DETERMINATION OF BONE REMODELING MARKERS IN ORAL AND GINGIVAL CREVICULAR FLUIDS DURING ORTHODONTIC TREATMENT


Cite item

Full Text

Abstract

The overall level of positive perception of orthodontic treatment is growing worldwide, with women showing more interest in it than men do. Hormonal women changes significantly affect bone metabolism and overall stress levels, which makes them a special group of patients undergoing orthodontic treatment. The aim of this study was to determine the level of osteocalcin in oral and gingival crevicular fluids as a marker of bone remodeling at the stage of planning an orthodontic strategy in women of reproductive age. Methods. The study involved 50 women aged 30-44 years who underwent the determination of ostocalcin in oral and gingival crevicular fluid before orthodontic treatment, 24 hours after the activation of orthodontic forces and 6 months after the start of orthodontic treatment. Results. An increase in osteocalcin levels was detected in both oral and gingival crevicular fluid immediately after the activation of the braces system, which indicates the beginning of an active phase of tooth movement. Already 6 months after the start of treatment, the level of osteocalcin decreases significantly. Conclusions. Determination of osteocalcin in gingival crevicular fluid is a promising method for assessing bone remodeling in the active phase of orthodontic treatment, which can be used to plan a strategy for a personalized approach to orthodontic treatment.

Full Text

Актуальность. В современной клинической практике растет спрос на эстетические улучшения, в том числе связанные с зубочелюстными особенностями, среди пациентов всех возрастов [1]. И в настоящее время ортодонтическое лечение становится все более популярным. Однако биологические механизмы ортодонтического перемещения зубов до конца не изучены [2]. Ортодонтическое перемещение зубов направлено на перемещение неправильно расположенных зубов посредством ремоделирования пародонта, вызванного ортодонтическим усилием. Силы, оказываемые на зуб, приводят к нагрузке на пародонтальную связку, и в областях сжатия индуцируется резорбция костной ткани, а в областях натяжения – образование костной ткани, что приводит к перемещению зуба [3]. Ортодонтическое перемещение зубов зависит от скоординированной резорбции тканей и формирования прилегающей кости и пародонтальной связки [4]. Три основных типа клеток костной ткани – остеобласты, остеокласты и остеоциты – динамично формируют и поддерживают костную ткань, секретируя факторы, обладающие системной активностью. Остеокальцин, фактор, вырабатываемый остеобластами, первоначально описанный как матриксный белок, регулирующий минерализацию костей, регулирует работу множества органов-мишеней, включая костную ткань [5]. Для анализа остеокальцина были разработаны различные иммуноферментные анализы, однако ограничения иммуноферментных анализов приводят к расхождениям в измерениях, что препятствуют прогрессу в клинических исследованиях [6]. 

Потенциальное диагностическое значение десневой жидкости было признано более шести десятилетий назад, и серьезные исследования динамики образования десневой жидкости начались с эпохальных отчетов Брилла и его коллег в 1950-х годах. Различные компоненты десневой жидкости были исследованы для оценки её эффективности в качестве прогностического маркера терапии пародонта [7]. Исследования показывают, что уровень остеокальцина можно успешно оценить в десневой жидкости, а его повышенные значения могут указывать на активную фазу перемещения зубов при ортодонтической лечении [8].

Гормональные изменения у женщин существенно влияют на метаболизм костной ткани и общий уровень стресса, что выделяет их в особую группу пациентов, проходящих ортодонтическое лечение. Ежемесячные колебания уровня эстрогена, прогестерона, пролактина и других гормонов тесно связаны с ремоделированием костной ткани [9]. Эстроген, связываясь с рецепторами в тканях пародонта, способствует формированию костной ткани и подавляет ее резорбцию. Физиологические колебания уровня эстрогена могут вызывать физиологические колебания маркеров ремоделирования костной ткани [10]. Крайне важно, чтобы ортодонты знали о влиянии гормонов в разные периоды жизни женщины, чтобы их клинический подход соответствовал особенностям женского организма и способствовал успеху ортодонтического лечения.

Цель данного исследования – изучение уровня остеокальцина в ротовой и зубодесневой жидкостях как маркера ремоделирования костной ткани на этапе планирования ортодонтической стратегии у женщин репродуктивного возраста.

Материал и методы исследования. В исследовании приняли участие 50 пациентов женского пола в возрасте 30-44 лет с зубочелюстными аномалиями, которым планировалось ортодонтическое лечение с использованием брекет-системы по поводу сужения зубных рядов и скученности зубов. Материалом исследования служила ротовая жидкость в объеме не менее 5 мл, взятая однократно утром натощак. Уровень остеокальцина определяли в зубодесневой жидкости с помощью коммерческих наборов «Osteocalcin ELISA» для твердофазного иммуноферментного анализа («BioVendor», США) на исходном уровне перед ортодонтическим лечением, через 24 часа после активации ортодонтической нагрузки и через 6 месяцев после начала ортодонтического лечения.

Статистический анализ проводился с использованием пакетов прикладных статистических программ и языка R 4.4.2 в программной среде R-Studio. Количественные показатели оценивали на предмет соответствия нормальному распределению с помощью критерия Колмогорова-Смирнова. Количественные показатели, выборочное распределение которых соответствовало нормальному, описывали с помощью средних арифметических величин и стандартных отклонений. Результаты статистического анализа считали значимыми при значении р < 0,05.

Исследование проводили в соответствии с принципами Хельсинской Декларации, получено одобрение Локального этического комитета Сеченовского Университета. Письменное информированное согласие было получено от всех участников исследования.

Полученные результаты и их обсуждение. Результаты нашего исследования продемонстрировали изменения маркеров костного ремоделирования в процессе ортодонтического лечения. Результаты представленного исследования убедительно свидетельствуют, что остеокальцин является информативным маркером активности остеобластов (см. таблицу).

Таблица – Изменение уровня остеокальцина на разных этапах ортодонтического лечения у женщин репродуктивного возраста

Сроки наблюдения

Остеокальцин (нг/мл)

Ротовая жидкость

Зубодесневая жидкость

Перед ортодонтическим лечением (M±m)

15,46 ± 3,73

22,08 ± 4,69

Через 24 ч после активации ортодонтической нагрузки (M±m)

18,36 ± 4,21

29,85 ± 5,68

Через 6 мес. после начала ортодонтического лечения (M±m)

16,12 ± 3,95

24,49 ± 5,13

Статистическая значимость различий (р)

<0,001

<0,001

 

Установлено повышение уровня остеокальцина как в ротовой, так и в зубодесневой жидкости сразу после активации брекет-системы, что свидетельствует о начале активной фазы перемещение зубов. Уже через 6 месяцев после начала лечения уровень остеокальцина достоверно снижается, что является диагностическим признаком стабилизации процессов в тканях пародонта и может быть использовано для планирования стратегии дальнейшего ортодонтического лечения.

В настоящее время все большее число клинических исследований фокусируется на влиянии изменений женских половых гормонов на ортодонтическое перемещение зубов. Поскольку женщины в возрасте от 20 до 30 лет составляют большинство ортодонтических пациентов, возможное определение оптимального момента приложения силы по отношению к циклу половых гормонов является клинически весьма перспективным [11]. При количественной оценке изменений подвижности зубов в альвеолах в течение цикла у женщин, проходящих ортодонтическое лечение, удалось определить, что женские половые гормоны влияют на эффективность ортодонтического лечения, а оптимальным моментом для активации приложения ортодонтических сил является лютеиновая фаза [12].

Оценку биомаркеров десневой жидкости проводили в исследованиях у женщин, проходящих ортодонтическое лечение в постменопаузе и пременопаузе, при этом сообщалось об различиях уровней остеопонтина и интерлейкинов [13]. Однако использование зубодесневой жидкости в качестве среды для детекции биомаркеров костного метаболизма во время проведения ортодонтического лечения представляет значительный клинический интерес в связи с достаточной информативностью и малой инвазивностью.

Выводы. В настоящем исследовании было продемонстрировано, что определение остеокальцина в зубодесневой жидкости перспективно для оценки ремоделирования костной ткани в активной фазе ортодонтического лечения. Установленные сдвиги маркеров костного метаболизма подтверждают необходимость в разработке стратегии персонифицированного подхода к ортодонтическому лечению женщин репродуктивного возраста.

×

About the authors

Andrey Olegovich Zhuk

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Author for correspondence.
Email: andrey_zhuk@bk.ru

 the applicant

Russian Federation, 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8, Building 2.

Andrey Vladimirovich Sevbitov

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: sevbitov_a_v@staff.sechenov.ru

MD, Professor, Head of the Department of Propaedeutics of Dental Diseases

Russian Federation, 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8, Building 2.

Natalia Sergeevna Morozova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: morozova_n_s_2@staff.sechenov.ru

Doctor of Medical Sciences, Professor

Russian Federation, 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8, Building 2.

Maria Yuryevna Kuznetsova

I.M. Sechenov First Moscow State Medical University of the Ministry of Health of the Russian Federation (Sechenov University)

Email: kuznetsova_m_yu@staff.sechenov.ru

PhD, Associate Professor, Professor of the Department

Russian Federation, 119991, Russia, Moscow, Trubetskaya Street, 8, Building 2.

References

  1. Abroms L. C. Public Health in the Era of Social Media. American journal of public health. 2019;109(S2):130–S131. https://doi.org/10.2105/AJPH.2018.304947
  2. Li Y., Zhan Q., Bao M., Yi J., Li Y. Biomechanical and biological responses of periodontium in orthodontic tooth movement: up-date in a new decade. International journal of oral science. 2021;13(1):20. https://doi.org/10.1038/s41368-021-00125-5
  3. Cuoghi O. A., Tondelli P. M., Mendonça M. R., et al. Effect of different types of force on the amount of tooth movement, hyaline areas, and root resorption in rats. European Journal of General Dentistry. 2018;7:66–71. https://doi.org/10.4103/ejgd.ejgd_89_18
  4. Li Y., Jacox L. A., Little S. H., Ko, C. C. Orthodontic tooth movement: The biology and clinical implications. The Kaohsiung journal of medical sciences. 2018;34(4):207–214. https://doi.org/10.1016/j.kjms.2018.01.007
  5. Wang J. S., Mazur C. M., Wein, M. N. Sclerostin and Osteocalcin: Candidate Bone-Produced Hormones. Frontiers in endocrinology. 2021;12:584147. https://doi.org/10.3389/fendo.2021.584147
  6. Determe W., Hauge S. C., Demeuse J., et al. Osteocalcin: A bone protein with multiple endocrine functions. Clinica chimica acta; international journal of clinical chemistry. 2025;567:120067. https://doi.org/10.1016/j.cca.2024.120067
  7. Gupta S., Chhina S., Arora, S. A. A systematic review of biomarkers of gingival crevicular fluid: Their predictive role in diagnosis of periodontal disease status. Journal of oral biology and craniofacial research. 2018;8(2):98–104. https://doi.org/10.1016/j.jobcr.2018.02.002
  8. Alfaqeeh S. A., Anil, S. Osteocalcin and N-telopeptides of type I collagen marker levels in gingival crevicular fluid during different stages of orthodontic tooth movement. American journal of orthodontics and dentofacial orthopedics : official publication of the American Association of Orthodontists, its constituent societies, and the American Board of Orthodontics. 2011;139(6):e553–e559. https://doi.org/10.1016/j.ajodo.2011.03.005
  9. Zhao Y., Qian S., Zheng Z., et al. Consideration of hormonal changes for orthodontic treatment during pregnancy and lactation - a review. Reproductive biology and endocrinology. 2024;22(1):106. https://doi.org/10.1186/s12958-024-01281-z
  10. Xu X., Zhao Q., Yang S., Fu G., Chen Y. A new approach to accelerate orthodontic tooth movement in women: Orthodontic force application after ovulation. Medical hypotheses. 2010;75(4):405–407. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2010.04.010
  11. Almansour H. M. R. M. A., Athanasiou A. E., Makrygiannakis M. A., Kaklamanos E. G. Interrelationship between the menstrual cycle and the phenomena associated with orthodontic tooth movement in young female patients: a systematic review. Hormones (Athens, Greece). 2025;10.1007/s42000-025-00678-8. Advance online publication. https://doi.org/10.1007/s42000-025-00678-8
  12. Peruga M., Lis J. Correlation of sex hormone levels with orthodontic tooth movement in the maxilla: a prospective cohort study. European journal of orthodontics. 2024;46(3):cjae025. https://doi.org/10.1093/ejo/cjae025
  13. Frazão D. R., Né Y. G. S., Ferreira M. K. M., et al. Changes in biomarkers levels from gingival crevicular fluid in pre- and postmenopausal women undergoing orthodontic treatment : A systematic review. Journal of orofacial orthopedics. 2024;85(Suppl 2):223–232. https://doi.org/10.1007/s00056-024-00519-0

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies