, Ohmori Y, Miyoshi T, Hirose K, Kitano S. Biological characterization of interleukin-1-like cytokine produced by cultured bone cells from newborn mouse calvaria.  Calcif. Tissue Int.. 1987;  41 (1) 31-37
  • 9 Hoffmann O, Klaushofer K, Gleispach H, Leis H J, Luger T, Koller K, Peterlik M. Gamma interferon inhibits basal and interleukin 1-induced prostaglandin production and bone resorption in neonatal mouse calvaria.  Biochem. Biophys. Res. Commun.. 1987;  143 (1) 38-43
  • 10 Kabashima H, Maeda K, Iwamoto Y, Hirofuji T, Yoneda M, Yamashita K, Aono M. Partial characterization of an interleukin-1-like factor in human gingival crevicular fluid from patients with chronic inflammatory periodontal disease.  Infect. Immun.. 1990;  58 (8) 2621-2627
  • 11 Kahari V M, Heino J, Vuorio E. Interleukin-l increases collagen production and mRNA levels in cultured skin fibroblasts.  Biochem. Biophys. Acta. 1987;  929 (2) 142-147
  • 12 Masada M P, Persson R, Kenney J S, Lee W W, Page R C, Allison A C. Measurement of interleukin-l alpha and -1 beta in gingival crevicular fluid: implications for the pathogenesis of periodontal disease.  J. Periodontal Res.. 1990;  25 (3) 156-163
  • 13 Page R C. The role of inflammatory mediators in the pathogenesis of periodontal disease.  J. Periodontal Res.. 1991;  26 (3/2) 230-242
  • 14 Rodan G A, Martin T J. Role of osteoblasts in hormonal control of bone resorption - a hypothesis.  Calcif. Tissue Int.. 1981;  33 (4) 349-351
  • 15 Said S. Vasodilator action of VIP:Introduction and general considerations. In: Said S. (ed.), Vasoactive Intestinal Peptide Raven Press New York; 1982: 145
  • 16 Saito S, Ngan P, Rosol T, Saito M, Shimizu H, Shinjo N, Shanfeld J, Davidovitch Z. Involvement of PGE synthesis in the effect of intermittent pressure and interleukin-l beta on bone resorption.  J. Dent. Res.. 1991;  70 (1) 27-33
  • 17 Smith J A, Mizel S B, Cohen D, Green I. Interleukin 1, a potential regulator of fibroblast proliferation.  J. Immunol.. 1982;  128 (5) 2177-2182
  • 18 Smith D D, Gowen M, Mundy G R. Effects of interferon-gamma and other cytokines on collagen synthesis in fetal rat bone cultures.  Endocrinology. 1987;  120 (6) 2494-2499
  • 19 Stashenko P, Fujiyoshi P, Obernesser M S, Prostak L, Haffajee A D, Socransky S S. Levels of interleukin 1 beta in tissue from sites of active periodontal disease.  J. Clin. Periodontol.. 1991;  18 (7) 548-554
  • 20 Taira K. Characteristics of periodontal mechanosensitive neurons in the first somatosensory cortex of the cat.  Brain Res.. 1987;  409 (1) 52-61
  • 21 Tatakis D N. Interleukin-1 and bone metabolism: a review.  J. Periodontol.. 1993;  65 ((5 Suppl.)) 416-431
  • 22 Tashjian A H, Voelkel E F, Lazzaro M, Goad D, Bosma T, Levine L. Tumor necrosis factor-alpha (cachectin) stimulates bone resorption in mouse calvaria via a prostaglandin-mediated mechanism.  Endocrinology. 1987;  120 (5) 2029-2036
  • 23 Thomson B M, Saklatvala J, Chambers T J. Osteoblasts mediate interleukin 1 stimulation of bone resorption by rat osteoclasts.  J. Exp. Med.. 1987;  164 (1) 104-112
  • 24 Van Steenberghe D. The structure and function of periodontal innervation.  J. Periodontal Res.. 1979;  14 (3) 185-203
  • 25 Wakisaka S, Ichikawa H, Nishikawa S, Matsuo S, Takano Y Y, Akai M. Immunohistochemical observation on the correlation between substance P- and vasoactive intestinal polypeptide-like immunoreactivities in the feline dental pulp.  Arch. Oral Biol.. 1987;  32 (6) 449-453

Dr. Juan Carlos Perez Varela

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