Objective: To three-dimensionally elucidate the effects of occlusal hypofunction on the periodontal ligament and alveolar bone proper of rat molars by micro-computed tomography (micro-CT). Methods: Occlusal function in the molar area was restricted by attaching an anterior bite plate on the maxillary incisors and a metal cap on the mandibular incisors of 5-week-old male Wistar rats for 1 week. The periodontal ligament space and alveolar bone proper around roots of the mandibular first molar were assessed by histology and micro-CT. Results: The periodontal ligament space was narrower and the alveolar bone proper was sparser and less continuous in the hypofunction group than in the control group. Further, both the volume of the periodontal ligament and the volumetric ratio of the alveolar bone proper to the total tissue in the region of interest were significantly lower in the hypofunction group (p < 0.05). Conclusions: Occlusal hypofunction induces atrophic changes in the periodontal ligament and alveolar bone proper of rat molars.
Hui-Chen Tsai;Julia Yu-Fong Chang;Chia-Chun Tu;Chung-Chen Jane Yao
The korean journal of orthodontics
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v.53
no.2
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pp.125-136
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2023
Before progress was recently made in the application of temporary anchorage devices (TADs) in bio-mechanical design, orthodontists were rarely able to intrude molars to reduce upper posterior dental height (UPDH). However, TADs are now widely used to intrude molars to flatten the occlusal plane or induce counterclockwise rotation of the mandible. Previous studies involving clinical or animal histological evaluation on changes in periodontal conditions after molar intrusion have been reported, however, studies involving human histology are scarce. This case was a Class I malocclusion with a high mandibular plane angle. Upper molar intrusion with TADs was performed to reduce UPDH, which led to counterclockwise rotation of the mandible. After 5 months of upper molar intrusion, shortened clinical crowns were noticed, which caused difficulties in oral hygiene and hindered orthodontic tooth movement. The mid-treatment cone-beam computed tomography revealed redundant bone physically interfering with buccal attachment and osseous resective surgeries were followed. During the surgeries, bilateral mini screws were removed and bulging alveolar bone and gingiva were harvested for biopsy. Histological examination revealed bacterial colonies at the bottom of the sulcus. Infiltration of chronic inflammatory cells underneath the non-keratinized sulcular epithelium was noted, with abundant capillaries being filled with red blood cells. Proximal alveolar bone facing the bottom of the gingival sulcus exhibited active bone remodeling and woven bone formation with plump osteocytes in the lacunae. On the other hand, buccal alveolar bone exhibited lamination, indicating slow bone turnover in the lateral region.
Intrauterine alcohol exposure delays bone maturation and intensifies osteoporosis and fracture risk. As most studies emphasize the neurological aspects of intrauterine alcohol exposure, there is a lack of research on the implications pertaining to osseous tissue. Previous studies investigated these effects in fetuses, with limited studies on postnatal life. Postnatal studies are crucial since peak bone growth occurs during adolescence. This study aimed at assessing the effects of prenatal alcohol exposure on the humerus proximal and distal growth plate chondrocytes in 3-week-old rats. Sprague Dawley rats (n=9) were assigned to either the ethanol group (n=3), saline (n=3), and untreated (n=3) group and time-mated. Once pregnant, as confirmed by the presence of a copulation plug, the former 2 groups were treated with 0.015 ml/g of 25.2% ethanol and 0.9% saline. The untreated group received no treatment. The left humeri belonging to 6 pups per group were used. Serial sections were cut with a microtome at 5 ㎛ thickness. These sections were stained with haematoxylin and eosin for assessment of normal morphology or immunolabeled with anti-Ki-67 and transforming growth factor β-1 (TGFβ-1) antibody. Prenatal alcohol exposure adversely effected the growth plate sizes and the number of cells in the proliferative zone. Fewer TGFβ-1 immunopositive and proliferative chondrocytes were found using the anti-Ki-67 antibody. This may explain the growth retardation in offspring exposed to gestational alcohol, showing that gestational alcohol exposure inhibits cell proliferation, aiding the diminished stature.
Materials with differing surfaces have been developed for clinical implant therapy in dentistry and orthopedics. This study was designed to evaluate bone response to titanium alloy containing Ti-32Nb-5Zr with nanostructure, anodic oxidation, heat treatment, and ibandronate coating. Rats were randomly assigned to two groups for implantation of titanium alloy (untreated) as the control group and titanium alloy group coated with ibandronate as the experimental group. Then, the implants were inserted in both tibiae of the rats for four weeks. After implantation, bone implant interface, trabecular microstructure, mechanical fixation was evaluated by histology, micro-computed tomography (${\mu}CT$) and the push-out test, respectively. We found that the anodized, heat-treated and ibandronate-coated titanium alloy triggered pronounced bone implant integration and early bone formation. Ibandronate-coated implants showed elevated values for removal torque and a higher level of BV/TV, trabecular thickness and separation upon analysis with ${\mu}CT$ and mechanical testing. Similarly, higher bone contact and a larger percentage bone area were observed via histology compared to untreated alloy. Furthermore, well coating of ibandronate with alloy was observed by vitro releasing experiment. Our study provided evidences that the coating of bisphosphonate onto the anodized and heat-treated nanostructure of titanium alloy had a positive effect on implant fixation.
Lee, Dong-Seol;Roh, Song Yi;Choi, Hojae;Park, Joo-Cheol
Molecules and Cells
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v.43
no.8
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pp.739-748
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2020
Stringent regulation of the chondrocyte cell cycle is required for endochondral bone formation. During the longitudinal growth of long bones, mesenchymal stem cells condense and differentiate into chondrocytes. Epiphyseal chondrocytes sequentially differentiate to form growth-plate cartilage, which is subsequently replaced with bone. Although the importance of nuclear factor 1C (Nfic) in hard tissue formation has been extensively studied, knowledge regarding its biological roles and molecular mechanisms in this process remains insufficient. Herein, we demonstrated that Nfic deficiency affects femoral growth-plate formation. Chondrocyte proliferation was downregulated and the number of apoptotic cell was increased in the growth plates of Nfic-/- mice. Further, the expression of the cell cycle inhibitor p21 was upregulated in the primary chondrocytes of Nfic-/- mice, whereas that of cyclin D1 was downregulated. Our findings suggest that Nfic may contribute to postnatal chondrocyte proliferation by inhibiting p21 expression and by increasing the stability of cyclin D1 protein.
Purpose: The objective of this study was to investigate the effect of a dietary flavonoid, kaempferol, which has been shown to possess antiallergic, anti-inflammatory, anticarcinogenic, and antioxidant activities on the periodontium by histomorphometric analysis and on gingival tissue matrix metalloproteinase-1 (MMP-1), MMP-8, and tissue inhibitor of metalloproteinase-2 (TIMP-2) by biochemical analysis of rats after experimental periodontitis induction. Methods: Sixty Wistar rats were randomly divided into six groups of ten rats each, and silk ligatures were placed around the cervical area of the mandibular first molars for 15 days, except in the healthy control rats. In the experimental periodontitis groups, systemic kaempferol (10 mg/kg/2d) and saline were administered by oral gavage at two different periods (with and without the presence of dental biofilm) to all rats except for the ten non-medicated rats. Alveolar bone area, alveolar bone level, and attachment level were determined by histomorphometric analysis, and gingival tissue levels of MMP-1, MMP-8, and TIMP-2 were detected by biochemical analysis. Results: Significantly greater bone area and significantly less alveolar bone and attachment loss were observed in the kaempferol application groups compared to the control groups (P<0.05). In addition, gingival tissue MMP-1 and -8 levels were significantly lower in the kaempferol application groups compared to the control groups and the periodontitis group (P<0.001). There were no statistically significant differences in TIMP-2 levels between the kaempferol and saline application groups (P>0.05). Conclusions: Kaempferol application may be useful in decreasing alveolar bone resorption, attachment loss, and MMP-1 and -8 production in experimental periodontitis.
Robert Ndou;Vaughan Perry;Gcwalisile Frances Dlamini
Anatomy and Cell Biology
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v.57
no.2
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pp.294-304
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2024
Type 2 diabetes mellitus is increasingly becoming more prevalent worldwide together with hospital care costs from secondary complications such as bone fractures. Femoral fracture risk is higher in diabetes. Therefore, this study aimed to assess the osteometric and microarchitecture of the femur of Zucker Diabetic Sprague-Dawley (ZDSD) femur. Ten-week-old male rats (n=38) consisting of 16 control Sprague-Dawley (SD) and 22 ZDSD rats were used. The rats were terminated at 20 weeks and others at 28 weeks of age to assess age, diabetes duration effects and its severity. Bilateral femora were taken for osteometry, bone mass measurements and micro-focus X-ray computed tomography scanning to assess the trabecular number (TbN), thickness (TbTh), spaces (TbSp), bone tissue volume to total volume (BV/TV) and volume (BV). Diabetic rats had shorter (except for 20-weeks-old), lighter, narrower, and less robust bones than SD controls that wered more robust. Although cortical area was similar in all diabatic and control rats, medullary canal area was the largest in ZDSD rats. This means that the diabetic rats bones were short, light and hollow. Diabetic rats aged 20 weeks had reduced BV, BV/TV, TbN with more spacing (TbSp). In contrast, the 28 weeks old diabetic rats only showed reduced BV and TbN. Discriminant function analysis revealed, for the first time, that osteometric parameters and TbTh, TbN, and TbSp were affected by diabetes. This knowledge is valuable in the management of diabetic complications.
Kim, Ha-Eun;Yoon, Hun-Young;Kim, Eun-Jin;Kim, Sun-Jong
Korean Journal of Veterinary Research
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v.60
no.3
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pp.145-153
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2020
This study aimed to evaluate the effects of a bioabsorbable bone hemostatic agent comprising poly (ethylene glycol-propylene glycol) copolymers (PEG-PPG) on hemostasis and osteogenesis. Bilateral 3 mm diameter calvarial defects were created in 99 male Sprague-Dawley rats. The defects were filled with PEG-PPG or bone wax. The defects of control group were left unfilled. Virtual autopsy was performed to evaluate bioabsorption. The calvaria were subjected to x-ray microtomography (microCT) and histological examination. Bone volume fraction (BV/TV) and bone mineral density (BMD) were measured using microCT; furthermore, white blood cell count and histological examination were performed. After application of PEG-PPG and bone wax, immediate hemostasis was achieved. Autopsy revealed that PEG-PPG disappeared within 48 h at the application site; in contrast, bone wax remained until 12 weeks. The PEG-PPG and control groups showed significantly more osteogenesis than the bone wax group with respect to BV/TV and BMD at 3, 6, and 12 weeks (p < 0.05). Histology revealed that the bone wax group exhibited little bone formation with inflammation. In contrast, PEG-PPG and control groups showed significantly more qualitative osteogenesis than the bone wax group (p < 0.01). In conclusion, PEG-PPG showed immediate hemostasis and was absorbed to allow progressive osteogenesis.
Purpose: The aim of this study was to analyze the relationships between bone density measurements obtained using cone-beam computed tomography (CBCT) and morphometric parameters of bone determined by histomorphometric analysis. Materials and Methods: In this in vivo study, 30 samples from the maxillary bones of 7 sheep were acquired using a trephine. The bone samples were returned to their original sites, and the sheep heads were imaged using CBCT. On the CBCT images, gray values were calculated. In the histomorphometric analysis, the total bone volume, the trabecular bone volume (referred to simply as bone volume), and the trabecular thickness were assessed. Results: Statistical testing showed significant correlations between CBCT gray values and total bone volume (r =0.537, P =0.002), bone volume (r =0.672, P<0.001), and trabecular thickness (r =0.692, P<0.001), as determined via the histomorphometric analysis. Conclusion: The results indicate a significant and acceptable association between CBCT gray values and bone volume, suggesting that CBCT may be used in bone densitometry.
Purpose: This study was performed to evaluate the influence of local application of thymoquinone (TQ) on bone healing in experimental bone defects infected with Porphyromonas gingivalis (PG). Methods: Forty-two female rats were randomly divided into 6 groups. A bone defect was created on the right tibia of all animals. The PG, PG/collagen membrane (COL) and PG/TQ/COL groups were infected with PG. In the COL and PG/COL groups, the defects were covered with a COL; in the TQ/COL and PG/TQ/COL groups, the defects were covered with a TQ-containing COL. After 28 days, all animals were sacrificed. Quantitative measurements of new bone formation and osteoblast lining, as well as semiquantitative measurements of capillary density and tissue response, were analyzed. Furthermore, the presence of bacterial infections in defect areas was evaluated. Results: The new bone formation, osteoblast number, and capillary density were significantly higher in the TQ groups than in the control groups (P<0.001, P<0.001, and P<0.01, respectively). In a comparison between the TQ/COL group, with a TQ-containing COL (TQ/COL), and the PG-infected TQ-containing COL (PG/TQ/COL) group, the newly formed bone and capillary density were higher in the TQ/COL group (P<0.01). When the control group was compared to the PG, PG/COL, and PG/TQ/COL groups in terms of tissue response, the differences were statistically significant (P<0.001, P=0.02, and P=0.041, respectively). The intensity of the inflammatory cell reaction was higher in the PG, PG/COL, and PG/TQ/COL groups (P<0.05). Conclusions: Within the limitations of this study, the local application of a TQ-containing COL positively affected bone healing even if the bone defects were infected. The results suggest that TQ increased angiogenesis and showed promise for accelerating bone defect healing. Further research is warranted to support these findings and reach more definitive conclusions.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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