RANKL transiently facilitates tooth eruption and osteoclastogenesis

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Purpose
The objectives of this study were to investigate the effect of exogenous injected local receptor activator of nuclear factor-kappa ligand (RANKL) inducing osteoclastogenesis during the tooth germ eruption and alveolar bone development in mice.
Materials and Methods
On postnatal 3(PN3), 40 fetal mice were randomly divided into the control and experiment groups. In experiment groups, subcutaneous injection of RANKL (0.4 mg/kg) into inferior mandible areas of mice daily until PN11. On day 7, 9, 11 and 13 of 10 mice (control 5 animals and experiment 5 animals) were sacrificed, respectively. Micro-CT reconstructed images of the lower incisors and molars were used to survey the level of tooth eruption. Longitudinal sections of the mandibles were prepared for H & E and TRAP staining to perform the TRAP-positive cell counting. Statistical comparisons were carried out using Student’s t-tests (P < 0.01).
Results
The incisal tooth eruption of mice on day 11 and 13 in RANKL group appeared significantly greater than in PBS (phosphate buffered saline) group. The first molar tooth eruption in the RANKL group was slightly faster than in PBS group on day 9 and 11(P < 0.01). RANKL group showed the significantly large number of multinuclear TRAP-positive osteoclasts on day 7, 9 and 11 (P < 0.01).
Conclusions
The facilitation of tooth eruption probably is mediated by exogenous RANKL. However, this effect expressed transiently of tooth eruption process. Short-term local administration of RANKL may be a method by which to facilitate the tooth eruption in mice with a delayed tooth eruption.

국문 초록 (Abstract)

최근에receptor activator of nuclear factor-ΚB (RANK)와 그 리간드 (RANKL)의 신호가 파골 세포 형성(Osteoclastogenesis)에 중추적인 역할을 하는 것으로 보고되었다. RANKL의 발현과 치배 및 치조골 발달 중에서의 이 분자의 역할을 평가하는 많은 연구가 있지만, 우리는 간단하고 안전하게 실험을 할 수 있도록 이 모델 연구를 확립하기로 결정했다.
본 연구의 목적은 쥐의 하악골 모델에 외인성으로 주입된 RANKL이 치배 분화 및 치조골 발달 과정에서 파골 세포 생성 (Osteoclastogenesis)에 미치는 효과를 알아보기 위함이다.
본 연구에서는40 마리의 태어난지3일된 쥐를 RANKL군과 PBS (phosphate buffered saline) 군으로 나뉘었다. RANKL군에서는 RANKL (0.4 mg/kg)을 매일 하악 부위에3일부터11 일까지 피하 주사하였다. 7, 9, 11 그리고 13 일째에는 10 마리(RANKL군 5마리,PBS 군 5마리)를 각각 희생시켰다. 치아의 Micro-CT 영상을 사용하여 치아 맹출을 조사하였다. 전치 맹출의 양은 전단면에서 치조골까지의 거리를 이용해서 측정하였다, 제 1 대구치 맹출의 양은 교합면의 가장 높은 지점 (most occlusal tip)에서 하악의 능선 (Inferior mandibular ridge)까지의 거리를 이용해서 측정하였으며 이때 측정치는 치관의 장축과 평행을 이룬다. TRAP 양성 파골 세포(TRAP-positive cells) 개수를 측정하기 위해 하악 종단면도 H & E 및 TRAP 염색을 하였다. 통계적 비교는 Student 's t-test를 사용하여 수행되었다 (P <0.01).
RANKL 군에서 전치 맹출은 11 일과 13 일째에 PBS 군보다 유의하게 더 많이 일어났다. RANKL 군의 제 1 대구치 맹출은 9 일과 11 일째에 PBS 군보다 약간 빨랐다 (P≤0.01). 두 그룹 간의 TRAP 양성 파골 세포수는 13 일째에 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았지만 7, 9, 11 일째에는 RANKL군에서 상당량의 TRAP 양성 파골 세포가 관찰되었다. 결론적으로 치아의 맹출 및 치조골 발달의 촉진은 아마도 외인성 RANKL에 의해 매개되는 것 같다. 그러나 이 효과는 치아의 분화 과정을 일시적으로 나타냈다. RANKL의 단기간 국소 투여는 비정상적인 치아 맹출을 가진 쥐의 치아 맹출을 촉진시키는 방법일 수도 있다.