指導教授：姚宗珍臺灣大學：臨床牙醫學研究所吳秋柔Wu, Chiu-JouChiu-JouWu2014-11-302018-07-092014-11-302018-07-092014http://ntur.lib.ntu.edu.tw//handle/246246/264230矯正牙齒移動是藉由施加矯正力造成齒槽骨骨質重塑進而促使牙根移動，第一步便涉及到受壓側蝕骨細胞的活性及骨吸收活動，過去有許多學者藉由體外實驗施予骨細胞機械性刺激試圖了解其中調控機轉。近期也有許多動物實驗與人體實驗顯示低能量雷射療法可增進骨質重塑，進而加速矯正牙齒移動速率。但不論是壓力實驗或是雷射實驗，其中大部分的文獻都是在探討較容易培養的骨母細胞，而早期對於細胞來源不明確的蝕骨細胞相關研究則相對較少。 本實驗第一部分便是將老鼠蝕骨前驅細胞RAW264.7細胞培養於3D膠原蛋白凝集體中，在有無50 ng/ml RANKL誘導24小時後，施予細胞33 kPa週期性壓力刺激24小時，並以cDNA微陣列與即時定量聚合酶鏈鎖反應分析方式，探討週期性機械壓力刺激對細胞基因表現變化之影響。發現在沒有RANKL誘導下，壓力刺激會造成IL-33、CCL-5、NOS-2、CSF-2表現下降以及NQO-1表現提升。 本實驗第二部分則是探討低能量雷射對於蝕骨前驅細胞的影響，使用波長970 nm、輸出功率500 mW之脈衝波照射細胞七天，並試圖以不同能量密度測試，找尋可造成最佳生物刺激效應之參數。實驗結果發現給予RAW 264.7細胞能量密度5 J/cm2之雷射較可觀察到促進細胞增生，而500 J/cm2則出現抑制細胞增生之趨勢。 由本實驗結果可推測在此壓力模式下會抑制蝕骨細胞新生，顯示矯正治療過程中過度頻繁的施力可能會抑制蝕骨細胞作用。相反的，低能量雷射可促進蝕骨細胞增生，且雷射造成的生物效應遵守Arndt-Shultz law，即低劑量可促進生物反應，高劑量則是抑制的效果。但目前對於增進矯正牙齒移動速率的理想雷射參數仍是未知，需要後續更多研究加以釐清探討。CONTENTS 口試委員會審定書 i 致謝 ii 中文摘要 iii ABSTRACT iv CONTENTS v LIST OF FIGURES x LIST OF TABLES xii Chapter 1 Introduction 1 1.1 矯正牙齒移動(orthodontic tooth movement, OTM)與骨質重塑(bone remodeling)之關聯 1 1.2 蝕骨細胞與骨吸收作用 2 1.3 OPG/RANKL/RANK調控機制 3 1.4 機械性刺激對骨質重塑之影響 4 1.5 機械性刺激對蝕骨細胞影響之文獻回顧 6 1.6 加速矯正牙齒移動之方法 10 1.7 雷射原理及特性 12 1.7.1 雷射之歷史簡介 12 1.7.2 雷射之基本原理與組成 13 1.7.3 雷射之特性 14 1.7.4 雷射對目標組織之交互作用與影響 15 1.8 雷射參數(Laser parameters) 17 1.8.1 雷射波長(Wavelength) 17 1.8.2 使用模式(Application mode) 17 1.8.3 輸出功率(Power output) 17 1.8.4 照射時間(Exposure duration) 18 1.8.5 使用劑量(Application dose) 18 1.8.6 治療劑量(Treatment dose) 18 1.8.7 照射範圍 18 1.8.8 功率密度(Power density) 18 1.8.9 能量密度(Energy density) 19 1.9 雷射應用 19 1.10 影響低能量雷射生物刺激效應(biostimulatory effect)之因素 20 1.10.1 LLLT頻率對生物刺激效應之影響 21 1.10.2 LLLT能量密度及使用劑量對生物刺激效應之影響 22 1.11 低能量雷射對骨質重塑相關細胞之影響及文獻回顧 22 Chapter 2 Material and Method 29 2.1 細胞培養 29 2.2 蝕骨細胞分化 29 2.3 製備3D細胞膠原蛋白凝集體 30 2.4 週期性壓力刺激實驗 30 2.5 H&E stain 32 2.6 RNA萃取及定量 33 2.7 cDNA微陣列(microarray) 34 2.8 反轉錄聚合酶反應(Reverse Transcription PCR) 36 2.9 即時定量聚合酶連鎖反應(Real-time PCR) 37 2.10 雷射實驗參數設定 39 2.11 結晶紫染色法(Crystal violet stain) 40 Chapter 3 Results 41 3.1 RAW 264.7細胞受週期性壓力刺激之基因表現變化 41 3.1.1 H&E stain 41 3.1.2 RNA定量及quality test 42 3.1.3 Microarray分析結果 43 1. R+ P+ vs R+ P- 44 2. R- P+ vs R- P- 46 3. R+ P- vs R- P- 48 4. R+ P+ vs R- P+ 50 3.1.4 以Real-time PCR確認基因表現變化 53 3.2 RAW 264.7細胞受雷射照射之影響 60 3.2.1 結晶紫染色後於顯微鏡下觀察細胞型態變化 60 3.2.2 不同能量密度之雷射刺激對細胞的影響 62 Chapter 4 Discussion 70 4.1 機械性壓力刺激大小、頻率、時間之實驗設計 70 4.2 Microarray與real-time PCR分析基因表現變化之結果 72 4.3 IL-33、CCL-5、NOS-2、CSF-2及NQO-1基因表現變化與骨質重塑之關連 74 4.3.1 IL-33 74 4.3.2 CCL-5 76 4.3.3 NOS-2 77 4.3.4 CSF-2 80 4.3.5 NQO-1 80 4.4 雷射實驗設計及波長、輸出功率、能量密度之選擇 82 4.5 不同能量密度區間對細胞分化及增生之影響 86 Chapter 5 Conclusoin 88 References 89 Appendix I 壓力實驗R+P+ vs R+P-組受向上調控改變之基因(fold change為兩倍 以上者) 105 Appendix II 壓力實驗R+P+ vs R+P-組受向下調控改變之基因(fold change為兩 倍以上者) 129 Appendix III 壓力實驗中未受實驗變數影響而改變表現情形之骨代謝相關基因(fold change為兩倍以下者) 151 Appendix IV 雷射實驗OD570 nm吸光值之原始數據 160 Appendix V 雷射前驅實驗之實驗變數及OD570 nm吸光值之原始數據 162  2896029 bytesapplication/pdf論文使用權限：不同意授權週期性機械壓力刺激低能量雷射RAW 264.7thesishttp://ntur.lib.ntu.edu.tw/bitstream/246246/264230/1/ntu-103-R00422009-1.pdf