A STUDY ON THE EXPRESSION OF VASCULAR ENDOTHELIAL GROWTH FACTOR IN TENS10N SIDE OF RAT MOLAR PERIODONTAL LIGAMENT FOLLOWING EXPERIMENTAL TOOTH MOVEMENT

백서 구치의 실험적 치아이동시 견인측 치근막에서 혈관성장인자의 발현에 관한 연구

This study was performed to analyse the expression of VEGF and it's receptor(VEGFR) in the tension side of the periodontal ligament following orthodontic tooth movement. Upper first molars of Sprague-Dawley rats were moved medially using closed coil spring for 1, 2, 24 hours and 3, 7, 14 days. H&E staining, immunohistochemical staining and in situ hybridization methods were used to analyse the change of the expression of VEGF and VEGFR. The results from this study were as follows : 1. Following tensional force, periodontal ligament showed elongation of fibers, compression and congestion of vessels and regional hemorrhage. These tissue changes were recovered within 3 days of force application. New bone formation was seen after 3 days of force application and continued for the remaining experimental periods. 2. Following tensional force, VEGF and VEGF mRNA expression was increased in the periodontal ligament cells, osteoblasts and cementoblasts. This change was followed by increased vasculature in the periodontal ligament. 3. After 3 days of tensional force, VEGF and VEGF mRNA expression was confined mainly to the osteopaths and the periodontal ligament cells adjacent to the alveolar bone. After 2 weeks of force application, VEGF and VEGF mRNA expression was reduced to the level of control sample. 4. VEGFRs(Flt-1, Flk-1) showed similar expression pattern and it's expression was mainly seen in the endothelial cells and osteoblasts. Following tensional force VEGFR expression was increased in the endothelial cells and osteoblasts. In conclusion, in the tension side of the penodontal ligament, ligament cells, osteoblast and cementoblast showed increased expression of VEGF & VEGF mRNA. It preceded the increase of vasculature and new bone formation. The increased expression of VEGF mRNA in cementoblast may induce periodontal vessels, which distribute mainly the bone side half of periodontal ligament, grow in the direction of tensional force. Increased expression of VEGFR & VEGFR mRNA not only in endothelial cell but in osteoblast, osteocyte and periodontal cells showed VEGF acts not only in paracrine manner but in autocrine one.

치주인대에 일회성의 적절한 인장력을 가하였을 때 견인측 치근막에서 나타나는 혈관성장인자(VEGF)와 그 수용체(VEGFR)의 발현의 변화를 보기 위해 본 연구를 시행하였다. 8-10주된 Sprague-Dawley계 웅성 백서(rat)에서 상악좌측 제1대구치에 closed coil을 이용하여 근심 방향으로의 교정력을 가하였으며 1시간, 12시간, 1일, 3일, 1주, 2주 군으로 분리하여 각 군 당 5마리씩의 실험동물을 배정하였다. 우측 제1대구치는 치경부에 ligature wire만 결찰하고 동일 실험시간이 지난 후 대조군으로 이용하였다. 견인력이 가해진 치근막에서 VEGF와 VEGFR 및 이들의 mRNA의 발현 양상의 변화를 H&E 염색 및 면역조직화학적 염색과 in situ hybridization법으로 관찰하여 다음과 같은 결과를 얻었다. 1. 치주인대에 인장력을 가하면 치주인대의 신장으로 인한 혈관의 압박에 의해 울혈과 부분적인 출혈상이 초기에 나타났으나 3일 이내에 대조군과 같은 정도로 회복되었으며 신생골의 형성은 3일 이후 나타나서 2주간 지속되었다. 2. 치주인대에 인장력을 가하면 치주인대 세포와 조골세포, 백악아세포에서의 VEGF와 VEGF mRNA의 발현증가가 나타나며 이는 치주인대 혈관의 증가로 이어졌다. 3. 인장력을 가하고 3일 이후에는 VEGF와 VEGF mRNA의 발현은 주로 치조골 인접면의 치주인대세포와 조골세포에서만 관찰되었으며 2주후에는 VEGF와 VEGF mRNA, 치주인대혈관 모두 대조군과 유사한 정도로 감소하였다. 4. VEGF 수용체인 Flt-1과 Flk-1은 거의 동일한 발현 양상을 보였으며 주로 혈관 내피세포와 조골세포에서 관찰되었으나 치주인대에 인장력을 가하면 초기에 혈관내피세포에서 그 발현이 증가하였다. 조골세포에서의 발현증가는 내피세포에 비교해서 다소 늦게 나타났으나 발현의 증가는 더 뚜렷하였다. 결론적으로 교정력을 가했을 때 견인측 치주인대의 치주인대세포와 조골세포, 백악아세포에서 VEGF와 VEGF mRNA의 발현이 증가하며 이에 이어 혈관의 증가가 나타나고 신생골의 형성은 혈관의 증가 후에 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 백악아세포에서 발현이 증가된 VEGF mRNA는 치조골측으로 편재해 있던 혈관이 견인의 방향으로 치아를 향해 성장하도록 유도하는 것으로 사료되었다. VEGFR 및 VEGFR mRNA는 내피세포 뿐 아니라 조골세포와 골세포, 치주인대세포에서도 발현이 증가하여 VEGF가 paracrine한 방식 뿐 아니라 autocrine한 방식으로도 작용함을 알 수 있었다.