自锁托槽矫治器对慢性广泛型牙周炎正畸治疗患者龈沟液中IL-1β和TNF-α表达的影响

崔占琴　李文静　刘焕

050000　石家庄市，河北医科大学第二医院口腔正畸科(崔占琴)，口腔内科(李文静)；河北燕达医院(刘焕)



·论著·

自锁托槽矫治器对慢性广泛型牙周炎正畸治疗患者龈沟液中IL-1β和TNF-α表达的影响

崔占琴李文静刘焕

050000石家庄市，河北医科大学第二医院口腔正畸科(崔占琴)，口腔内科(李文静)；河北燕达医院(刘焕)

【摘要】目的研究慢性广泛型牙周炎患者戴用自锁托槽矫治器与传统托槽矫治器在正畸治疗初期阶段龈沟液(GCF)含量及GCF内白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)浓度的变化。方法选择需做固定矫治治疗的轻中度慢性广泛型牙周炎患者12例，按照随机数字表法分为传统托槽组(传统组)和自锁托槽组(自锁组)，每组6例。分别测量患者戴用矫治器前(T0)，戴用矫治器后1周(T1)、2周(T2)、4周(T3)受试牙位：11、21、31、41的GCF及GCF内IL-1β和TNF-α的浓度。结果T1、T2、T3期GCF量、GCF内IL-1β和TNF-α的浓度均较T0期增高，差异有统计学意义(P<0.05)，且随着戴用时间的延长,GCF、GCF中IL-1β和TNF-α的浓度有逐渐升高趋势；每个检测时间点自锁组GCF、IL-1β和TNF-α浓度均低于传统组，差异有统计学意义(P<0.05)。结论自锁托槽矫治器有益于减少正畸治疗对慢性广泛型牙周炎患者牙周健康带来的不良影响。

【关键词】牙周病;正畸;自锁托槽矫治器;慢性广泛型牙周病;龈沟液;IL-1β；TNF-α；ELISA

慢性广泛型牙周病是常见的口腔牙周组织疾病之一，是一种多因素所致的慢性、进展性疾病[1-3]。患者由于牙周支持组织的减少，常伴有上前牙倾斜，移位，扇形飘移,深覆盖等错颌畸形，这也是大部分患者要求正畸治疗的初始动机。正畸治疗是牙周病非常有效的辅助治疗手段。李业荣等[4]研究表明，正畸治疗后患者牙周稳定度增加，牙齿的美观和功能也得到大大提升。自锁托槽矫治器具有操作简便，省时省力,摩擦力小等许多优点[5,6]，近年来受到广大正畸医师的青睐，但其是否更有利于牙周病患者牙周健康的维护尚不清楚。目前关于牙周病正畸治疗过程中牙周状况的研究大多是关于牙周临床指标和菌斑指数方面的研究，关于炎性因子的相对较少。本课题通过研究慢性广泛型牙周病正畸治疗患者戴用自锁托槽矫治器与传统托槽矫治器治疗初期龈沟液(GCF)含量和GCF内白细胞介素-1β(IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)浓度的变化，比较这两种矫治器对于慢性广泛型牙周病患者牙周组织健康的影响，探讨两种类型固定矫治器对口腔内微生态环境的影响，为临床慢性广泛型牙周病正畸治疗患者选择更有益于牙周健康的固定矫治器提供理论依据。

1资料与方法

1.1一般资料选择2014年1～10月在河北医科大学第二医院口腔正畸科选择做固定矫治治疗的慢性广泛型牙周病患者12例为受试对象，其中男4例，女8例；年龄21～45岁，平均年龄23.5岁。身体状况良好，无系统性疾病；不吸烟；非哺乳和妊娠期；没有龋齿或龋齿已经充填；X线片检查牙槽骨吸收不超过根长1/2；无牙髓及根尖周病变(根据症状，临床检查及X线片检查结果评定)；正畸治疗前已进行牙周基础治疗，现阶段牙周炎症处于稳定或者静止状态；口腔黏膜正常；口腔卫生状况良好；没有口腔不良习惯；试验开始前3个月未服用过抗生素和激素类药物；患者同意参加试验且能按要求复诊。正畸治疗正式开始前对不同的患者进行口腔卫生宣教，要求每餐后采用水平颤动法(BASS)进行口腔卫生维护。试验过程中严禁患者使用含有氯己定的漱口水，不可进行洁刮治等专业牙周状况维护措施。试验开始前将本试验的目的、方法、预期的结果等如实告知患者，患者签署知情同意书，并经过学院医学伦理委员会审查通过后，开始实施临床试验。根据随机数字表将患者分为传统托槽组(A组)和自锁托槽组(B组)，每组6例。2组一般资料有可比性。

1.2主要试剂与仪器见表1。

表1　主要试剂与仪器

1.3方法分别测量戴用矫治器前(T0)，戴用矫治器后1周(T1)、2周(T2)、4周(T3)受试牙位；11、21、31、41的GCF及GCF内的IL-1β和TNF-α水平。

1.3.1GCF的采集和保存：自始至终由同一名试验者进行GCF的采集，称重，保存等工作。试验者经过牙周专科医生指导和训练，熟练掌握了GCF收集的方法和技巧。每次复诊时，采集患者待测牙位的GCF。在采集过程中尽量不使受试者的牙周组织受到损伤。具体步骤：小心去除GCF收集部位的龈上牙石和菌斑,常规清水漱口后休息10 min，试验牙用棉卷隔湿，用气枪轻吹牙龈1 min后，把无菌的滤纸条(2 mm×8 mm)垂直轻轻地插入受试牙的唇面近中、远中两个位点的龈沟或牙周袋内，遇到阻力即停止,停留30 s后取出(如被血污染则弃除)，20 min后相同位点再次取样。将所有的GCF滤纸条放入同一微离心管内, 使用电子天平称重,减去采集前微离心管的重量, 就是GCF重量(误差d=0.0001 g)。每位患者前后2次采集的滤纸条放入同一微离心管内, 用锡纸包好，快速置入-70℃冰箱内冷冻保存，等到样本收集完成后进行TNF-α和IL-1β水平的检测分析。

1.3.2TNF-α和IL-1β水平的检测方法和步骤：把冻存状态下的微离心管和人酶联免疫吸附试验试剂盒在室温状态下解冻，使用稀释的缓冲液于室温状态下洗涤1 h，之后在4℃下离心10 000 r/min×15 min,之后收集离心后的上清液。分别取50 μl上清液进行分析TNF-α、IL-1β的浓度，应用Multisciences厂家供给的TNF-α人酶联免疫试剂盒和IL-1β人酶联免疫试剂盒，运用双抗体夹心酶联免疫吸附检测技术来检测上清液中TNF-α和IL-1β的水平，具体操作按说明书要求的步骤进行。

2结果

2.1GCF的含量2组T0期GCF水平比较，差异无统计学意义(P>0.05)，粘接两种托槽后的前期阶段,患者在T1、T2、T3期GCF含量均比T0期有明显增加，差异有统计学的意义(P<0.05)，其GCF含量的增加随戴用矫治器时间的延长而明显增加，每任意2个检测的时间点的GCF含量比较，差异有统计学意义(P<0.05)。各检测时间GCF含量的比较，自锁组低于传统组，差异有统计学的意义(P<0.05)。见表2。

表22组不同时间GCF含量比较

测定时间A组B组戴用固定矫治器前(T0)3.1±0.52.8±0.5戴用固定矫治器后 1周(T1)3.8±0.5*4.1±0.4*#☆ 2周(T2)4.4±0.5*#5.3±0.5*☆ 4周(T3)5.1±0.5*#△6.4±0.3*#△☆

注：与T0比较，*P<0.05；与T1比较，#P<0.05；与T2比较，△P<0.05；与A组比较，☆P<0.05

2.2IL-1β和TNF-α的浓度戴用两种矫治器后，2组患者GCF内IL-1β和TNF-α的浓度都出现升高的趋势，且比托槽粘接前的GCF中IL-1β和TNF-α的浓度高，差异有统计学意义(P<0.05)，各检测时间点戴用自锁托槽矫治器的患者GCF中IL-1β浓度和传统托槽矫治器组比较，自锁组低于传统组，差异有统计学意义(P<0.05)；各检测时间点戴用自锁托槽矫治器的患者TNF-α浓度与传统托槽矫治器组比较，自锁组低于传统组，差异有统计学意义(P<0.05)。见表3、4，图2、3。

图1　2组不同时间GCF含量比较

表32组不同时间GCF中IL-1β水平比较

测定时间A组B组戴用固定矫治器前(T0)23.6±2.122.5±2.2戴用固定矫治器后 1周(T1)28.4±1.2*31.7±3.2*# 2周(T2)34.7±2.2*40.5±5.6*# 4周(T3)40.2±1.9*49.2±7.6*#

注：与T0比较，*P<0.05；与A组比较，#P<0.05

表42组不同时间GCF中TNF -α水平比较

测定时间A组B组戴用固定矫治器前(T0)1.98±0.151.74±0.51戴用固定矫治器后 1周(T1)2.31±0.21*2.78±0.23*# 2周(T2)2.81±0.17*3.34±0.23*# 4周(T3)3.08±0.14*3.94±0.05*#

注：与T0比较，*P<0.05；与A组比较，#P<0.05

图2　2组不同时间IL-1β水平比较

3讨论

牙周炎是一种多因素引起的不可逆的慢性炎症性疾病，它通过复杂的活动干预宿主的防御系统[7],影响牙齿的支持组织，牙周病起初是由于细菌感染，随后由于白细胞的高活性及细胞因子，类花生酸和基质金属蛋白酶的增殖，引起宿主介导的牙周支持组织的破坏[7-9]。慢性广泛型牙周炎是最常见的一类牙周炎，根据患牙的严重程度和临床症状可分为活动期和静止期，疾病进展期临床表现为附着水平的丧失，深牙周袋的形成，牙槽骨吸收，甚至导致牙齿缺失。它已成为目前我国牙齿缺失的主要原因之一，牙齿松动会使患者前牙扇形飘移，影响美观，还会使患者咀嚼功能下降，严重影响患者的生活质量。因此牙周疾病的早期控制和牙齿移位情况的改善是牙周和正畸医师共同关注的方向[10]。但牙周炎患者在正畸治疗过程中由于固定矫治器的存在，必然会给患者的口腔卫生维护带来一定负面影响，这就可能导致患者口腔中的菌斑聚集，进而使牙周炎症有加重的可能。自锁托槽矫治器是20世纪30年代发明的，经过几十年不断的创新和改进，拥有了许多优点[11,12]，与传统托槽矫治器相比，自锁托槽矫治器不需要结扎丝或结扎圈固定弓丝，而是利用自身的锁扣结构固定弓丝，相对来说减小了摩擦力，更利于牙齿的移动[13]。其最引人注目的潜在优势是能减少总的治疗时间和相关的主观不适[14,15]。我们推测自锁托槽矫治器由于其结构相对简单可能更有利于牙周病正畸治疗患者的口腔卫生维护。目前关于牙周病患者正畸治疗的研究大多是关于牙周临床指数方面，而有研究表明，在反映牙周炎症程度上，炎性因子比牙周临床指数具有更高的敏感性和特异性[16]。因此本试验拟通过比较牙周病患者戴用两种不同类型的托槽在正畸治疗前后GCF中炎性因子的变化，观察自锁托槽矫治器是否更有利于牙周炎患者的牙周健康。

图3　2组不同时间TNF-α水平比较

牙周炎的发生与牙菌斑有着密切联系。目前认为最具有可疑性的牙周致病菌包括：牙龈卟啉单胞菌、伴放线放线杆菌、福赛拟杆菌、直肠弯曲菌、缠结优杆菌、具核梭杆菌、中间普雷沃菌、中间链球菌及齿垢密螺旋体等[17]。慢性广泛型牙周炎主要致病菌是牙龈卟啉单胞菌、福赛拟杆菌、齿垢密螺旋体。牙周炎时由于致病菌抗原作用于牙齿周围组织的单核巨噬细胞，促使其分泌出多种细胞因子，这些细胞因子与牙槽骨的破坏及吸收有着密切关系[18]。细胞因子(cytokine)是小分子肽的总的称呼，主要是由免疫细胞(如淋巴细胞、巨噬细胞等)及与免疫相关的一些细胞(如成纤维细胞、内皮细胞、内分泌细胞、神经细胞等)分泌。其以自分泌或旁分泌的方式作用在自身或者邻近的细胞，调节细胞之间的互相作用、免疫应答、生长及分化等。正常的情况之下，细胞因子相互之间是制约和影响的，它们以网络的形式发挥一些生物学方面的效应。如果机体遇到某些异常刺激，其中的某些细胞因子就会异常的增多，打破了正常情况下细胞因子之间的网络系统，从而引起全身或局部组织的病理反应[18]。与牙周病正畸相关的细胞因子包括IL-1β和TNF-α等。Murayama等[19]研究发现，IL-1β可促使人牙周成纤维细胞中的金属基质蛋白酶(MMP-3)的表达增加，从而使牙周组织崩解。同时在炎症期，IL-1β直接参与局部的免疫反应[20]。表明IL-1β参与牙周病的炎症破坏过程。此外一些研究显示GCF中IL-1β的浓度随牙周病炎症程度的加重和牙周探诊深度的增加而增加[21-23]。Pulikkotil等[24]研究了牙周病患者牙周治疗前后GCF中IL-1β和IL-8的表达水平的变化，发现治疗后两种因子的表达水平明显下降。还有研究显示，IL-1β的表达水平随牙周临床指征的下降而下降[25]。TNF-α也是参与牙周病炎症破坏的一种细胞因子，具有多种生物学活性，与IL-1β在骨吸收过程中具有协同作用。其可抑制成骨细胞活动，诱导破骨细胞生成，刺激骨吸收，刺激前列腺素和蛋白酶的生成，从而使牙周组织破坏[26]。以上研究说明IL-1β和TNF-α可以明显反映牙周患者的牙周炎症状况。据此，本试验通过研究这两种因子的变化，探讨不同种类托槽对牙周患者牙周状况的影响。谷冬华等[27]研究牙周病患者组与正常人组GCF中IL-1β和TNF-α的含量发现，牙周病患者含量显著高于正常人组，且差异有统计学意义(P<0.05)。本试验中IL-1β的含量和TNF-α含量也显著高于谷冬华等[27]研究的正常人组的含量，证实在牙周患者戴矫治器初期，2种因子的浓度都有增加的趋势。但自锁托槽矫治器组比普通组增加的量少。表明固定矫治器戴用初期本身可能会对患者的牙周组织造成损伤，引起牙周组织炎症程度的加重，但自锁托槽对牙周组织的损伤相对小些，更有利于牙周患者的正畸治疗。

自锁托槽矫治器自20世纪30年代发明以来，越来越受到正畸医生的关注[11]。与普通托槽矫治器相比，自锁托槽矫治器拥有许多优点[12]。一方面自锁托槽矫治器省略了结扎托槽的操作程序，因而减少了医生的椅旁操作时间。另一方面，自锁托槽矫治器可以产生更小的摩擦力，使牙齿移动阻力减少，加快牙齿移动速度，从而缩短总的治疗疗程。Pringle等[28]通过研究发现自锁托槽矫治器与普通托槽矫治器相比，前者疼痛程度较轻，患者感觉更舒适，更能得到患者的配合。目前关于自锁托槽矫治器与普通托槽矫治器的对比研究主要集中在摩擦力，对牙弓形态的影响和对牙周健康影响方面。其中对牙周健康影响方面的研究主要针对牙周健康的正畸治疗患者牙周临床指标和牙周致病菌方面。张晓燕[29]研究了两种托槽在粘接后1、3、6个月时4颗下切牙唇面近远中和正中面的牙龈指数(GI)，菌斑指数(PLI)，龈沟出血指数(SBI)，发现自锁托槽矫治器组的牙周指数在研究的任意时期均显著低于传统托槽组，差异具有统计学意义。郁焕兵[30]研究了自锁托槽矫治器与普通托槽矫治器对正畸治疗患者GCF含量及IL-1β和TNF-α浓度的影响，结果显示自锁托槽组GCF含量及两种因子浓度均低于普通托槽组，且差异有统计学意义(P<0.05)。这与本试验研究结果相符。与牙周临床指数相比，细胞因子对于判断牙周炎症情况具有更高的敏感性[16]。本试验观察了牙周病患者戴用两种不同的托槽矫治器后细胞因子的变化，结果证实戴用矫治器后，2组因子浓度都有所增加，但任意时间点自锁托槽矫治器组两种细胞因子的浓度均低于传统托槽组，且差异有统计学意义(P<0.05)。说明与普通托槽相比，自锁托槽更利于牙周病正畸治疗患者牙周组织健康。

本试验通过对这两种炎性因子的研究表明，在正畸治疗初始阶段，两种固定矫治器都引起了牙齿周围组织一定程度的炎症，传统托槽组比自锁托槽组炎性因子浓度增加得更明显，差异有统计学意义(P<0.05)，推断自锁托槽矫治器比传统托槽更有利于牙周组织健康及患者口腔卫生的维护，考虑这和自锁托槽自身的独特结构有关。首先，自锁托槽的闭锁结构，没有不锈钢结扎丝和弹性结扎圈等额外的零部件，自锁结构对牙周软组织的机械及化学刺激小，大大降低了细菌侵入的可能[11]，更有益于患者口腔卫生的维护和牙齿周围组织的健康；其次，自锁托槽矫治器的锁扣结构减小了自锁托槽的槽沟和主弓丝之间的摩擦力，减小了矫治的力值，进而使对牙齿周围血管的压迫减轻，有益于牙齿周围系统的有氧代谢，和传统托槽矫治器的结扎结构相比，更有益于牙齿周围组织的健康[31]；牙周病患者由于牙槽骨的吸收，牙周膜面积减小，同样的矫治力在患牙上所产生的单位面积压力要比正常牙大[11]。因此，对牙周病患者，其绝对矫治力值应酌情减小，以防对牙周膜、牙骨质及牙槽骨造成损害[11]。自锁托槽矫治器因其低摩擦力的矫治特点，在正畸治疗中使用较小的牵引力就可以实现矫治目的，较小的牵引力与牙周病正畸治疗患者轻力矫治原则相吻合，更有利于牙周病患者的正畸治疗。因此自锁托槽的独特设计对维护口腔微生态环境，降低牙周炎患者正畸过程中可能的牙周损伤更有优势。

本试验由于时间限制和患者依从性等的影响，只研究了患者在戴用矫治器前及戴用后1个月内GCF及IL-1β和TNF-α两种因子的变化情况，关于中后期托槽种类对慢性广泛型牙周病正畸治疗患者牙周健康的影响尚不清楚，有待于进一步研究和探讨。

综上所述，与传统托槽矫治器相比，自锁托槽矫治器更有利于慢性广泛型牙周病患者牙周状况的控制，避免牙周病情进一步恶化，相对来说更有利于牙周病正畸治疗患者牙周健康。

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Effects of self-ligating bracket appliance on the expressions of IL-1β and TNF-α in GCF of orthodontic patients with chronic generalized periodontosis

CUIZhanqin*,LIWenjing,LIUHuan.

*DepartmentofOrthodontics,TheSecondHospitalofHebeiMedicalUniversity,Shijiazhuang050000,China

【Abstract】ObjectiveTo investigate the expressions of the interleukin-1β (IL-1β) and the tumor necrosis factor-α (TNF-α) in the gingival crevicular fluid (GCF) of orthodontic patients with chronic generalized periodontosis before and after wearing the traditional and self-ligating appliance, respectively.MethodsTwelve orthodontic patients,including 4 males and 8 females (age range:21～45 yr, median age:23.5 yr), who visited Department of Stomatology,The Second Hospital of Hebei Medical University from January 2014 to October 2014, who were suffered from chronic generalized periodontosis at mild degree or moderate degree, were divided into two groups according to different brackets, self-ligating bracket (group A) and traditional one (group B). The volume of gingival crevicular fluid (GCF) and the concentrations of IL-1β and TNF-α in GCF were detected for all the 12 patients at four different time points: before the placement of orthodontic appliances (T0, control group), one week after using appliance (T1), two weeks (T2),4 weeks (T3), respectively.ResultsThe volume of GCF and the concentrations of IL-1β and TNF-α in T1,T2,T3 group were significantly increased,as compared with those in T0 group (P<0.05). Moreover with the time gone on,the volume of GCF and the concentrations of IL-1β and TNF-α were gradually increased. The volume of GCF and the concentrations of IL-1β and TNF-α in group A were significantly lower than those in group B at four time points (P<0.05).ConclusionThe self-ligating bracket appliance is helpful to reduce the adverse effects of orthodontic treatment on periodontal health in patients with chronic generalized periodontosis.

【Key words】periodontal disease;orthodontic appliance;self-ligating bracket appliance;chronic generalized periodontal diseases;gingival crevicular fluid;IL-1β;TNF-α;ELISA

(收稿日期：2015-11-17)

【中图分类号】R 783.5

【文献标识码】A

【文章编号】1002-7386(2016)10-1445-05

doi:10.3969/j.issn.1002-7386.2016.10.001

项目来源：河北省科学技术研究与发展计划(编号：132077116D)