Eva Müssig

Indications for digital volume tomography in orthodontics.

Disturbances in tooth eruption and tooth impactions make great demands on radiographic diagnostics. There is often need for radiographic images in various projections to assess the exact position of unerupted and impacted teeth. Digital volume tomography (DVT) is a method for localizing hard tissue structures such as bone and teeth on various planes. Moreover, it makes a three-dimensional image of the teeth, jaws and the viscerocranium possible.From an orthodontic point of view, digital volume tomography is indicated to detect impacted and ectopic teeth and to demonstrate the amount of bone available for orthodontic tooth movement. In patients with cleft lip and palate, DVT can be used to visualize the size of the alveolar cleft and to evaluate the position and development of multiple teeth, as these patients often suffer from disturbances in tooth eruption.ZusammenfassungIm Rahmen von Zahndurchbruchstörungen und Zahnverlagerungen werden in der Kieferorthopädie hohe Anforderungen an die Röntgendiagnostik gestellt, wobei häufig Aufnahmen in verschiedenen Ebenen notwendig werden, um die genaue Lage von retinierten und verlagerten Zähnen beurteilen zu können. Die digitale Volumentomographie (DVT) stellt hierbei ein Verfahren dar, das die Lokalisation von Hartgewebsstrukturen wie Knochen und Zähnen in beliebigen Ebenen zulässt. Darüber hinaus ist eine dreidimensionale Darstellung der Zähne, der Kiefer und des gesamten Gesichtsschädels möglich.Aus kieferorthopädischer Sicht umfasst das Indikationsspektrum der digitalen Volumentomographie insbesondere die Lokalisation impaktierter und verlagerter Zähne sowie die Darstellung des Knochenangebots im Hinblick auf die Durchführung kieferorthopädischer Bewegungen einzelner Zähne und Zahngruppen. Deshalb kann die DVT gerade auch bei Patienten mit Lippen-Kiefer-Gaumen-Spalten Anwendung finden, um das Ausmaß der Kieferspalte zu visualisieren und um Lage und Anlage einzelner Zähne zu beurteilen, da diese Patienten besonders häufig von Zahndurchbruchstörungen betroffen sind.

Incisor trauma and the planning of orthodontic treatment.

Because of the frequency of dental injuries during infancy and adolescence, traumatized teeth with variable long-term prognoses present a problem for orthodontic treatment planning. Orthodontic therapy can remain unaffected, or be complicated, by traumatized teeth. In some cases, following dental injury, orthodontics can also be used to enhance (prosthetic and) restorative treatment results. The orthodontic challenges involved in treating patients with a history of dental trauma are complicated by the consequences of trauma on dentition development and the different treatment options that must be considered. In this paper, we provide actual examples of the effects dental trauma can have on orthodontic treatment planning.ZusammenfassungAufgrund der Häufigkeit von Zahnverletzungen im Kindes- und Jugendalter stellen traumatisierte Zähne mit unterschiedlicher Langzeitprognose bei der kieferorthopädischen Behandlungsplanung ein Problem dar. Die kieferorthopädische Behandlungsplanung und Therapiedurchführung kann durch traumatisierte Zähne unbeeinflusst bleiben oder erschwert werden. In einigen Fällen kann durch eine kieferorthopädische Behandlung die als Traumafolge entstandene dentale Situation sogar verbessert werden. Vor dem Hintergrund vielfältiger möglicher Folgen eines Frontzahntraumas für die Gebissentwicklung, aber auch verschiedener Therapiemöglichkeiten kommt der Kieferorthopädie bei der Behandlung von Patienten mit Zahntraumata eine wichtige Aufgabe zu. In diesem Beitrag sollen einige Beispiele den Einfluss traumatisierter Zähne auf die kieferorthopädische Behandlungsplanung zeigen.

Soft micropillar interfaces of distinct biomechanics govern behaviour of periodontal cells.

A soft micropillar extracellular environment of distinct biomechanics is established by fabricating polydimethylsiloxane (PDMS) interfaces with pillar distances of 5, 7, 9 and 11 microm and elasticity moduli of 0.6, 1.0 and 3.5 Mega Pascal. To allow for cell adhesion, the biomimetic concept of pillar head fibronectin (FN) biofunctionalisation is applied. This environmental set-up aims at the analysis of favourable conditions for cell behaviour of three periodontal cell-types, here reflected by the establishment of regular cell morphology and optimal collagen gene expression. Biomechanics of these predefined functionalized model surfaces reveal progressive deterioration of regular cell morphology with increasing pillar distance, independent from pillar elasticity and cell type. Analysis of collagen gene expression demonstrates interdependency to the elasticity and the micropattern of the extracellular environment in all cell types under study. The results suggest that biomechanics of the extracellular environment govern tissue-specific cell behaviour in different periodontal cell types. Moreover, they form the basis for the creation of new biomaterials which address distinct cell functions by specific biomechanical properties.

Molecules Contributing to the Maintenance of Periodontal Tissues@@@Moleküle, die einen Beitrag zur Aufrechterhaltung parodontaler Gewebe leisten: Their Possible Association with Orthodontic Tooth Movement@@@Ihre mögliche Assoziation zur kieferorthopädischen Zahnbewegung

This review is aimed at providing a depiction of molecules and their topography which characterize native gingiva and PDL fibroblasts, to describe their function in tissue maintenance, and to discuss their possible modulation due to orthodontic tooth movement.Maintenance of the human periodontium requires the balance of proliferation and differentiation in the respective tissues’ cells. Moreover, the cells must synthesize the extracellular matrix molecules and receptors that facilitate adhesion. To describe the molecules that contribute to periodontal tissue maintenance, we illustrate the localization of their expression and topography on frozen sections from native gingival tissue and primary cell cultures derived from periodontal ligament. In native gingival epithelium, proliferation is confined to basal and parabasal cells. Keratin K14, when used as structural marker, is visible in the entire epithelium, while K13, an indicator of early differentiation, is restricted to the suprabasal cell compartment. Vimentin indicates mesenchymal cells in the subgingival connective tissue. Concerning the matrix molecules, collagen type-IV is abundant at the epithelium-lamina propria interface, and fibronectin is apparent throughout the mesenchyme. The matrix receptor integrin β1 reveals a pericellular localization in basal and parabasal cells, while focal adhesion kinase p125FAK is seen pericellularly in all epithelial layers. Cultures of primary periodontal ligament (PDL) fibroblasts (PDL-F) reveal expression of vimentin, strong proliferation, synthesis and extracellular deposition of collagen type-I and fibronectin. The integrin subunits β1 and p125FAK are largely detectable at the cell periphery.ZusammenfassungDieser Übersichtsartikel verfolgt das Ziel, die Moleküle sowie deren Topographie darzustellen, die die native Gingiva und PDL-Fibroblasten charakterisieren, ihre Funktion in der Aufrechterhaltung des Gewebes zu beschreiben und ihre mögliche Veränderung durch orthodontische Zahnbewegungen zu diskutieren.Die Aufrechterhaltung des humanen Parodonts erfordert das Gleichgewicht von Proliferation und Differenzierung in den Zellen der entsprechenden Gewebe. Darüber hinaus müssen die Zellen extrazelluläre Matrix-Moleküle und Rezeptoren synthetisieren, die die Zelladhäsion ermöglichen. Um Moleküle zu beschreiben, die an der Aufrechterhaltung des humanen Parodonts beteiligt sind, stellen wir ihre Lokalisation und Topographie an Gefrierschnitten von nativem Gingiva-Gewebe und Primärkulturen von Zellen des Parodontalligaments dar. Im nativen Gingiva-Epithel ist die Proliferation auf die basalen und parabasalen Zellen beschränkt. Keratin K14 ist überall im Epithel sichtbar, wenn es als Strukturmarker verwendet wird, während K13, ein Marker für die frühe Zelldifferenzierung, auf das suprabasale Zellkompartiment beschränkt bleibt. Vimentin kennzeichnet die mesenchymalen Zellen im subgingivalen Bindegewebe. In Bezug auf die Matrix-Moleküle konzentriert sich Kollagen Typ-IV auf den Übergangsbereich von Epithel und Lamina propria, Fibronektin ist im gesamten Mesenchym vorhanden. Der Matrix-Rezeptor Integrin β1 zeigt eine perizelluläre Lokalisation in basalen sowie parabasalen Zellen, während die fokale Adhäsionskinase p125FAK perizellulär in allen Epithelschichten nachweisbar ist. Primärkulturen von Parodontalligament-(PDL)-Fibroblasten (PDL-F) zeigen eine Expression von Vimentin, eine starke Proliferation und die Synthese sowie extrazelluläre Deposition von Kollagen Typ-I und Fibronektin. Die Integrin-Untereinheit β1 und p125FAK sind größtenteils an der Zellperipherie nachweisbar.

Applications for Direct Composite Restorations in Orthodontics

Abstract.Background and Aim:Besides prosthetic and indirect, laboratory-produced restorations, the focus of dental therapy is increasingly on restorative measures and direct restorations as minimally invasive treatment concepts. Thus, the use of direct composite restorations with modern restorative materials for the shaping and recontouring of teeth in combination with orthodontic treatment offers a diversified, extensive sphere of application. The aim of the study was to demonstrate applications for direct composite restorations with reference to selected cases.Material and Methods:The composites used were hybrid composites, which offer increased abrasion resistance and color stability and are applied incrementally. Special attention was paid to the shape, color and structure of the tooth.Case Reports:The case reports present patients in whom relatively narrow or peg-shaped teeth were built up with composite to correct various tooth size discrepancies or cuspids were recontoured by means of direct composite restorations following orthodontic space closure in cases with missing lateral incisors. Similarly, space closure was achieved using orthodontically repositioned lateral incisors recontoured to resemble central incisors after traumatic loss of upper central incisors. Finally, direct composite restorations were used for retention following completion of orthodontic treatment.Conclusions:Observations over recent years confirm the stability of composites in both form and color, as well as their ability to maintain gingival health. Our case reports demonstrate that, subject to a corresponding indication, recontouring single teeth using direct composite restorations can optimize orthodontic treatment results.Zusammenfassung.Hintergrund und Ziel:Neben Zahnersatz und indirekten Laborverfahren treten zunehmend zahnerhaltende Maßnahmen und direkte Restaurationen als minimalinvasive Behandlungskonzepte in den Vordergrund der zahnärztlichen Therapie. Daher bieten der Aufbau und die Umformung von Zähnen mit den heute zur Verfügung stehenden Kompositen im Sinne einer Formkorrektur in Kombination mit kieferorthopädischen Maßnahmen ein vielfältiges und umfangreiches Einsatzgebiet. Ziel dieser Arbeit ist es, die unterschiedlichen Einsatzmöglichkeiten moderner Komposite anhand ausgewählter Behandlungsbeispiele zu veranschaulichen.Material und Methodik:Verwendet wurden Hybridkomposite, die sich durch erhöhte Abrasionsfestigkeit und Farbbeständigkeit auszeichnen und in so genannter Mehrschichttechnik aufgetragen werden. Ästhetische Aspekte bezüglich Form, Farbe sowie Struktur des Zahnes wurden in besonderem Maß berücksichtigt.Fallbeispiele:Unsere Behandlungsbeispiele zeigen Patienten, bei denen bei Zahnbreitendiskrepanzen die relativ zu schmalen Zähne aufgebaut wurden oder bei denen nach kieferorthopädischem Lückenschluss bei Nichtanlage seitlicher Schneidezähne die Eckzähne der Form der fehlenden seitlichen Schneidezähne angeglichen wurden. Ebenso konnten nach traumatischem Verlust von Frontzähnen und anschließendem kieferorthopädischen Lückenschluss die eingeordneten Zähne entsprechend der Stellung im Zahnbogen mit Komposit umgestaltet werden. Schließlich wurden Komposite auch zur Stabilisierung von Zahnstellungen und von kieferorthopädischen Behandlungsergebnissen eingesetzt.Schlussfolgerungen:Mehrjährige Fallbeobachtungen bestätigen die Beständigkeit der Komposite in Form und Farbe sowie die Stabilität der parodontalen Situation. Unsere Behandlungsbeispiele zeigen, dass sich durch die Umgestaltung einzelner Zähne mit Kompositmaterialien das kieferorthopädische Behandlungsergebnis bei entsprechender Indikation optimieren lässt.

Molecules Contributing to the Maintenance of Periodontal Tissues

This review is aimed at providing a depiction of molecules and their topography which characterize native gingiva and PDL fibroblasts, to describe their function in tissue maintenance, and to discuss their possible modulation due to orthodontic tooth movement.Maintenance of the human periodontium requires the balance of proliferation and differentiation in the respective tissues’ cells. Moreover, the cells must synthesize the extracellular matrix molecules and receptors that facilitate adhesion. To describe the molecules that contribute to periodontal tissue maintenance, we illustrate the localization of their expression and topography on frozen sections from native gingival tissue and primary cell cultures derived from periodontal ligament. In native gingival epithelium, proliferation is confined to basal and parabasal cells. Keratin K14, when used as structural marker, is visible in the entire epithelium, while K13, an indicator of early differentiation, is restricted to the suprabasal cell compartment. Vimentin indicates mesenchymal cells in the subgingival connective tissue. Concerning the matrix molecules, collagen type-IV is abundant at the epithelium-lamina propria interface, and fibronectin is apparent throughout the mesenchyme. The matrix receptor integrin β1 reveals a pericellular localization in basal and parabasal cells, while focal adhesion kinase p125FAK is seen pericellularly in all epithelial layers. Cultures of primary periodontal ligament (PDL) fibroblasts (PDL-F) reveal expression of vimentin, strong proliferation, synthesis and extracellular deposition of collagen type-I and fibronectin. The integrin subunits β1 and p125FAK are largely detectable at the cell periphery.ZusammenfassungDieser Übersichtsartikel verfolgt das Ziel, die Moleküle sowie deren Topographie darzustellen, die die native Gingiva und PDL-Fibroblasten charakterisieren, ihre Funktion in der Aufrechterhaltung des Gewebes zu beschreiben und ihre mögliche Veränderung durch orthodontische Zahnbewegungen zu diskutieren.Die Aufrechterhaltung des humanen Parodonts erfordert das Gleichgewicht von Proliferation und Differenzierung in den Zellen der entsprechenden Gewebe. Darüber hinaus müssen die Zellen extrazelluläre Matrix-Moleküle und Rezeptoren synthetisieren, die die Zelladhäsion ermöglichen. Um Moleküle zu beschreiben, die an der Aufrechterhaltung des humanen Parodonts beteiligt sind, stellen wir ihre Lokalisation und Topographie an Gefrierschnitten von nativem Gingiva-Gewebe und Primärkulturen von Zellen des Parodontalligaments dar. Im nativen Gingiva-Epithel ist die Proliferation auf die basalen und parabasalen Zellen beschränkt. Keratin K14 ist überall im Epithel sichtbar, wenn es als Strukturmarker verwendet wird, während K13, ein Marker für die frühe Zelldifferenzierung, auf das suprabasale Zellkompartiment beschränkt bleibt. Vimentin kennzeichnet die mesenchymalen Zellen im subgingivalen Bindegewebe. In Bezug auf die Matrix-Moleküle konzentriert sich Kollagen Typ-IV auf den Übergangsbereich von Epithel und Lamina propria, Fibronektin ist im gesamten Mesenchym vorhanden. Der Matrix-Rezeptor Integrin β1 zeigt eine perizelluläre Lokalisation in basalen sowie parabasalen Zellen, während die fokale Adhäsionskinase p125FAK perizellulär in allen Epithelschichten nachweisbar ist. Primärkulturen von Parodontalligament-(PDL)-Fibroblasten (PDL-F) zeigen eine Expression von Vimentin, eine starke Proliferation und die Synthese sowie extrazelluläre Deposition von Kollagen Typ-I und Fibronektin. Die Integrin-Untereinheit β1 und p125FAK sind größtenteils an der Zellperipherie nachweisbar.

Strain response in fibroblasts indicates a possible role of the Ca2+-dependent nuclear transcription factor NM1 in RNA synthesis

On the mechanistic level, response of periodontal fibroblasts permanently exposed to mechanical strain forces in vivo still lacks in clarity. Therefore, we first investigated putative strain modulation of proteins by combined 1D gel electrophoresis-based protein profiling and electrospray tandem mass spectrometry (ESI-MS). Thereafter, the exponential-modified protein abundance index (emPAI) identified strain modulation of cytoskeleton-associated molecules, including decrease in talin and microtubule-associated protein 4 (MAP4), and significant increase in myosin IC (Myo IC), the latter ones regulated by Ca(2+). These findings were corroborated by western blotting (WB) and indirect immunofluorescence (IIF). Regarding the dual function of Myo IC as actin-based cytoplasmic motor protein and nuclear transcription factor NM1, WB and IIF revealed inverse correlation for Myo IC and NM1. During strain application, cytoplasmic increase of Myo IC was counteracted by nuclear NM1 deprivation, the latter coinciding with a decline in RNA quantity. Independent on strain, cytoplasmic Myo IC and nuclear NM1 abundance could be abrogated by the Ca(2+) channel blocker nifedipine, suggesting Ca(2+) dependency of cytoplasmic and/or nuclear Myo IC/NM1 expression. Mechanistically, we conclude that, application of strain appears as causative for the decline in RNA by impacting NM1, thereby indicating the possible role of NM1 in RNA synthesis.

Gingival Fibroblasts Established on Microstructured Model Surfaces: Their Influence on Epithelial Morphogenesis and other Tissue-specific Cell Functions in a Co-cultured Epithelium

AbstractObjective:The objective of this study was to investigate how gingival fibroblasts cultured on microstructured model surfaces affect epithelial morphogenesis and other cell functions in a cocultured epithelium while conducting a molecular analysis of interactions between biomaterials employing periodontal tissue cells.Materials and Methods:We are the first to have successfully co-cultured gingival fibroblasts together with gingival keratinocytes on biofunctionalized, microstructured model surfaces and, in the resulting co-cultured epithelium, examined the molecules of tissue homeostasis, the differentiation marker keratin (K) 1/10, and involucrin after 1- and 2-week periods of cultivation. Desmoplakin was perceived as evidence of cell-to-cell contact and thus as proof of epithelial integrity. We also analyzed the basement membrane component laminin-5. The aforementioned co-culture model without gingival fibroblasts was used as a control set-up.Results:On the protein level, indirect immunofluorescence demonstrated the presence of K1/10, involucrin and the basement membrane component laminin-5 in the co-cultured epithelium in both culture periods. Furthermore, we observed that these epithelial markers had become re-oriented toward the suprabasal cell layers which, in turn, reflects the native in-vivo gingival epithelium. We identified cell-to-cell adhesion as a function of desmoplakin after just 1 week. In the mRNA analysis using quantitative RT-PCR after 2 weeks of cultivation, we noted a considerable rise in relative gene expression that was time-dependent for the early keratinocyte differentiation marker K1 and late marker involucrin.Conclusions:Our findings demonstrate that gingival fibroblasts on microstructured model surfaces are vitally important for tissue- specific cell functions such as epithelial morphogenesis and other biological cell functions such as differentiation and epithelial integrity. These study findings can thus contribute to the optimization and/or new development of biomaterials currently used in dental medicine.ZusammenfassungZielsetzung:Zur molekularen Analyse der Interaktionen von prospektiv zur Anwendung kommenden Biomaterialien mit Zellen parodontaler Gewebe sollte der Einfluss von Gingivafibroblasten, die auf mikrostrukturierten Modelloberflächen kultiviert wurden, auf die Epithelmorphogenese und weitere Zellfunktionen eines kokultivierten Epithels untersucht werden.Material und Methoden:Erstmalig wurden Gingivafibroblasten zusammen mit Gingivakeratinozyten auf biofunktionalisierten mikrostrukturierten Modelloberflächen etabliert und im daraus resultierenden kokultivierten Epithel Moleküle der Gewebshomöostase, die Differenzierungsmarker Keratin (K) 1/10 sowie Involucrin nach 1 und 2 Wochen Kultivierungszeit, untersucht. Desmoplakin diente zum Nachweis von Zell-Zell-Kontakten und damit zum Nachweis der Epithelintegrität. Weiterhin wurde die Basalmembrankomponente Laminin-5 analysiert. Als Kontrolle diente das oben beschriebene Kultivierungsmodell ohne die Verwendung von Gingivafibroblasten.Ergebnisse:Auf Proteinebene zeigte im kokultivierten Epithel die indirekte Immunfluoreszenz die Präsenz von K1/10, Involucrin und der Basalmembrankomponente Laminin-5 zu beiden Kultivierungszeitpunkten. Des Weiteren konnte eine Reorientierung dieser epithelialen Marker in Richtung der suprabasalen Zellschichten beobachtet werden, was wiederum die In-vivo-Situation eines nativen Gingivaepithels widerspiegelt. Zell-Zell-Kontakte konnten über Desmoplakin bereits nach 1 Woche nachgewiesen werden. In der mRNA-Analyse wurde für den frühen Keratinozytendifferenzierungsmarker K1 und den späten Marker Involucrin mit Hilfe der quantitativen RT-PCR nach 2 Wochen Kultivierung ein prägnanter zeitabhängiger Anstieg der relativen Genexpression beobachtet.Schlussfolgerungen:Die Befunde zeigen, dass Gingivafibroblasten auf mikrostrukturierten Modelloberflächen für die gewebespezifischen Zellfunktionen wie die Epithelmorphogenese sowie weitere biologische Zellfunktionen wie die Differenzierung und die epitheliale Integrität von essentieller Bedeutung sind. Somit können die in dieser Untersuchung gezeigten Befunde zur Optimierung oder Neuentwicklung von in der Zahnheilkunde zur Anwendung kommenden Biomaterialien beitragen.