Реконструкция кости: остеобласты и остеокласты

Перемещение зубов в ортодонтии на тканевом уровне представляет собой проблему реконструкции кости. Альвеолярная кость вокруг перемещающегося зуба постоянно разрушается и восстанавливается двумя специализированными популяциями клеток — остеокластами, которые резорбируют кость, и остеобластами, которые ее формируют. Их скоординированная, сопряженная активность позволяет изменять форму альвеолы вокруг зуба по мере его миграции, удаляя кость там, куда зуб движется, и откладывая кость там, откуда он удаляется.

Definition

Реконструкция кости — это пожизненный, сопряженный процесс, при котором остеокласты резорбируют существующую кость, а остеобласты формируют новую кость; в ортодонтии это механизм, который изменяет форму альвеолярной кости вокруг зуба, подвергающегося постоянной силе, позволяя зубу перемещаться.

Scope

Эта тема охватывает клеточную биологию реконструкции альвеолярной кости в контексте перемещения зубов: происхождение и действие остеокластов и остеобластов, сигнализацию, которая связывает резорбцию с формированием (включая ось RANKL/OPG и простагландины), а также то, как механическая сила преобразуется в ответ на реконструкцию. Это справочное описание клеточной биологии кости, а не протокол лечения.

Key concepts

• Остеокласты (клетки, резорбирующие кость)
• Остеобласты (клетки, формирующие кость)
• Сопряжение резорбции и формирования
• Сигнальная ось RANKL / RANK / OPG
• Простагландины и цитокины как медиаторы реконструкции
• Фронтальная резорбция
• Костный обмен и ортодонтический анкораж

Key theories

Сопряженная реконструкция и ось RANKL/OPG

Резорбция и формирование кости биологически сопряжены: клетки остеобластной линии регулируют образование остеокластов через сигнальную систему RANKL/OPG, а механическая нагрузка смещает этот баланс таким образом, что остеокласты рекрутируются на стороне давления, а остеобласты откладывают кость на стороне натяжения, координируя обмен, который позволяет зубу перемещаться.

Mechanisms

Остеокласты — это крупные многоядерные клетки, происходящие из моноцитарно-макрофагальной линии, которые прикрепляются к поверхности кости и растворяют ее минеральную и матричную составляющие; остеобласты — это клетки мезенхимальной линии, которые синтезируют и минерализуют новый костный матрикс. Их активность сопряжена, в значительной степени через систему RANKL/OPG: клетки остеобластной линии и другие клетки экспрессируют RANKL, который связывается с RANK на предшественниках остеокластов, стимулируя их образование и активность, в то время как остеопротегерин (OPG) действует как рецептор-ловушка, который ограничивает резорбцию. Во время перемещения зуба сила сжимает периодонтальную связку на стороне давления, где локальная продукция простагландинов, цитокинов и RANKL способствует рекрутированию остеокластов и резорбции кости; на стороне натяжения стимулируются остеобласты и откладывается новая кость. Конечным результатом является направленная реконструкция альвеолы, которая следует за перемещающимся зубом. Скорость и качество этой реконструкции зависят от величины и непрерывности силы, а также от основной биологии кости пациента.

Clinical relevance

Поскольку перемещение зубов является фундаментально событием реконструкции, биология остеокластов и остеобластов лежит в основе скорости перемещения, стабильности анкоража и реакции кости на аппараты. Эта статья объясняет эти клеточные процессы для справки и не предписывает лекарства, уровни силы или лечение, которые изменяют костный обмен, что является вопросом индивидуального клинического суждения.

Evidence & guidelines

Клеточное и молекулярное описание реконструкции альвеолярной кости при перемещении зубов основано на экспериментальных исследованиях и обобщено в обзорных статьях; центральная роль оси RANKL/OPG и простагландинов в сопряжении резорбции с формированием хорошо подтверждена, хотя точный количественный контроль скорости реконструкции у человека остается не до конца определенным.

History

Понимание того, что перемещение зубов отражает реконструкцию кости, выросло из ранних гистологических наблюдений резорбции и аппозиции вокруг перемещающихся зубов. Идентификация различных линий остеокластов и остеобластов, а затем открытие сигнальной системы RANKL/OPG в конце 1990-х годов преобразили эту область, предоставив молекулярный механизм для сопряжения резорбции и формирования, которое ортодонтическая гистология описывала на протяжении долгого времени.

Key figures

• Gary E. Wise
• Gregory J. King
• W. Eugene Roberts
• Ze'ev Davidovitch

Seminal works

• wise-king-2008
• krishnan-davidovitch-2006

Frequently asked questions

Что делают остеокласты и остеобласты во время перемещения зубов?

Остеокласты резорбируют (растворяют) альвеолярную кость, преимущественно на стороне давления, чтобы зуб мог переместиться в освободившееся пространство, в то время как остеобласты формируют новую кость, преимущественно на стороне натяжения, чтобы восстановить поддерживающую альвеолу позади зуба.

Что такое система RANKL/OPG и почему она важна?

RANKL стимулирует образование и активность остеокластов, резорбирующих кость, а остеопротегерин (OPG) блокирует RANKL, ограничивая резорбцию; эта сигнальная пара связывает резорбцию кости с формированием и является ключевой точкой контроля для реконструкции, которая позволяет зубам перемещаться.