Sevil Sema Atuğ ÖZCAN Ortodonti Anabilim Dalı

SABİT ORTODONTİK TEDAVİ GÖREN BİREYLERDE OKSİDATİF STRES BELİRTEÇLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Sevil Sema Atuğ ÖZCAN Ortodonti Anabilim Dalı Tez Danışmanı Prof. Dr. İsmail CEYLAN Doktora Tezi-2013

T.C. ATATÜRK ÜNİVERSİTESİ SAĞLIK BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ SABİT ORTODONTİK TEDAVİ GÖREN BİREYLERDE OKSİDATİF STRES BELİRTEÇLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ Sevil Sema ATUĞ ÖZCAN Ortodonti Anabilim Dalı Doktora Tezi Tez Danışmanı Prof. Dr. İsmail CEYLAN ERZURUM 2013

T.C. AT A TURK UNiVERSiTESi SAGLIK BiLiMLERi ENSTiTUSU ORTODONTi ANABiLiM DALI SABiT ORTODONTiK TEDA Vi GOREN BiREYLERDE OKSiDATiF STRES BELiRTE<;LERiNiN DEGERLENDiRiLMESi Sevil Serna ATUG OZCAN Tez Savunma Tarihi : 01.10.2013 ~ Tez Dam~mam : Prof. Dr. ismail CEYLAN (Atatiirk Dniversitesi)C/ft) Jiiri Uyesi Jiiri Uyesi Jiiri Uyesi : Do~. Dr. Cenk Fatih ~ANAK~I (Atatiirk Universitesi) Jiiri Uyesi Onay Bu ~ah~ma yukandaki juri taraf1ndan Doktora Tezi olarak kabul edilmi~tir. Prof. Dr. Y~m~GLAM Enstitii Miidiirii -y, Doktora Tezi ERZURUM - 2013

İÇİNDEKİLER TEŞEKKÜR... V ÖZET... VI ABSTRACT... VII SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ... VIII ŞEKİLLER DİZİNİ... X TABLOLAR DİZİNİ... XI 1. GİRİŞ... 1 2. GENEL BİLGİLER... 5 2.1. Sabit Ortodontik tedavi... 5 2.2. Ortodontik Diş Hareketi... 5 2.2.1. Gerilim Bölgesi... 7 2.2.2. Baskı Bölgesi... 9 2.2.2.1. Direk Kemik Rezorpsiyonu... 9 2.2.2.2. İndirek Kemik Rezorpsiyonu... 10 2.3. Ortodontik Diş Hareketi Safhaları... 12 2.4. Periodontal Sağlık... 13 I

2.5. Sitokinler... 13 2.5.1. İnterlökinler... 16 2.5.2. Tümör Nekroz Faktör... 19 2.6. Reaktif Oksijen Türleri... 21 2.6.1. Serbest Radikallerin Oluşumu... 25 2.6.2. Nitrik Oksit... 27 2.6.3. Serbest Radikallere Karşı Savunma... 31 2.6.4. ROT un Proteinler Üzerine Etkileri... 34 2.6.5. ROT un Lipitler Üzerine Etkileri... 35 2.6.5.1. Malondialdehit... 35 2.6.6. ROT un DNA da Meydana Getirdiği Hasarlar... 36 2.6.6.1. DNA Yıkım Ürünü Olarak 8- OHdG... 37 2.7. Dişeti Oluğu Sıvısı (DOS)... 39 2.7.1. DOS un içeriği... 39 2.7.2. DOS un Görevleri... 39 2.7.3. DOS ve Periodontal Klinik Durum İlişkisi... 40 2.7.4. DOS ve Ortodontik Tedavi... 41 2.7.5. DOS Hacmi ve Akış Oranı... 42 II

2.7.6. DOS Toplama Yöntemleri... 42 2.8. Tükürük... 45 2.8.1. Tükürüğün İçeriği... 45 2.8.2. Tükürüğün Görevleri... 46 2.8.3. Tükürük toplama yöntemleri... 48 2.8.4. Tükürük saklama koşulları... 49 3. MATERYAL VE METOT... 50 3.1. Hasta Seçimi... 50 3.2. Klinik Periodontal Değerlendirme... 51 3.2.1. Plak İndeksi... 51 3.2.2. Gingival İndeks... 51 3.2.3. Sondalamada Cep Derinliği... 52 3.2.4. Klinik Ataşman Kaybı... 52 3.3. DOS Örneklerinin Alınması... 53 3.4. Tükürük Örneklerinin Alınması... 53 3.5. Tükürük ve DOS da Biyokimyasal Parametrelerin Analizi... 54 3.5.1. Tükürük ve DOS da IL-1β Analizi... 54 3.5.2. Tükürük ve DOS da TNF -α Analizi... 55 III

3.5.3. Tükürük ve DOS Örneklerinde Nitrit/Nitrat Analizi... 57 3.5.4. Tükürük ve DOS da MDA Analizi... 59 3.5.5. Tükürükte 8-OHdG Analizi... 61 3.6. İstatistiksel Analizler... 63 4. BULGULAR... 65 5. TARTIŞMA... 69 6. SONUÇ VE ÖNERİLER... 89 KAYNAKLAR... 91 EKLER... 116 EK-1. ÖZGEÇMİŞ... 116 EK-2. HASTA TAKİP FORMU... 117 EK-3. BİLGİLENDİRİLMİŞ OLUR FORMU... 118 EK-4. ETİK KURUL ONAY FORMU... 119 IV

TEŞEKKÜR Çalışmamda bana her türlü yardım ve desteği sağlayan Ortodonti Anabilim Dalı öğretim üyesi ve danışmanım Sayın Prof. Dr. İsmail CEYLAN a, doktora eğitimimdeki katkılarından dolayı Ortodonti AD Başkanı Sayın Prof. Dr. Abdülvahit ERDEM e, Doç Dr. Cenk Fatih ÇANAKÇI ya ve Yrd. Doç. Dr. İlhan Metin DAĞSUYU na teşekkür ederim. Çalışmamın biyokimyasal inceleme ve değerlendirmelerini gerçekleştiren Biyokimya Anabilim Dalı Öğretim Üyesi Sayın Prof Dr. Abdülkadir YILDIRIM a ve Araş. Gör. Nezahat KURT a, istatistiksel değerlendirmelerde yardımcı olan Sayın Prof. Dr. Ömer AKBULUT a, bu çalışmayı 2011/37 BAP proje numarasıyla destekleyen Atatürk Üniversitesi Araştırma Projeleri Koordinatörlüğüne, doktora süresince burs desteği sağlayan TÜBİTAK a, tez çalışmamda bana karşılıksız yardımcı olan sevgili arkadaşım Araş. Gör. Filiz AKKABAK USLU ya, doktora programım süresince birlikte çalışmaktan mutluluk duyduğum Ortodonti Anabilim Dalı nın değerli personeline, bana gönülden sağladıkları bilgi ve yardımlarından dolayı tüm arkadaşlarıma ve dostlarıma teşekkür ederim. Tezimin yazım aşamasında periodontoloji bilgisiyle yardımcı olan sevgili eşim Dr. Erkan ÖZCAN a, bu dünyadaki en değerli varlıklarım olan biricik kızım İpek e ve oğlum Ahmet e, her türlü desteğinin yanında varlığıyla bana güç veren annem Müzeyyen ATUĞ a, görebilseydi benimle gurur duyacağına emin olduğum canım babam Nuri ATUĞ a ve kardeşlerime minnet ve teşekkürlerimi sunarım. S. Sema ATUĞ ÖZCAN V

ÖZET Sabit Ortodontik Tedavi Gören Bireylerde Oksidatif Stres Belirteçlerinin Değerlendirilmesi Amaç: Bu çalışmanın amacı sabit ortodontik tedavi gören bireylerin dişeti oluğu sıvılarında (DOS) ve tükürüklerinde, enflamatuar sitokinlerden IL-1β, TNF-α, oksidatif stres belirteçlerinden MDA, NO ve 8-OHdG seviyelerinin değişimini araştırmaktır. Materyal ve Metot: Çalışmaya Atatürk Üniversitesi Diş Hekimliği Fakültesi Ortodonti Anabilim Dalı na başvuran ve sabit ortodontik tedavi ihtiyacı olan toplam 50 hasta alındı. Hastalardan tedavi öncesinde, tedavinin birinci ve altıncı ayında DOS ve tükürük örnekleri alındı. Hastaların periodontal durumlarının belirlenmesi amacıyla SCD, KAK, Pİ ve Gİ i içeren klinik periodontal parametrelerin ölçümü yapıldı. Tükürük örneklerinin alınmasında uyarılmamış tam tükürük toplama yöntemi kullanıldı. DOS örnekleri standart periopaper lar ile alınarak hacim belirlenmesi Periotron 8000 cihazında yapıldı. Bütün DOS ve tükürük örneklerinin biyokimyasal analizi, IL-1β, TNF-α ve 8-OHdG seviyelerinin belirlenmesinde ELİSA yöntemi, NO ve MDA seviyelerinin belirlenmesinde ise spektrofotometrik yöntem kullanıldı. Bulgular: Sabit ortodontik tedavinin altıncı ayında DOS da ölçülen IL-1β seviyesi başlangıç seviyesine göre yüksek bulunurken (P<0.05) DOS da ve tükürükte ölçülen diğer tüm biyokimyasal parametrelerin seviyelerinde tüm ölçüm zamanlarında istatistiksel olarak anlamlı değişiklik gözlenmemiştir. Sonuç: Ortodontik diş hareketi ve ortodontik tedavide kullanılan ortodontik materyaller, gerek DOS da gerekse tükürükte oksidatif doku hasarını düşündürecek bir moleküler değişikliğe neden olmamaktadır. Anahtar Kelimeler: DOS, IL-1β, MDA, NO, ortodontik tedavi, reaktif oksijen türleri, 8-OHdG, TNF-α, tükürük VI

ABSTRACT Evaluation of Oxidative Stress Biomarkers in Patients with Fixed Orthodontic Appliances Aim: The aim of this study was to examine the changes in the levels of proenflamatuar cytokines; IL-1β, TNF-α and oxidative stress biomarkers MDA, NO, 8- OHdG in gingival crevicular fluid (GCF) and saliva samples of patients with fixed orthodontic appliances. Material and Method: The subject population was consisted of 50 volunteers which were attended Department of Orthodontics, Faculty of Dentistry, Atatürk University in need of orthodontic treatment with fixed orthodontic appliances. GCF and saliva samples were obtained from all individuals before treatment, at 1 st month of treatment and at 6 th month of treatment. To determine clinical condition of each individual PI, GI, PD and CAL were measured. Saliva samples were collected as unstimulated saliva. GCF samples were collected with standard Periopaper strips and the GCF amount on these strips was measured with Periotron 8000. All GCF and saliva samples were investigated to detect IL-1β, TNF-α and 8-OHdG levels using ELISA method, and NO and MDA levels using spectrophotometric method. Results: Since IL-1β level detected in GCF at the 6 th month of orthodontic treatment is statistically significant according to baseline (P<0.05), all other biochemical parameters detected both in saliva and in GCF, did not show any significant change at any measurement periods. Conclusion: Orthodontic tooth movement and materials used in orthodontic treatment do not give oxidative damage detected both in GCF and in saliva. Key Words: GCF, 8-OHdG, IL-1β, MDA, NO, orthodontic treatment, reactive oxygen species, saliva, TNF-α VII

SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ DNA : Deoksiribonükleik Asit DOS : Dişeti oluğu sıvısı Gİ : Gingival indeks H 2 O 2 : Hidrojen peroksit OH - : Hidroksil radikali HOCL : Hipoklorik asit IL-1 : İnterlökin-1 IL-1-α : İnterlökin-1 alfa IL-1β : İnterlökin-1 beta LO. : Lipit alkol radikal LOOH : Lipit hidroperoksid LOO. : Lipit peroksil radikal LPO : Lipit peroksit radikal MDA : Malondialdehit MMP : Matriks metalloproteinaz µl : Mikrolitre μmol μm : Mikromol : Mikromolar VIII

mg ml NSAİ : Miligram : Mililitre : Non steroidal anti-enflamatuar ilaçlar NO : Nitrik oksit HO 2 : Perhidroksil radikali PDL : Periodontal ligament ONOO - : Peroksinitrit Pİ : Plak indeksi PMNL : Polimorfonükleer lökosit PG : Prostaglandin RNT : Reaktif nitrojen türevi ROT : Reaktif oksijen türevi ºC : Santigrat Derece 8-OHdG : 8-Hidroksideoksiguanozin O 2 : Singlet oksijen SCD : Sondlamada cep derinliği O 2 - : Süperoksit radikali TBARS : Thiobarbitürik asit reaktif substrat TNF : Tümör nekröz faktör TNF-α :Tümör nekröz faktör-alfa IX

ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil No Sayfa No Şekil 2.1. Ortodontik kuvvete bağlı oluşan kemik rezorpsiyon ve apozisyon bölgeleri... 6 Şekil 2.2. inos ın indüklenerek yüksek miktarda NO üretimi ve toksisitesi... 27 Şekil 2.3. Reaktif oksijen türleri ve antioksidan hücresel savunma enzimleri... 31 Şekil 2.4. ROT ve antioksidan savunma... 33 Şekil 2.5. Oksidatif DNA hasarı göstergesi olarak 8-OHdG... 37 X

TABLOLAR DİZİNİ Tablo No Sayfa No Tablo 2.1. Reaktif oksijen ve reaktif nitrojen türlerine ait bazı örnekler... 23 Tablo 4.1. Tükürükte değerlendirilen parametrelerinin tedavi öncesi, 1. ve 6. aya ait tanımlayıcı istatistik değerleri ve Friedman testi sonuçları... 64 Tablo-4.2. DOS da değerlendirilen parametrelerinin tedavi öncesi, 1. ve 6. aya ait tanımlayıcı istatistik değerleri ve Friedman testi sonuçları... 65 Tablo-4.3. Periodontal klinik parametrelerin tedavi öncesi, 1. ve 6. aya ait tanımlayıcı istatistik değerleri ve Friedman testi sonuçları... 66 Tablo-4.4. Friedman test sonuçlarına göre anlamlı bulunan parametrelerin Wilcoxon test sonuçları...67 XI

1. GİRİŞ Ortodontik diş hareketi (ODH), dişlere uygulanan kontrollü mekanik kuvvetler ile bu kuvvetlere karşı meydana gelen biyolojik cevabın sonucunda oluşmaktadır. Ortodontik tedavi ile ilgili temel biyolojik çalışmalar, dişlerde ve destek dokularda ortodontik kuvvet uygulanmasıyla oluşturulan mekanik enerjinin, dokularda biyolojik reaksiyonlara dönüşüm mekanizmalarını anlamaya yöneliktir. 1, 2 Uygulanan kuvvetler ve mekanikler, istenilen diş hareketlerinin oluşmasını sağlarken kök rezorpsiyonu, dişetlerinde enflamasyon, ataşman kaybı, dişeti çekilmeleri gibi yan etkiler oluşturabilmektedir. Ortodontik tedavide dokular için daha az yan etki oluşturarak daha kısa zamanda istenilen diş hareketinin elde edilebilmesi için, bu mekanik yüklemeye verilen hücresel ve moleküler cevabın daha iyi anlaşılabilmesi gereklidir. 3 Ortodontik diş hareketleri, gingiva, periodontal ligament, sement ve alveoler kemikten oluşan ve periodonsiyum olarak adlandırılan dokularda birtakım değişiklikler sonucunda oluşan hareketlerdir. Ortodontik tedavide ana amaç hastanın estetik kaygılarının giderilmesi, fonksiyon ve fonasyonun düzeltilmesidir. Bu amaçla uygulanan mekanik kuvvetler periodonsiyumun yumuşak ve sert dokularında yapım ve yıkım süreçlerini içeren yeniden şekillenme (remodeling) adı verilen bir sürecin gelişmesine neden olmaktadır. 2 Periodontal ligament (PDL) zengin hücresel içeriği ve hızlı yapım yıkım oranlarıyla periodontal dokuların yenilenmesi ve tamirinde oldukça önemlidir. Bu nedenle PDL fizyolojik ve mekanik streslere cevapta önemli rol üstlenmektedir. 4 Uygulanan mekanik kuvvetler kompleks olmasına rağmen periodontal dokularda esas olarak gerilim ve basınç bölgesi olmak üzere iki bölge oluşturmaktadır. 5 Gerilim bölgesi köklerin hareketi sırasında periodontal ligament fibrillerinin gerilimi ile oluşurken, 1

kökün kemiğe ve periodontal fiberlere uyguladığı kuvvet sonucu da basınç bölgesi oluşmaktadır. Periodonsiyumun yeniden şekillenmesi sırasında basınç bölgesinde periodontal ligamente komşu alveoler kemikte rezorpsiyon, gerilim bölgesinde ise apozisyon meydana gelmektedir. Bu yeniden şekillenme sürecinin oluşabilmesi için periodontal ligamentin ve alveoler kemiğin ekstrasellüler matriksini yapabilecek ve rezorbe edebilme kapasitesine sahip hücrelere ihtiyaç vardır. 6 Mekanik kuvvetlerin hücrelere transferiyle oluşan biyolojik cevapta sitokin adı verilen çok sayıda inflamatuar mediyatör görev almaktadır. 7 Sitokinler özellikle polimorfonükleer lökositler (PMNL), makrofajlar ve monositler tarafından salgılanan moleküllerdir. Normal fizyolojik turnover ve kemiğin remodeling sürecinde fibroblast ve osteoblast gibi periodontal doku hücrelerinden de salınan sitokinlerin, özellikle enflamatuar olaylarda seviyelerinin arttığı bilinmektedir. Yapılan çalışmalarda sitokinlerin ortodontik kuvvetlerin etki ettiği periodontal dokuların lokal mikro çevresel durumunu yansıttığı ve ortodontik kuvvetlerin meydana getirdiği kemiğin yeniden şekillenmesi sürecinde kilit rol oynadığı bildirilmektedir. 3-5, 7 Ortodontik tedavide özellikle bu sitokinlerden IL-1β ve TNF-α nın, gerek gingival oluk sıvısında gerekse de tükürükte değerlendirildiği çalışmalar bulunmaktadır. Bu çalışmalarda, 8,9 genel olarak ortodontik tedavinin başlangıç aşamalarında bu sitokinlerin seviyelerinin arttığı, ilerleyen dönemlerde ise yeniden şekillenme sürecinin azalmasına bağlı olarak azaldığı rapor edilmektedir. Sitokinlerin üretilmesinde önemli rol oynayan enflamatuar hücreler, diş hareketleri sırasında özellikle periodontal ligamentte bulunan genişlemiş kapillerlerden periodontal dokulara göç ederler. Periodontal hastalığın patogenezi ile ilgili yapılan çalışmalarda, enflamatuar hücrelerin aktive olmasıyla çok sayıda reaktif oksijen türünün (ROT) açığa çıktığı ve bunların sitokinlerin salınımını uyardığı bildirilmektedir. 3 ROT; 2

başta PMNL olmak üzere monositler, lenfositler, plateletler, osteoklastlar, hatta fibroblastlardan da kaynaklanabilmektedir. Oluşan bu ROT dokuların oksidatif hasara uğratılmasında önemli faktörler arasında gösterilmektedir. 10 İnsan vücudunun her hücresinde DNA nın günde 10 3 kez oksidatif hasara maruz kaldığı ancak bu durumun DNA hasarı ve onarım arasındaki denge nedeniyle sağlıklı bireylerde de oluşan fizyolojik bir olay olduğu bildirilmektedir. Periodontal hastalıklarda ise doku hasarı ve onarımı arasındaki dengenin çeşitli faktörlere bağlı olarak bozulmasıyla doku yıkımı meydana gelmektedir. Yapılan çalışmalarda ROT nin dokularda yaptığı hasarlar 10, 11 değerlendirilmiş ve periodontitiste DNA hasarının arttığı rapor edilmiştir. ROT genel olarak kısa ömürlüdür ve bu nedenle ROT nin seviyelerinin belirlenmesinde ya daha uzun ömürlü son ürünlerinin ya da dokularda yaptıkları hasarlar sonucunda açığa çıkan moleküllerin ölçümü yapılır. Örnek olarak nitrik oksit radikalinin belirlenmesinde, son ürünü olan nitrat/nitrit ölçümü yapılır. Serbest radikallerin oksidatif stres olarak adlandırılan doku hasarları ise lipid peroksidasyonu ve DNA yıkım ürünlerinin belirlenmesiyle değerlendirilir. Dolayısıyla ROT un dokularda oluşturduğu hasarın ölçümünde lipid peroksidasyonu ile açığa çıkan malondialdehit (MDA) ve DNA yıkımı sonucunda şekillenen 8-hydroxy-deoxyguanosine (8-OHdG) 10, 12 sıklıkla kullanılmaktadır. Ortodontik tedavide periodonsiyumda mekanik kuvvetlerin etkisiyle çeşitli sitokinlerin salındığı aseptik enflamasyon meydana gelmektedir. 7 Literatürde ortodontik diş hareketleriyle, dokularda aseptik inflamasyon sonucu meydana gelebilecek oksidatif hasara ilişkin herhangi bir çalışmaya rastlanılamamıştır. Bu nedenle çalışmamızda DOS ve tükürük kullanılarak ortodontik diş hareketinin meydana getirdiği periodontal doku yıkımını da içeren yeniden şekillenme sürecinde oluşabilecek oksidatif hasarın belirlenmesine yönelik bazı oksidatif stres belirteçlerinin seviyelerindeki değişimin 3

değerlendirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla tedavi öncesi ve tedavinin farklı aşamalarında, DOS ve tükürükte enflamatuar aktiviteyi belirlemek için IL-1β ve TNF-α seviyeleri ve oksidatif hasarın belirlenmesinde ise MDA, NO ve 8-OHdG seviyelerindeki değişim incelenmiştir. 4

2. GENEL BİLGİLER 2.1. Sabit Ortodontik Tedavi Günümüz ortodontisinde kullanılan sabit ortodontik tedavi mekaniklerinin temeli, modern ortodontinin babası olarak bilinen Edward Angle ın Edgewise Sistemi ne dayanmaktadır. E- Arch ile başladığı sabit tedavi çalışmalarına Pin and Tube ve Ribbon Arch ile devam eden Edward Angle, ölümünden hemen önce geliştirdiği Edgewise Sistem ile birikimini zirveye taşımıştır. 13 Edgewise Sistemi; 1928 yılında tanıtıldığı ilk günden sonra, daha kontrollü diş hareketlerinin yapılabilmesi ve daha kısa zamanda sonuç alınabilmesi için çok defa modifiye edilmiştir. 14 Kullanılan mekanikler gibi teknik de Tweed, Andrews, Roth, Aleksander, Burstone ve daha birçok araştırıcı tarafından değiştirilmiş ve güncellenmiştir. Kullanılan teknik ve mekaniklerdeki çeşitliliğe rağmen, sabit ortodontik tedavi modifikasyonlarının tamamında amaç; diş ve destek dokulara en az zararı vererek, en kısa zamanda ideal oklüzal ilişkiyi elde etmek, bireyin fonksiyon, fonasyon ve estetiğine maksimum katkı sağlamaktır. 2.2. Ortodontik Diş Hareketi Çeşitli büyüklük, sıklık ve sürekliliğe sahip ortodontik kuvvetlerin, gingival doku, periodontal ligament, alveolar kemik ve sementten oluşan periodonsiyuma uygulanmasıyla, dokularda mikroskobik ve makroskobik seviyede değişiklikler meydana gelmektedir. 5, 15 Ortodontik diş hareketi (ODH); bu değişimleri içeren ve 7, 16, 17 remodeling adı verilen bir yapım-yıkım mekanizmasının sonucunda oluşur. Fizyolojik koşullarda, çiğneme kuvvetlerine bağlı olarak diş destek dokularında sürekli yeniden şekillenme görülür. 6 Ortodontik kuvvet uygulamasında da fizyolojik diş hareketine benzer doku reaksiyonları oluşsa da uygulanan kuvvetin fiziksel 5

karakteristiğine, periodontal ligamentin hacmine, diş kökünün yüzey morfolojisine, alveoler kemiğin yoğunluğuna ve doku biyolojik cevabına bağlı olarak yeniden 16, 18-20 şekillenme hızlı ya da yavaş bir şekilde gelişebilir. Kontrollü ve kontrolsüz diş hareketi, rotasyon ve intikali hareket gibi farklı ortodontik diş hareketi türlerinin tamamında, alveoler kemik ve periodontal ligamentin yeniden şekillenme sürecinde görülen histolojik değişiklikler benzerlik gösterir. 21, 22 Ortodontik kuvvet uygulandığında, diş kökü alveol içinde hareket eder. Bu ilk hareket periodontal ligament hücrelerinde ve matriksinde deformasyona neden olur. 6 Bu deformasyona bağlı olarak sinir uçlarından salınan nöropeptidler, kan damarlarının geçirgenliğini değiştirerek lökositlerin periodontal ligamente göçünü uyarırlar. Lökositlerden salınan TNF-α, interlökinler ve büyüme faktörleri gibi çeşitli sitokinler ise fibroblast, osteoblast ve benzeri periodonsiyum hücrelerini uyararak hücresel 15, 23 faaliyetlerin gerçekleştirilmesini sağlarlar. ODH ile ilgili histolojik ve biyokimyasal değişiklikleri açıklayan teorilerden biri basınç-gerilim teorisidir. 14, 24 Bu teoriye göre ortodontik kuvvetler, periodontal dokularda esas olarak gerilim (tension) ve basınç (pressure) bölgesi olmak üzere iki bölge oluşturmaktadır. 16 Ortodontik kuvvetin uygulandığı yönde, diş kökünün alveoler kemiğe doğru hareketiyle periodontal ligamentin sıkıştığı bölge basınç (pressure) bölgesi, hareketin aksi yönünde periodontal ligamentin esnediği bölge ise gerilim (tension) bölgesi olarak adlandırılır. Basınç bölgesinde periodontal ligamentin sıkışmasına bağlı olarak kan akımı ya azalır ya da tamamen kesilirken, gerilim bölgesinde ise ligamentin genişlemesine bağlı olarak kan akımında artış meydana gelir. 25 Bu vasküler değişimler sonucu, kimyasal uyaranların ortaya çıkmasıyla gelişen 6

hücresel, moleküler ve doku düzeyindeki farklılaşmalar ortodontik diş hareketine neden 14,16, 26 olur. Şekil 2.1. Ortodontik kuvvet uygulamasında kemik rezorpsiyon ve apozisyon bölgeleri 2.2.1. Gerilim Bölgesi Ortodontik kuvvet uygulamasını takiben dişin hareket yönünün aksi tarafındaki periodontal fiberler gerilir. 27 Bu gerilim periodonsiyumdaki apozisyon faaliyetlerini tetikleyen ana etkendir. Fiberlerin gerilimi ve periodontal aralığın genişlemesiyle periodontal ligamentin esas hücreleri olan fibroblastların sayısı artar. Fibroblastlar, yeni kollajen fibriller üreterek mevcut periodontal fiberlerin uzamasına ve dişin daha fazla hareket edebilmesine imkan sağlarlar. 21 Periodontal ligament diş hareketi boyunca orjinal genişliğini korumak ister. 4,6 Bu nedenle hem gerilim bölgesinde hem de baskı bölgesinde bu genişliği korumaya yönelik olarak alveoler kemikte de yeniden şekillenme (remodeling) görülür. 6 Kemik metabolik ve yapısal komutlara adapte olabilen, kompleks, yaşayan bir dokudur. Alveoler kemikte eksternal kuvvetlere karşı fizyolojik remodeling olayları 7

gerçekleşmektedir. Kemik şekillenmesi bir kemiğin şeklinin, boyutunun ya da pozisyonunun değişimi için gerekli olan bir adaptasyon süreci olarak tanımlanabilir. Bu süreç kemik maturasyonu, iskeletsel bütünlüğün korunması ve mineral metabolizmasının devamlılığı için gerekli bir döngüdür. 28 Normal kemik metabolizması osteoblast ve osteoklast aktivasyonunun dengesiyle kontrol altındadır. 6 Osteoblastik ve osteoklastik faaliyetlerin yürütülmesinde, 4, 21, 29, 30 fibroblastlardan salınan sitokinler önemli rol oynamaktadırlar. Mekanik kuvvetlerle karşılaştıklarında, fibroblastlar osteoklastogenezisin düzenlenmesinde en önemli rolü oynayan receptör activatör of nuclear factor kappa β ligand (RANKL) ve osteoprotegerin (OPG) salgılarlar. Kemik matriksi osteoklastlar tarafından rezorbe edilirken, osteoblastik faaliyetler sonucu kemik matriksinin organik içeriği salınarak tekrar yerine konulur. 31 Yeni kemik yapımından sorumlu olan osteoblastların kaynağının ne olduğu tam olarak bilinmese de, periodontal ligamentteki mezenşimal hücrelerden farklılaştıkları ya da hematojen kaynaklı oldukları düşünülmektedir. Fizyolojik ya da mekanik uyaranlarla oluşan alveoler kemiğin yeniden şekillenmesinde periodontal ligamentteki fibroblastların da osteoblastlara dönüşebildikleri öne sürülmektedir. 32 Ortodontik diş hareketinde gerilim bölgesinde yeni kemik oluşumu; osteoid doku, demet kemiği ve lamelli kemik oluşumu olmak üzere üç aşamada meydana gelir. Gerilim bölgesinde kalın fiber demetlerinin gerilimi, diş köküne komşu alveoler kemik yüzeyindeki osteoblastların uyarılmasına neden olur. Osteoblastların ilk oluşturdukları kemik dokusu osteoid olarak adlandırılır. Osteoidin kalınlığı arttıkça, altta kalan eski osteoid doku kalsifiye olmaya başlar. Bu kalsifiye olmuş dokuya demetsi kemik denilmektedir. 21 Yeni hücreler ve fiberlerin katılımıyla, demetsi kemiğin kalınlığı artar ve olgunlaşır. Organik matriksin mineralizayonu arttıkça, demetsi kemik lamina dura 8

üzerine paralel tabakalar şeklinde yığılır. Böylece lamelli kemik oluşur. Lamelli kemik ilerleyen dönemlerde yeniden organize olarak Havers sistemli lamelli kemiğe döner. 33 Kemik yapı olgunlaştıkça, osteoblastlar kemik içine hapsolarak osteositlere dönüşürler. Gerilim bölgesindeki bu yeni kemik yapımıyla periodontal ligament orjinal kalınlığını korumuş olur. 34 2.2.2 Baskı Bölgesi Dokulara en az zarar verilerek istenilen diş hareketinin sağlanabilmesi ortodontik tedavinin ana hedefleri arasında yer almaktadır. Bu amaçla uygulanan kuvvete optimal kuvvet adı verilir. 16 Optimal ortodontik kuvvet; basınç değeri kapiller kan basıncına (20-25 gr / cm 2 ) eşit ya da bu basınçtan daha hafif olan kuvvettir. Baskı bölgesindeki alveoler kemik rezorpsiyonu, uygulanan kuvvetin optimal kuvvet ya da ağır bir kuvvet olmasına bağlı olarak ya direk kemik rezorpsiyonu ya da indirek kemik rezorpsiyonu şeklinde meydana gelir. 6 2.2.2.1. Direk Kemik Rezorpsiyonu Basınç bölgesine komşu alveoler kemiğin, hafif kuvvetlerle, osteoblastik ve osteoklastik faaliyetler sonucu rezorpsiyonuna direk kemik rezorpsiyonu (frontal kemik rezorpsiyonu) denir. 33,6 Hafif ortodontik kuvvet uygulandıktan sonra, periodontal ligament sıvısı sıkıştırılamadığından alveoler kemik mikro deformasyona uğrar. 1-2 saniye içinde sıvının PDL dışına çıkmasıyla diş alveolü içinde hareket eder. Birkaç dakika içinde PDL nin kan damarlarındaki sıkışmaya bağlı olarak kısmi oksijen basıncında düşmeyle birlikte prostaglandin ve sitokin konsantrasyonunda artış olur. 6 9

Optimal ortodontik kuvvet uygulanmasından 2-3 gün sonra basınç altındaki alveoler kemik yüzeyi boyunca periodonsiyumda osteoklastlar görülmeye başlar. 35 Osteoklastlar, hematopoetik kemik iliğinde yerleşmiş granülosit ve monositlerden kaynaklanan çok çekirdekli, dev hücrelerdir. 36 Baskı bölgesinde osteoklastların formasyonu, alveoler kemikteki osteoblastlar ile PDL de bulunan fibroblastlar tarafından 29, 30 colony stimulating factor, reseptör aktivatör nükleer kappa B ligand (RANKL) ve osteoprotegerin (OPG) salınımıyla düzenlenir. 31, 32, 36-38 Osteoblastlar aynı zamanda kollejenolitik proteazlar üreterek, non-mineralize dokuların yıkımını sağlarken, osteoklastların bölgede mineralize dokulara girişini de sağlamaktadır. 34 Yapılan çalışmalarda aktive olan osteoblastların kemik rezorpsiyonuna neden olan PGE 2, IL-1, IL-6, IL-8, NO ve TNF-α gibi inflamatuar mediatörleri ve serbest 17, 39,29 radikalleri oluşturabileceği bildirilmektedir. Ortodontik diş hareketinde fonksiyonu tamamlanmış osteoklastların dokulardan hangi mekanizmayla temizlendiği tam olarak açıklığa kavuşmamış olsa da bu sürecin hücre ölümüyle gerçekleştiği düşünülmektedir. Hücre ölümü ya hücrelerin hasarlanarak ölmesi (nekroz) ya da fonksiyonlarını tamamladıktan sonra programlanmış hücre ölümü (apoptoz) şeklinde gerçekleşir. 40 2.2.2.2. İndirek Kemik Rezorpsiyonu Ortodontik diş tedavisinde uygulanan kuvvetlerin, kapiller kan basıncından (20-25g/cm 3 kök yüzeyinde) fazla olması durumunda, baskı sahasında periodontal ligament fibrilleri kök ile alveoler kemik arasında sıkışır. Uygulanan kuvvetin şiddeti arttıkça ligamentteki basınç da artar; kan damarları tamamen tıkanır, kan akımı durur ve hücresel ölümlere bağlı olarak nekroz gelişir. 6 Basınç bölgesindeki periodontal ligamentin nekrozuyla, hyalinizasyon dokusu olarak adlandırılan hücresiz, camsı 10

görünümde bir doku meydana gelir. 5, 21 Genetik mateyalin sürekli hasara uğratılması yaşlanmanın ilk basamağı olarak gösterilen oksidatif hasarın oluşmasına, mutajenik ve karsinojenik değişikliklere yol açmaktadır. 41 Bu nekrotik doku ortadan kaldırılmadığı sürece ortodontik diş hareketi durur. 21, 35 Birkaç gün içinde hyalinize alanı çevreleyen dokularda hücresel değişimler başlar. 6 Hyalinizasyon bölgesine komşu dokulardan kimyasal mediatörler, nörotransmitterler ve inflamatuar mediatörler salınır. Bu durum zarar görmemiş çevre dokulardaki makrofaj ve osteoklast gibi rezorptif hücrelerin uyarılmasında büyük önem taşır. 4 Hyalinizasyon bölgesindeki fibriller asit hidrolaz gibi enzimlerle yıkılırken, nekrotik dokular makrofaj ve fibroblastlar tarafından ortadan kaldırılır. 5, 42 Kuvvet uygulamasını takip eden 20-30 saat içinde, kemik iç yüzeyine komşu alanlarda ve kemik iliğinde osteoklastlar ortaya çıkar. Osteoklastlar kemiğin organik ve inorganik yapısının ortadan kaldırılmasında görev yaparlar. Nekrotik PDL bölgesine komşu kemiğin, alttan rezorbe edildiği bu sürece indirek kemik rezorpsiyonu 6, 16, 21 (undermining rezorpsiyon) adı verilmektedir. İndirek kemik rezorpsiyonu ile hyalinizasyon bölgesine gelen basınç bir miktar azalır. Hyalinizasyon bölgesinde yeniden hücrelerin görülmesi ve sayılarının artması, kuvvet uygulamasından yaklaşık 3-4 hafta sonra olmaktadır. 27 Hyalinizasyon ve indirekt kemik rezorpsiyonu diş hareketlerinin başlangıç safhasında görülür. Bundan sonraki kemik yıkımı direkt kemik yıkımı şeklinde devam eder. 33 Hyalinizasyon oluşumunda alveoler kemiğin yoğunluğu, kemik metabolizması, periodontal ligamentin fibril yapısı ve hücresel faaliyetler gibi bireysel faktörler de uygulanan kuvvetler kadar etkilidir. 6,19 Ortodontik diş hareketi sırasında, periodontal ligamentin gerilim ve basınç bölgesinde ekstrasellüler matriksde (EM) de yeniden şekillenme süreçleri meydana gelmektedir. EM i hedef alan doku proteazlarından Matriks metallo-proteaz (MMp / çinko-kalsiyuma bağlı proteaz ailesinden) matriks proteinlerinin yıkımı ve yeniden 11

şekillenme olaylarında görev alır. 37, 43 MMp ların aktivasyonu, endojen protein olan doku inhibitör matriks metalloproteazlar (TİMMp) tarafından düzenlenmektedir. MMp ve TIMMp normal periodontal dokuların fizyolojik yapım yıkım sürecinde önemli rol oynamaktadır ve ortodontik kuvvetlerin de bu süreci etkilediği bilinmektedir. 37 2.3. Ortodontik Diş Hareketi Safhaları Ortodontik diş hareketi safhaları, araştırıcılar tarafından farklı şekillerde sınıflandırılmıştır. Reitan; 21 diş hareketini, hyalinizasyon öncesi ve sonrası olmak üzere iki safha olarak sınıflandırırken, Burstone; 44 rezorpsiyon, hyalinizasyon ve apozisyon gibi doku faaliyetlerini içeren ortodontik diş hareketini üç faza ayırarak incelemiştir. Başlangıç fazı, kuvvet uygulamasını takip eden 24 saat ile 2 gün içinde görülür. Dişin periodontal ligament boşluğunda hızlı hareketinin olduğu ya da alveoler kemiğin baskı altında kaldığı dönemdir. Yavaş ilerleyen faz (Lag faz, duraklama fazı), kuvvet uygulamasının 4 ile 20. günleri arasındaki dönemdir. Bu dönemde ya çok düşük oranda diş hareketleri görülür ya da basınç bölgesinde periodontal ligamentin hyalinizasyonu nedeniyle hiç diş hareketi olmaz. Duraklama sonrası faz (postlag fazı, hızlı faz) ise hyalinize dokuların kaldırılması sonucunda, ortodontik diş hareketlerinin kademeli olarak ya da aniden arttığı dönemdir. 5, 16, 45 Ancak deneysel çalışmalarda lineer faz adı verilen dördüncü bir fazın daha olduğu ve bu fazın başlangıç kuvvet uygulamasından yaklaşık 60 gün sonra başladığı belirtilmektedir. 46, 47 Araştırıcılar, 19 3. fazda diş hareketinin ivmeli olarak arttığını, periodontal ligament ve alveoler kemiğin yeniden şekillenmesini içeren biyolojik sürecin maksimum kapasiteye ulaşmasından sonra ise diş hareketinin belirli bir hızda devam ettiğini bildirmişler ve diş hareketinin sabit bir hıza ulaştığı bu fazı da lineer faz olarak adlandırmışlardır. 12