Expression of osteoprotegerin and receptor activator of nuclear factor κB ligand in root resorption induced by heavy force in rats

  • J.P. Zhou
  • G. Feng
  • W.W, Zhou
  • A.S. Ren
  • Y. Wu
  • D.M. Zhang
  • H.W. Dai
Original article

DOI: 10.1007/s00056-011-0050-3

Cite this article as:
Zhou, J., Feng, G., Zhou, W. et al. J Orofac Orthop (2011) 72: 457. doi:10.1007/s00056-011-0050-3

Abstract

Objective

The aim of this study was to investigate the expression patterns of osteoprotegerin (OPG) and the receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL) in root resorption during orthodontic tooth movement.

Material and methods

Forty 12-week-old male SD rats were used with the right maxillary side as the experimental group and the left maxillary side as the control group. After 1 N (100g) force was loaded on the right maxillary first molar, the rats were sacrificed on days 0, 1, 4, 8, and 12. Mesial root resorption of the first molar, the number of odontoclasts and osteoclasts, and OPG and RANKL mRNA expression were determined by hematoxylin-eosin and scanning electron microscopy, tartrate-resistant acid phosphate staining, and in situ hybridization, respectively.

Results

Serious root resorption was apparent on the pressure side of the mesial root of the right maxillary first molar on days 8 and 12. The number of odontoclasts in the cementum lacuna was elevated on days 8 and 12. OPG expression rose significantly on the tensile side, while RANKL expression increased on the pressure side. The mRNA level of RANKL was significantly elevated on days 4, 8, and 12. Moreover, the RANKL/OPG mRNA ratio was increased on the pressure side, but decreased on the tensile side.

Conclusion

Changes in the expression of RANKL mRNA and the RANKL/OPG mRNA ratio are accompanied by a parallel alteration in the number of odontoclasts and tooth resorption, suggesting crucial involvement of RANKL and OPG in tooth resorption.

Keywords

Tooth movement Root resorption Osteoprotegerin Receptor activator of nuclear factor-κ B ligand 

Die Expression von Osteoprotegerin und des Rezeptor-Aktivators des Nuklearfaktor-κ-B-Liganden bei der durch starke Krafteinwirkung induzierten Wurzelresorption bei Ratten

Zusammenfassung

Ziel

Ziel der vorliegenden Studie war die Erforschung der Expressionsmuster von Osteoprotegerin (OPG) sowie des Rezeptor-Aktivators des Nuklearfaktor-κ-B-Liganden (RANKL) bei der Wurzelresorption während der kieferorthopädischen Zahnbewegung.

Material und Methodik

Verwendet wurden vierzig zwölf Wochen alte männliche SD-Ratten mit der rechten Oberkieferseite als Versuchsgruppe und mit der linken Oberkieferseite als Kontrollgruppe. Nach Belastung mit einer Kraft von 1 N (100 g) des ersten Molaren der rechten Oberkieferhälfte wurden die Ratten nach 0, 1, 4, 8 und 12 Tagen getötet. Die Resorption der mesialen Wurzel des ersten Molaren, die Anzahl der Odontoklasten und Osteoklasten sowie die Expression von OPG und RANKL-mRNA wurden jeweils mittels Hämatoxylin-Eosin-Färbung sowie per Rasterelektronenmikroskopie (REM) und mittels Tartratresistenter-saurer-Phosphatase-Färbung sowie In-situ-Hybridisierung bestimmt.

Ergebnisse

Am 8. und 12. Tag trat eine schwere Wurzelresorption an der Druckseite der mesialen Wurzel des ersten Molaren im rechten Oberkiefer auf. Die Zahl der Odontoklasten war am 8. und 12. Tag erhöht. Die OPG-Expression war an der Zugseite erheblich erhöht, während die RANKL-Expression an der Druckseite erhöht war. Der mRNA-Spiegel von RANKL war am 4., 8. und 12. Tag signifikant gestiegen. Darüber hinaus war das Verhältnis RANKL/OPG-mRNA an der Druckseite erhöht und an der Zugseite zurückgegangen.

Schlussfolgerungen

Die Änderungen in der Expression von RANKL-mRNA und dem RANKL/OPG-mRNA-Verhältnis gehen mit einer parallelen Veränderung der Zahl der Odontoklasten und der Zahnresorption einher, was auf eine entscheidende Beteiligung von RANKL und OPG an der Zahnresorption verweist.

Schlüsselwörter

Zahnbewegung Wurzelresorption Osteoprotegerin Rezeptor-Aktivator des Nuklearfaktor-κ-B-Liganden 

Copyright information

© Urban & Vogel, Muenchen 2011

Authors and Affiliations

  • J.P. Zhou
    • 1
  • G. Feng
    • 1
  • W.W, Zhou
    • 2
  • A.S. Ren
    • 1
  • Y. Wu
    • 1
  • D.M. Zhang
    • 1
  • H.W. Dai
    • 1
  1. 1.Department of OrthodonticsThe Affiliated Hospital of Stomatology, Chongqing Medical UniversityChongqingChina
  2. 2.Department of ProsthodonticsThe Affiliated Hospital of Stomatology, Chongqing Medical UniversityChongqingChina

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