雷尼酸锶对大鼠上颌快速扩弓影响的实验研究

孔超　王旭霞　汪倩倩　韩媛媛　赵姝亚　张君，3

1.山东大学口腔医学院正畸教研室；2.口腔颌面外科教研室；3.山东省口腔组织再生重点实验室，济南 250012

雷尼酸锶对大鼠上颌快速扩弓影响的实验研究

孔超1王旭霞2，3汪倩倩1韩媛媛1赵姝亚1张君1，3

1.山东大学口腔医学院正畸教研室；2.口腔颌面外科教研室；3.山东省口腔组织再生重点实验室，济南 250012

目的探讨雷尼酸锶对大鼠上颌快速扩弓的影响。方法36只6周龄雄性Wistar大鼠，随机分为3组，空白对照（A）组、扩弓（B）组、扩弓并给药雷尼酸锶（C）组，每组12只。A组不扩弓，也不给药雷尼酸锶；B、C组用双眼圈簧扩弓器扩弓，力值1 N；C组扩弓开始即每天定时给药雷尼酸锶（600 mg·kg-1）。实验第4、7、10天分批处死大鼠，测量上颌宽度，并对大鼠腭中缝进行组织学观察和成骨细胞计数。结果扩弓结束后，A组大鼠上颌宽度无明显变化（P＞0.05），B、C组上颌宽度较扩弓前均增加（P＜0.05），而B、C两组间的上颌宽度无明显差异（P＞0.05）。组织学观察，A组腭中缝见少量红染的纤维组织，可见间充质样细胞、软骨细胞及成骨细胞。B、C组腭中缝处见较多红染的纤维组织，成纤维细胞、软骨细胞增多，腭中缝近骨边缘处多见成骨细胞；C组成骨细胞计数多于B组。结论上颌快速扩弓可开大发育期大鼠腭中缝，增加上牙弓及上颌宽度；雷尼酸锶可以促进大鼠上颌快速扩弓时腭中缝处成骨细胞分化，加速新骨形成及骨质沉积钙化，减少复发。

雷尼酸锶；上颌快速扩弓；成骨细胞

雷尼酸锶常用于防治绝经后妇女骨质疏松症，可减少骨折发生。研究［7-8］表明，雷尼酸锶不但可减少骨质吸收，还能加速骨沉积矿化。本研究旨在通过大鼠上颌快速扩弓并给药雷尼酸锶来评估该药对上颌快速扩弓的影响，为临床上维持上颌快速扩弓效果，缩短保持时间，减少复发提供实验基础。

1　材料和方法

1.1实验动物

36只6周龄雄性Wistar大鼠（山东大学实验动物中心提供），体重（150±10）g。大鼠在25 ℃恒温环境下分养在鼠笼中，接受12 h周期性光照，给予足量软质鼠粮及新鲜饮水，生活环境安静。

1.2实验方法

1.2.1实验分组36只大鼠随机分成3组，空白对照（A）组、扩弓（B）组、扩弓并给药雷尼酸锶（C）组，每组各12只。A组不加力扩弓，也不给药；B、C两组主动加力扩弓，力值为1 N，C组自扩弓开始即给药雷尼酸锶。

1.2.2各组处理方法建立上颌扩张大鼠模型。B、C两组大鼠腹腔注射2%氯胺酮盐酸盐（2 mL·kg-1）麻醉，制作个别托盘，琼脂联合藻酸盐制取大鼠上颌印模，灌超硬石膏模型，采用0.355 6 mm澳丝在石膏模型上弯制双眼圈簧扩弓器。实验开始当天，同样方法获得大鼠上颌模型以测量上颌宽度，B、C组戴入双眼圈簧扩弓器。为减少扩弓造成的磨牙颊倾对测量结果的影响，采用游标卡尺测量模型两侧第一磨牙腭侧龈缘间的宽度作为上颌宽度值，每只大鼠测量两次取平均值。扩弓器末端回折分别插入左右两侧第一、二磨牙邻接点之下。采用光固化树脂将扩弓装置粘接在大鼠磨牙舌侧辅助固位扩弓器上，并用树脂将两侧磨牙分别连成一整体。用测力计（杭州奥索医疗器械有限公司）测得初始扩弓力值为1 N。每3 d取下扩弓器加力1次，保持力值1 N。操作期间保证大鼠处于温暖环境。实验第4、7、10天，取下大鼠上颌模型测量上颌宽度。

将雷尼酸锶（天津施维雅医药研发公司）溶于水，C组大鼠加力后每天定时按600 mg·kg-1剂量灌胃给药，A、B两组同时灌胃等量水。实验期间，每天定时监测大鼠体重、生活状况以及扩弓器稳定性。实验中处置动物符合《关于善待实验动物的指导意见》。

1.2.3组织学观察实验第4、7、10天，每组每批次随机选取4只大鼠，腹腔注射稍过量水合氯醛麻醉大鼠，4%多聚甲醛内固定后解剖分离出上颌组织，置于4%多聚甲醛缓冲液中，4 ℃恒温外固定24 h。手术修剪获得腭部组织，4 ℃恒温10%乙二胺四乙酸溶液中脱钙3个月（每3 d换1次脱钙液）。脱钙完成后，样本用分级乙醇脱水，二甲苯清洗，石蜡包埋，制备成5 μm厚切片用于苏木精-伊红（hematoxylineosin，HE）常规染色，观察腭中缝的组织学变化。

1.2.4成骨细胞计数每只大鼠的腭中缝切片随机选取5个清晰镜下视野（放大200倍），技术人员计数每个视野的成骨细胞，每个视野先后计数2次，2次间隔1周，取平均计数作最终计数。

1.3统计学方法

应用SPSS 19.0软件进行数据处理，统计方法采用两因素析因设计方差分析，LSD法比较组间差异。检验水准为双侧α=0.05。

2　结果

实验期间，3组大鼠均未出现感染、体重明显下降等意外情况，符合实验要求，全部纳入实验。3组大鼠的体重变化情况见图1:A组大鼠体重稳步增加，B、C两组在实验第2、3天下降，第4天起开始稳步增长。整个实验期间，A组大鼠平均体重与B、C两组的差异有统计学意义（P＜0.05），而B、C两组间的差异无统计学意义（P＞0.05）。

3组大鼠的上颌宽度测量结果见表1。实验期间，A组大鼠腭中缝宽度无明显变化（P＞0.05）；扩弓力作用下，B、C两组大鼠腭中缝开大，上颌宽度较加力前均增宽（P＜0.05），且均大于A组（P＜0.05），但B、C两组间腭中缝宽度的变化无明显差异（P＞0.05）。

图1　实验期间3组大鼠体重变化Fig　1　Body weight changes of rats in the three groups during the experimental period

3组大鼠腭中缝组织学观察结果见图2。A组腭中缝处见相对少量的软骨细胞和成骨细胞，有少量红染的纤维组织，其间可见间充质样细胞。B、C两组腭中缝可见形态大小不同、数量不等的软骨细胞；腭中缝近骨边缘处骨质齿状不齐，可见数量不等散在或带状分布的成骨细胞，多呈矮柱状；部分成骨细胞周围可见类骨质；同时可见红染的纤维组织，血管充血和组织水肿，成纤维细胞增多，多呈梭形。

表1　实验期间3组大鼠上颌宽度变化Tab　1　The width changes of rats' upper jaw in the three groups during experimental period　mm，x±s

图2　3组大鼠腭中缝的组织学观察　HE　× 200Fig　2　Histological observation of rats' frontal section of the mid-palatal suture in three groups　HE　× 200

A组大鼠在观测4、7、10 d时腭中缝组织切片的成骨细胞计数分别为10.5±3.3、 11.0±2.7、9.5± 3.8，B组在观测4、7、10 d时的成骨细胞计数分别为13.5±4.3、18.0±5.4、17.5±4.9，C组在观测4、7、10 d时的成骨细胞计数分别为14.0±3.7、23.5±3.9、24.5±4.4。B、C组成骨细胞数均较A组明显增多，除第4天B、C组间无明显差异外，第7、10天C组成骨细胞数也明显高于B组。

3　讨论

常规的固定矫治通常在上颌扩弓后开始，扩弓后的口内保持装置体积较大，不但给患者带来诸多不适，还会影响常规固定矫治的效果［13］。骨改建的实质是成骨细胞成骨与破骨细胞破骨间的平衡被打破，成骨大于破骨，而机械力作用可打破成骨与破骨间的平衡［14-15］。综上，加速扩弓后腭中缝处的新骨沉积钙化，减少骨质吸收，增加新骨抗压性，对维持扩弓效果有益，可缩短保持时间，最大程度地减少复发；同时有利于常规固定矫治的顺利进行。

目前，国内外专家对上颌快速扩弓相关方面的关注多集中在扩弓生物力学研究，错畸形扩弓的回顾性研究分析，单纯动物扩弓研究等方面；对于药物结合扩弓的相关报道并不多见。雷尼酸锶不但可以减少骨吸收，还能够加速骨沉积矿化［8-9］，为本实验将扩弓与给药雷尼酸锶相结合提供了基础。

Haas［16］认为，随着年龄的增加，扩弓开大腭中缝的效果逐渐变差，扩弓后也较易复发。临床上，处于生长发育期的儿童上颌横向发育不足，多采用功能性扩弓矫治开大腭中缝，增加上牙弓、上颌骨宽度，获得较稳定的扩弓效果。成人生长发育已停止，单纯扩弓矫治效果往往较差［17］，故本实验选用6周龄处于生长发育期的Wistar大鼠观察扩弓效果。

研究［2］表明，牙支持式快速扩弓与牙—骨支持式快速扩弓对上颌横向发育不足均有较好的矫治效果，这为本实验动物模型的建立提供了理论基础。本实验采用双眼圈簧扩弓器进行扩弓，初戴入扩弓器后，B、C组在实验第2、3天体重下降，出现这种现象可能是因为B、C组口内初戴扩弓矫治器时不舒适，影响进食，其后逐渐适应扩弓器，进食恢复，因此第4天开始体重恢复并稳步增长，与其他研究［18-19］观察到的现象相似。

本实验纵向观察发现，实验期间A组大鼠上颌宽度无明显变化，可排除生长因素对测量结果的影响，B、C组大鼠上颌宽度有明显变化（P＜0.05）；横向观察发现，3个观测点B、C组大鼠上颌宽度均大于A组（P＜0.05），说明主动加力扩弓可较好地扩大处于生长发育期大鼠的腭中缝，增宽上牙弓及上颌骨的宽度，为正畸临床矫治牙弓横向不调提供了良好的动物实验基础；而B、C两组大鼠上颌宽度无明显差异（P＞0.05），说明给药雷尼酸锶对开大腭中缝没有特殊意义。

组织学观察，A组大鼠腭中缝处见少量的软骨细胞及成骨细胞，有较弱的成骨，可见少量红染的纤维组织，其间亦可见间充质样细胞。B、C两组大鼠腭中缝两侧见数量不等的软骨细胞，排列方向与扩弓力基本一致，说明扩弓力可诱导软骨细胞增殖分化；腭中缝近骨边缘处见数量不等的成骨细胞，周围骨质齿状不齐，部分成骨细胞周围见类骨质，说明扩弓力亦可诱导成骨细胞增殖分化，诱导成骨。B、C两组腭中缝处可见大量的间质细胞，红染的纤维组织，排列方向大致与扩弓力一致，说明扩弓力可激活成纤维细胞等间质细胞。与其他研究［20］结果相似，B、C组镜下可见炎症反应，腭中缝处亦见新生小血管，与腭中缝所受张力刺激有关。

分析成骨细胞计数可知，实验第4、7、10天，A组大鼠成骨细胞计数无明显变化，可排除大鼠生长发育对成骨细胞计数的影响；B组成骨细胞计数均多于A组（P＜0.05），说明上颌快速扩弓不但可开大腭中缝，还可诱导成骨细胞分化，增加成骨。实验第4天，B、C组成骨细胞计数的差异无统计学意义（P＞0.05），说明给药初期对成骨尚无特殊意义。实验第7天，B组成骨细胞计数明显多于A组（P＜0.05），说明随着扩弓时间的延长，成骨细胞数量也在增加，成骨作用进一步增强；此时，C组成骨细胞计数亦多于B组且骨质沉积钙化明显（P＜0.05），说明给药一段时间后，可促进成骨细胞分化，增加成骨。实验第10天，B、C两组成骨细胞计数与第7天无统计学差异（P＞0.05），说明无论加力扩弓或联合给药雷尼酸锶对成骨细胞的诱导均有限，但给药雷尼酸锶确实可促进成骨细胞分化，诱导成骨。

上颌快速扩弓可开大发育期大鼠腭中缝，增加上牙弓及上颌宽度。雷尼酸锶可以促进大鼠上颌快速扩弓时腭中缝处成骨细胞分化，诱导成骨，加速骨质沉积钙化，减少扩弓矫治后的复发。临床上，对于上颌横向发育不足的患者，应早期扩弓矫治，可适当给药雷尼酸锶，缩短保持时间，减少复发。

［1］ Lagravere MO， Major PW， Flores-Mir C. Long-term skeletal changes with rapid maxillary expansion: a systematic review ［J］. Angle Orthod， 2005， 75（6）:1046-1052.

［2］ Gunyuz Toklu M， Germec-Cakan D， Tozlu M. Periodontal，dentoalveolar， and skeletal effects of tooth-borne and toothbone-borne expansion appliances［J］. Am J Orthod Dentofacial Orthop， 2015， 148（1）:97-109.

［3］ Gurel HG， Memili B， Erkan M， et al. Long-term effects of rapid maxillary expansion followed by fixed appliances［J］. Angle Orthod， 2010， 80（1）:5-9.

［4］ Provatidis C， Georgiopoulos B， Kotinas A， et al. On the FEM modeling of craniofacial changes during rapid maxillary expansion［J］. Med Eng Phys， 2007， 29（5）:566-579.

［5］ Jafari A， Shetty KS， Kumar M. Study of stress distribution and displacement of various craniofacial structures following application of transverse orthopedic forces—a three-dimensional FEM study［J］. Angle Orthod， 2003， 73（1）:12-20.

［6］ Lee K， Sugiyama H， Imoto S， et al. Effects of bisphosphonate on the remodeling of rat sagittal suture after rapid expansion［J］. Angle Orthod， 2001， 71（4）:265-273.

［7］ Marie PJ. Optimizing bone metabolism in osteoporosis: insight into the pharmacologic profile of strontium ranelate［J］. Osteoporos Int， 2003， 14（Suppl 3）:S9-S12.

［8］ Bain SD， Jerome C， Shen V， et al. Strontium ranelate improves bone strength in ovariectomized rat by positively influencing bone resistance determinants［J］. Osteoporos Int， 2009， 20（8）:1417-1428.

［9］ Wang YC， Chang PM， Liou EJ. Opening of circumaxillary sutures by alternate rapid maxillary expansions and constrictions［J］. Angle Orthod， 2009， 79（2）:230-234.

［10］ De Coster T. Orthopedic expansion of the maxilla［J］. Orthod Fr， 2006， 77（2）:253-264.

［11］ Langford SR. Root resorption extremes resulting from clinical RME［J］. Am J Orthod， 1982， 81（5）:371-377.

［12］ 陈莉莉， 段银钟， 李若萱， 等. 二磷酸盐对大鼠快速上颌扩弓后腭中缝骨重建的影响［J］. 临床口腔医学杂志， 2004，20（1）:17-19. Chen LL， Duan YZ， Li RX， et al. Effects of bisphosphonate on the remodeling of rat palatal suture after rapid expansion ［J］. J Clin Stomatol， 2004， 20（1）:17-19.

［13］ Işeri H， Tekkaya AE， Oztan O， et al. Biomechanical effects of rapid maxillary expansion on the craniofacial skeleton，studied by the finite element method［J］. Eur J Orthod， 1998，20（4）:347-356.

［14］ Sanchez-Fernandez MA， Gallois A， Riedl T， et al. Osteoclasts control osteoblast chemotaxis via PDGF-BB/PDGF receptor beta signaling［J］. PLoS ONE， 2008， 3（10）:e3537.

［15］ 何艾娥， 江卫东， 熊贵忠.垫舌簧活动矫治器矫治乳前牙反三种施力装置的疗效对比研究［J］. 临床口腔医学杂志， 2011， 27（6）:356-358. He AE， Jiang WD， Xiong GZ. Comparative the effciency of three kinds of removable appliance with posterior bite plate and lingual spring applying on correcting deciduous anterior crossbite［J］. J Clin Stomatol， 2011， 27（6）:356-358.

［16］ Haas AJ. Long-term posttreatment evaluation of rapid palatal expansion［J］. Angle Orthod， 1980， 50（3）:189-217.

［17］ Bishara SE， Staley RN. Maxillary expansion: clinical implications［J］. Am J Orthod Dentofacial Orthop， 1987， 91（1）:3-14.

［18］ 李威， 李鹍， 王培军， 等. 大鼠腭中缝牵张成骨中骨形态发生蛋白7的作用［J］. 中国组织工程研究， 2012， 16（2）:211-214. Li W， Li K， Wang PJ， et al. Role of bone morphogenetic protein-7 in the distraction osteogenesis of rat mid-palatal suture［J］. Chin J Tissue Eng Res， 2012， 16（2）:211-214.

［19］ 郭婧， 张奇峰， 李贵凤， 等. 构建腭中缝牵张实验大鼠动物模型［J］. 中国组织工程研究与临床康复， 2010， 14（2）: 272-275. Guo J， Zhang QF， Li GF， et al. Establishment of a rat midpalatal suture expansion model［J］. J Clin Rehabil Tissue Eng Res， 2010， 14（2）:272-275.

［20］ 巫云霞， 王林， 张卫兵， 等. 扩张力作用下大鼠腭中缝组织成骨现象的连续观察［J］. 口腔医学研究， 2010， 26（3）:309-311. Wu YX， Wang L， Zhang WB， et al. Histological change sequence of midpalatal suture in response to maxillary expansion in growing rats［J］. J Oral Sci Res， 2010， 26（3）:309-311.

（本文采编石冰）

Effects of strontium ranelate on the rats' palatal suture after rapid maxillary expansion

Kong Chao1， Wang Xuxia2，3，Wang Qianqian1， Han Yuanyuan1， Zhao Shuya1， Zhang Jun1，3.（1. Dept. of Orthodontics， School of Stomatology， Shandong University， Jinan 250012， China； 2. Dept. of Oral and Maxillofacial Surgery， School of Stomatology， Shandong University，Jinan 250012， China； 3. Key Laboratory of Oral Tissue Regeneration of Shandong Province， Jinan 250012， China）
Supported by: The National Natural Science Foundation of China （81371180）； Science and Technology Development Plans of Shandong Province （2014GGH218024）. Correspondence: Zhang Jun， E-mail: zhangj@sdu.edu.cn.

ObjectiveThis study investigated the effects of strontium ranelate （SrR） on the rats' palatal suture after rapid maxillary expansion （RME）. MethodsThirty-six male 6-week-old Wistar rats were randomly divided into three groups: control group （A）， expansion only group （B）， and expansion plus SrR group （C）. Each group comprised 12 rats. Neither expansion nor SrR was given to group A. Each rat in groups B and C was set an orthodontic appliance with an initial expansive force of 1 N. The rats in group C were administered with SrR （600 mg·kg-1body weight） at the same time every day after RME. All the rats were then euthanized in batches on days 4， 7， and 10. The width of the rats' upper jaw was measured. Histological observation was used to section the rats and count the osteoblasts. ResultsAfter the RME， no statistical difference was observed on the rats' upper jaw width in group A （P＞0.05）. However， the change of upper jaw width in groups B and C presented a statistical significance （P＜0.05）. By contrast， no statistical difference was observed between groups B and C （P＞0.05）. The rats' sections were placed under a microscope， and some red fibrous tissues， mesenchymal cells， chondrocytes， and osteoblasts were observed in group A. More red fibrous tissues， mesenchymal cells， and chondrocytes were observed in groups B and C. In addition， more osteoblasts were observed on the edge of mid-palatal suture of the rats. Group C contains more osteoblasts than group B. ConclusionRME can expand the mid-palatal suture of rats， which were in the growth development period， and increase the width of dental arch. SrR may promote osteoblast differentiation and hasten new bone formation in the expanded mid-palatal suture. Both conditions accelerate new bone formation and bone deposition calcification， which may be therapeutically beneficial to prevent relapse after RME.

strontium ranelate；rapid maxillary expansion；osteoblasts

R 783.5

A

10.7518/hxkq.2016.04.003

2015-11-20；

2016-03-12

国家自然科学基金（81371180）；山东省科技发展计划（2014GGH218024）

孔超，硕士，E-mail:1258867530@qq.com

张君，教授，学士，E-mail:zhangj@sdu.edu.cn