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Hyperbaric oxygen and orthodontic tooth movement in vivo

J Pharm Pharmacogn Res 9(4): 517-524, 2021.

Original article

The effect of hyperbaric oxygen 2.4 absolute atmospheres on transforming growth factor-β and matrix metalloproteinase-8 expression during orthodontic tooth movement in vivo

[Efecto de la atmósfera absoluta de oxígeno hiperbárico 2.4 sobre la expresión del factor de crecimiento transformante β y la metaloproteinasa de matriz-8 durante el movimiento dental de ortodoncia in vivo]

Arya Brahmanta*, Noengki Prameswari, Budi Handayani, Meralda Rossy Syahdinda

Department of Orthodontic, Faculty of Dentistry, Universitas Hang Tuah, Surabaya, Indonesia.

*E-mail: arya.brahmanta@hangtuah.ac.id

Abstract

Context: Orthodontic force causes the compression of the periodontal ligament in inhibiting vascularization on the pressure side of orthodontic tooth movement (OTM), while on the opposite side, the periodontal ligament is stretched. Hyperbaric oxygen therapy (HBOT) can increase the dissolved oxygen in the blood, which can affect the tissue regeneration of the periodontal ligament.

Aims: To evaluate the effect of HBO 2.4 absolute atmospheres (ATA) for 3 × 30 minutes with 5 minutes interval for 7 days as an adjuvant therapy to accelerate periodontal ligament remodeling during OTM in Cavia cobaya.

Methods: The study was an experimental laboratory research with a completely randomized design. Twenty-four males C. cobaya were divided into three groups, (X1) as the control group, (X2) as the group with orthodontic force, and (X3) as the group with orthodontic force followed by HBO 2.4 ATA. Matrix Metalloproteinase (MMP)-8 and Transforming Growth Factor (TGF)-β expressions were measured by using immunohistochemistry. OTM was then examined by applying linear distance and analyzed by employing ratio test (p<0.05).

Results: Ratio analysis shows HBO 2.4 ATA for 3 × 30 minutes once a day with 5 minutes intervals for 7 days has increased MMP-8 expressions in the pressure area and TGF-β in the tension area (p<0.05).

Conclusions: HBO 2.4 ATA for 3 × 30 minutes once a day for 7 with 5 minutes intervals is able to effectively accelerate the periodontal ligament remodeling process expressed by the increased expression MMP-8, especially within the pressure area and TGF-β in the tension area.

Keywords: orthodontic tooth movement; periodontal ligament remodeling; transforming growth factor-β; matrix metalloproteinase-8; hyperbaric oxygen therapy

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Resumen

Contexto: La fuerza de ortodoncia provoca la compresión del ligamento periodontal al inhibir la vascularización en el lado de presión del movimiento dental de ortodoncia (OTM), mientras que, en el lado opuesto, el ligamento periodontal se estira. La terapia con oxígeno hiperbárico (TOHB) puede aumentar el oxígeno disuelto en la sangre, lo que puede afectar la regeneración tisular del ligamento periodontal.

Objetivos: Evaluar el efecto de HBO 2.4 atmósferas absolutas (ATA) durante 3 × 30 minutos con un intervalo de 5 minutos durante 7 días como terapia adyuvante para acelerar la remodelación del ligamento periodontal durante la OTM en Cavia cobaya.

Métodos: El estudio fue una investigación de laboratorio experimental con un diseño completamente al azar. Veinticuatro machos de C. cobaya se dividieron en tres grupos, (X1) como el grupo de control, (X2) como el grupo con fuerza de ortodoncia y (X3) como el grupo con fuerza de ortodoncia seguido de HBO 2.4 ATA. Las expresiones de metaloproteinasa de matriz (MMP)-8 y factor de crecimiento transformante (TGF)-β se midieron usando inmunohistoquímica. A continuación, se examinaron los OTM aplicando una distancia lineal y se analizaron empleando una prueba de relación (p<0,05).

Resultados: El análisis de relación muestra que HBO 2.4 ATA durante 3 × 30 minutos una vez al día con un intervalo de 5 minutos durante 7 días ha aumentado las expresiones de MMP-8 en el área de presión y TGF-β en el área de tensión (p<0.05).

Conclusiones: HBO 2.4 ATA durante 3 × 30 minutos una vez al día durante 7 con intervalo de 5 minutos es capaz de acelerar eficazmente el proceso de remodelación del ligamento periodontal expresado por la expresión creciente de MMP-8 especialmente dentro del área de presión y TGF-β en el área de tensión.

Palabras Clave: factor de crecimiento transformante-β; metaloproteinasa de matriz-8; movimiento dental ortodóntico; oxigenoterapia hiperbárica; remodelación del ligamento periodontal.

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Citation Format: Brahmanta A, Prameswari N, Handayani B, Syahdinda MR (2021) The effect of hyperbaric oxygen 2.4 absolute atmospheres on transforming growth factor-β and matrix metalloproteinase-8 expression during orthodontic tooth movement in vivo. J Pharm Pharmacogn Res 9(4): 517–524.

© 2021 Journal of Pharmacy & Pharmacognosy Research (JPPRes)