Relationship between the polymorphism in the interleukin 1-β and the treatment time of patients subjected to a modified piezocision technique.

AIM: We aimed to evaluate the correlation between the polymorphism of the interleukin 1-Beta (IL1-β, +3954 C>T) and tooth movement, in a group of Colombian patients undergoing surgically accelerated orthodontic tooth movement.
METHODS: The study was nested to a controlled clinical trial. Blood samples were taken from 11 women and 29 healthy Colombian male volunteers between 18 and 40 years old, after 1 year of starting orthodontic treatment. The patients presented malocclusion class I, with grade II or III. To detect the genetic polymorphism of the nucleotide +3954 C to T in the IL-1β gene, we used a real-time PCR assay.
RESULTS: Eleven individuals presented the allele 2 (T) heterozygous with the allele 1 (T/C) and 19 individuals were homozygous for the allele 1 (C/C). When analyzing the presence of the SNP, no significant differences were found in any of the variables. The best treatment was reflected in Group 3 (selective upper and lower alveolar decortication and 3D collagen matrix) and Group 4 (only selective alveolar decortication in the upper arch, with 3D collagen matrix), with 27% and 35% more speed respectively than in the control group.
CONCLUSIONS: Our analyses indicated that a reduction in the total treatment time can be mostly potentiated by using decortication and collagen matrices and not for the presence of the allele 2 in the IL-1β. Nevertheless, it is important that further studies investigate if the polymorphism could be associated with the speed of tooth movement and analyze the baseline protein levels.

Remark

Introduction

During the orthodontic induced dental movement, a series of biological phenomena involving complex molecular reactions of the alveolar bone, the periodontal ligament (PDL), the gingiva, the vascular component and the neural networks are induced .

Mechanotransduction initiates inflammation-like events that trigger osteoclastic and regional osteoblastic activity. This activity leads to bone resorption and apposition for expressing tooth movement through modeling-remodeling of the alveolar bone . This biological response is the product of molecular events that involve the synthesis and local release of several biomarkers and cytokines that trigger an inflammatory response, causing a favorable microenvironment for bone remodeling , .

Previous studies have shown that the response of the periodontal tissue upon orthodontic forces can vary among individuals according to individual specific genetic characteristics. The polymorphism of the pro-inflammatory cytokine Interleukin 1 (IL-1) is one of the currently known determining factors for this inter-subject variation . IL1 is a polypeptide produced mainly by cells of the mononuclear phagocytic lineage that has two variants: alpha and beta. Interleukin 1beta (IL-1β) is believed to be more potent for bone resorption and inhibition of bone formation . This protein is a product of the IL1 gene cluster and has two alleles; the presence of the allele 2 has been related to severity of chronic periodontitis and other medical conditions. Studies of single nucleotide polymorphisms (SNP), show regional and ethnic differences in allelic frequencies for IL-1β alleles , signaling that action of IL-1β can be geographically variable. In addition, Isola et al. , reported that individuals with periodontitis + Ischemic heart disease have a decreased level of serum and salivary vitamin C and antioxidant levels in comparison with healthy individuals, suggesting their possible usefulness as biomarkers. According to the authors, vitamin C modulates an anti-inflammatory response against periodontopathic bacteria involved in periodontitis.

The positive genotype for IL-1β (+3954) has been reported for having a significant effect during dental movement. This genotype occurs when there is at least one polymorphism in one of the two alleles for this cytokine, participating as a biologically active agent in modeling and remodeling bone during orthodontics . In previous studies, the average activity index (AI) of cytokine levels IL-1β / interleukin 1 receptor antagonist (IL1RN) and the speed of tooth movement were positively related to the increase in IL-1β in experimental sites and was advantageous for a faster dental movement , , . However, it remains unknown whether this advantage can be ethnic-related or if the effect of this polymorphism changes with the use of accelerated tooth movement techniques.

The surgical acceleration of dental movement has gained power and interest during the last 10 years , . The most used techniques include block alveolar movement and alveolar decortication. The last one uses the tissue injury to induce the Regional Acceleration Phenomenon (RAP), which consists of a series of local biochemical changes that trigger and promote an increase in blood flow of the alveolar bone during the process of scarring with stimulation, increasing bone remodeling . This process has been described as the biological basis of accelerated movement in orthodontics . A recent approach for the previous described process, piezocision , combines microincisions in the gingiva with tunneling, allowing the grafting of hard or soft tissues and the piezoelectric decortication of the bone , . This approach, accelerates the speed of orthodontic dental movement with minimal discomfort and great patient acceptance, and allows increasing the potential for reinforcement of the periodontal phenotype thanks to the addition of bone and/or soft tissue grafts . Moreover, with this technique, the surgeon can safely and precisely, carry out the bone surgery . Likewise, 3D collagen matrix of porcine origin represents a promising alternative to protect and restore a favorable periodontal biotype and promoting the regenerative processes of the mucogingival complex, with a favorable angiogenic support that minimizes the risk of adverse effects with aesthetically appropriate appearance - .

Despite the advantages described in literature for the piezocision technique, is possible to think that in a population, different patients may have different results in the treatment time, depending on the genetic composition they have. If we think on the polymorphism of the IL-1β, patients may express different results if they carry at least one copy of allele 2. In this context, it seems relevant to evaluate the interaction between the acceleration techniques and the genotype of patients, in order to have a clearer vision of the alternatives that can favor a shorter treatment time in orthodontics. For these reasons, we aimed to evaluate the correlation between the polymorphism of the IL-1β (IL1-β, +3954 C>T) and orthodontic dental movement speed, in a group of Colombian patients undergoing surgically accelerated orthodontic tooth movement, using a modified piezocision protocol.

Materials and Methods

The study was nested to a controlled clinical trial ‘A periodontal biotype enhancing strategy for the patient undergoing accelerated orthodontics’, which was registered on ClinicalTrials.gov (registration number: NCT02866929). Blood samples were taken from all participating after 1 year of starting orthodontic treatment. The inclusion criteria were healthy volunteers between 18 and 40 years-old, with periodontal stability, with malocclusion class I, with grade II or III crowding according to the Little Irregularity Index, with no more than two millimeters of keratinized gingiva in at least two sites of the lower anterior region and that required orthodontic treatment. The initial sample were 11 women and 29 healthy male volunteers. We excluded patients who had recessions of marginal tissues in lower anterior segment, metabolic diseases or neoplastic alterations, who had orthopedic surgery or fractures in the last six months, with a history of use of bisphosphonates or who were systemically compromised.

Orthodontists were calibrated with the standardized protocol of the passive self-ligation Damon technique. The participants were randomly distributed into four intervention groups, assigning 10 participants to each group. Group 1 being the control treatment group; Group 2, treatment with selective upper and lower alveolar decortication; Group 3, treatment with selective upper and lower alveolar decortication and 3D collagen matrix of porcine origin in the lower interincisal region; and Group 4, treatment with selective upper alveolar decortication and 3D collagen matrix of porcine origin, without lower alveolar decortication. Out of the total sample, three patients were excluded due to a diagnostic error in the selection of the malocclusion, one from Group 1 and two from Group 4. Each participant was chosen for a certain group by drawing lot, done by the corresponding author. The researcher who performed all the measurements was blinded to the group assignment. The study was blinded concerning the statistical analysis: blinding was obtained by eliminating from the elaboration file every reference to patient group assignment. Volunteers gave informed consent and their rights were protected according to the research protocol of the randomized controlled clinical trial approved by the Human Ethics Committee Act 86 of October 13, 2015. For the blood samples of the patients, an informed consent was prepared and signed by all the study participants and supported through the Human Ethics Committee Act. 105 of April 3, 2017.

The total treatment time was registered in days, according to the time elapsed from the brackets bonding appointment with placement of the first archwire of alignment, until the brackets removal. The fulfillment of the treatment objectives was verified according to occlusal parameters and standardized results. The process was approved unanimously by three of the orthodontists involved in the original clinical trial. The total alignment time was calculated in days according to the time elapsed from the setting of the first archwire cooper Ni-Ti 0.014 inch to the setting of the Titanium-Molybdenum Alloy (TMA) archwire of 0.017x0.025 inch, approved unanimously by three of the orthodontists involved in the original clinical trial.

Laboratory Procedures

Whole blood samples obtained with Ethylenediamine tetraacetic acid (EDTA) were divided into 300 μL aliquots and preserved at -80°C for the subsequent DNA extraction , . The DNA was isolated using an aliquot of 300 μL of whole blood using the Quick DNA miniprep plus kit (Zymo D4068).

To detect the genetic polymorphism of the nucleotide +3954, which exhibits a change from C to T in the IL-1β gene, we used a pre-engineered real-time PCR assay TaqMan genotyping SNP for IL-1β (rs1143634) from Applied Biosystems (ABI) . For the real-time PCR amplification reaction, the TaqMan Universal PCR Master Mix was used together with the previous test, following the manufacturer's recommendations. The PCR reaction and the allelic discrimination analysis were performed on the ABI 7500 platform , using synthetic oligonucleotides (Ultramer DNA Oligo from the company IDT) as positive controls for each allele and the SDS software for allelic discrimination 7300/7500/7500 Fast.

Data analysis

The data was analyzed in the statistical package STATA IC version 14.2. Absolute and relative frequencies for the sex and treatment group variables were estimated. In addition, the average time of alignment phase (upper and lower arch) and time required to complete treatment for each group was calculated. For numerical variables, the normal distribution and homogeneity of variances were verified by Shapiro-Wilk and Levene tests respectively. In addition, differences in the treatment times for groups were tested by a one-way analysis of variance (ANOVA) test and Tukey pairwise comparison, for the total treatment time, and a Kruskal-Wallis test for the age and times of upper and lower arcade alignment. Kruskal-Wallis was applied for not normally distributed variables. The T-Student test was performed between averages or treatment time distribution and presence of the IL-1β SNP in case of normality or U-Mann-Whitney test, otherwise (upper arcade alignment). The confidence level was established at 95% and the level of significance at 5%.

Incidence rates were calculated for each treatment group and evaluating the presence of SNP. In addition, the ratio for incidence rates was calculated to identify the relationship between treatment speed and the aforementioned variables. The Cox regression model was used to find the time-to-event function and knowing if the different treatment and the presence of SNP are predictors for finishing the alignment and treatment. The proportionality assumptions were checked and the Kaplan-Meier analysis and the Logrank test were added to identify differences in the function. The Kaplan-Meier estimates allows for graphical inspecting the probability of finishing the alignment and treatment. These estimates were also made for the upper and lower arch alignment event.

Results

The 40 patients were evaluated and three were excluded due to a diagnostic error in the selection of the malocclusion, which led to management with extractions in one of the cases and the use of additional biomechanics in the remaining two. The results presented here were obtained from the 37 participants who completed the study. Average age of the group was 25.45 ± 6.23 years and 29.73% were women. Average duration of complete orthodontic treatment was estimated at 409.62 ± 120.29 days, equivalent to approximately 13 months. (complete statistics in Table 1S of supporting material). The average times were statistically the same between the groups, except for the alignment times of the upper arch (p <0.05, Table 1).

Table 1S

Distribution of sex and age variables of study participants according to the intervention group. p-values correspond to Kruskal-Wallis test. Values in bold indicate significant differences.

	Group 1 (n=9)	Group 2 (n=10)	Group 3 (n=10)	Group 4 (n=8)	Total (n=37)	p
Age (years±sd)	23.77±5.71	21.10±3.84	30.10±6.83	27±4.40	25.45 ±6.23	0.01
Gender (n (%))†
Female (n)	3 (33.33)	3 (30)	2 (20)	3 (29.73)	11 (29.73)	0.93
Male (n)	6 (66.66)	7 (70)	8 (80)	5 (70.27)	26 (70.27)
SNP (n(%))†	4 (40)	3 (30)	1 (10)	2 (20)	10 (100)	0.42

Fisher's exact test

Table 1

Alignment and total treatment time according to the intervention group.

Variables	Group 1 (n=9)*	Group 2 (n=10)*	Group 3 (n=10)*	Group 4 (n=8)*	Total (n=37)*	p
Alignment phase (days)
Upper Arch†	179.2±27.3	98.8±56.7	137.4±130.2	156±68.5	141.2±83.9	0.01
Lower Arch†	206.7 ±38.4	146.7±102.2	165.3±67.2	179±69.1	409.6±120.3	0.25
Total Treatment Time (days) ‡	475.3±98.3	433.0±152.3	373.9±115.8	351.1±65.4	409.6±120.3	0.12
Minor Treatment Time 30 (n(%))§	8.0 (23.5)	9.0 (26.5)	9.0 (26.5)	8.0 (23.5)	34.0 (100.0)	1.00

Mean ± SD

Kruskal-Wallis test (1vs2, 1vs3, 2vs4 Mann Whitney pairwise comparison), ‡ANOVA test, §Chi-Squared test. Values in bold indicate significant differences.

The results of the allelic discrimination analysis (Fig. 1) are expressed in a dot scatter plot of allele 1 (X axis) Versus allele 2 (Y axis), where allele 1 corresponds to nucleotide C and allele 2 corresponds to genetic polymorphism T in the locus +3954 of IL-1β. Samples of homozygous individuals for allele 1 (C/C) are grouped in clusters along the X axis, samples of homozygous individuals for allele 2 (T/T) are grouped along the Y axis and samples of heterozygous individuals with allele 1 and allele 2 (C/T) are grouped on the diagonal. From the 37 subjects evaluated, 11 presented allele 2 (T) heterozygous together with allele 1 (T/C) and 19 individuals were homozygous for allele 1 (C/C). No subject was homozygous for the SNP (T/T).

Figure 1

Allelic discrimination analysis of SNP +3954 C> T in the interleukin 1 beta gene (IL-1β) shown as scatterplot of Allele 1 (nucleotide C) in x-axis versus Allele 2 (nucleotide T) in y-axis. Dot colored blue (y-axis) corresponds to the positive control for the Allele 2 homozygous (T/T), dots colored red (x-axis) represent 19 homozygous subjects for the allele 1 (C/C) and the positive control , and dots colored green in the diagonal correspond to 11 subjects expressing the SNP +3954 C> T in heterozygous manner (C/T).

When analyzing the data according to the presence or absence of the SNP (T/C), without discriminating by groups, no significant differences were found in any of the variables (Table 2). The incidence rate of total treatment time according to the group showed that the treatment with greater efficiency was reflected in Group 3 and Group 4 (Table 3), with 27% and 35% more speed respectively than in the control group, however the differences are not statistically significant.

Table 2

Alignment time and total treatment time according to the presence of the SNP.

Variables	Present (n=10)	Absent (n=27)	Total (n=37)
Alignment phase (days)
Upper Arch	179.2±27.3	98.8±56.7	141.2±83.9
Lower Arch	206.7 ±38.4	146.7±102.2	409.6±120.3
Total Treatment Time (days)	475.3±98.3	433±152.3	409.6±120.3
Minor Treatment Time 30	8.0 (76.5)	26.0 (23.5)	34.0 (100.0)

*Mean ± sd

Table 3

Incidence rates for total treatment time and presence of polymorphism.

Group	Time (days)	n	TI	TI - 95% IC	RTI	RTI - 95% IC
1	4,278	9	2.1	1.1 - 4.0	1
2	4,330	10	2.3	1.2 - 4.3	1.1	0.4 - 3.0
3	3,739	10	2.7	1.4 - 4.9	1.3	0.5 - 3.5
4	2,809	8	2.8	1.4 - 5.7	1.4	0.5 - 3.9
Without SNP	1,054	27	2.5	1.8 - 3.7	1
With SNP	4,613	10	2.2	1.2 - 4.0	0.9	0.4 - 1.8

n: number of treatments completed.

TI: Incidence rate x 1000 people-day.

RTI: Reason for incidence rates.

95% IC: 95% confidence interval

The Cox regression was modeled with the variables “presence of polymorphism” and “treatment group” for the total alignment time (Table 4). This analysis showed that the type of treatment favors the probability of reaching the treatment goal in terms of time (HR = 1.36, 95% CI: 0.96 -1.92), however, these relationships were not statistically significant (Table 4). Moreover, the graphical analysis by Kaplan-Meier (Fig. 2) showed that the absence of the polymorphism is related to a shorter treatment completion time, especially for the upper arch (Fig. 2B); nevertheless, the logrank test showed that the risk functions had no statistically significant differences (p-value = 0.088) and it is not statistically modified when stratifying by treatment (p-value = 0.166).

Table 4

Ratio of proportional hazards for total treatment time, upper arch and lower arch alignment

Variable	Groups	HR	SE	z	p(z)	95% CI
Total treatment	SNP	0.6	0.3	-1.2	0.24	0.3-1.4
	Group	1.4	0.2	1.8	0.08	0.9-1.9
	SNP*Group 1	0.6	0.2	-1.3	0.18	0.2-1.3
	SNP*Group 2	0.9	0.5	-0.1	0.89	0.4-2.4
	SNP*Group 3	1.4	0.7	0.6	0.55	0.5-3.8
	SNP*Group 4	2.5	1.3	1.8	0.07	0.9-6.9
Upper arch	SNP	1.3	0.5	0.7	0.51	0.6-2.9
	Group	1.0	0.2	0.0	0.97	0.8-1.3
	SNP*Group 1	1.5	0.7	1.0	0.34	0.7-3.5
	SNP*Group 2	2.8	1.3	2.2	0.03	1.1-7.2
	SNP*Group 3	2.0	1.1	1.2	0.22	0.7-5.7
	SNP*Group 4	1.1	0.6	0.2	0.83	0.4-3.2
Lower arch	SNP	0.9	0.4	-0.3	0.73	0.4-1.9
	Group	1.0	0.2	0.3	0.79	0.8-1.4
	SNP*Group 1	0.8	0.4	-0.4	0.69	0.4-1.9
	SNP*Group 2	1.5	0.7	0.8	0.40	0.6-3.8
	SNP*Group 3	1.3	0.6	0.5	0.62	0.5-3.3
	SNP*Group 4	1.2	0.6	0.3	0.78	0.4-3.2

HR: Hazard ratio

SE: Standard Error

95% CI: 95% confidence interval

We considered the presence of the SNP and the group as separated variables, and the combined effects of SNP and groups (SNP*Group).

Figure 2

Estimation of the risk function by Kaplan Meier according to the presence / absence of polymorphism for the variables (A) total treatment time, (B) upper arch alignment and (C) lower arch alignment. Blue line: without SNP, Red line: with SNP.

All values obtained for estimations of the average time of alignment for the upper and lower arches were analyzed in the same way as the total alignment time (Table 4). The incidence rates showed that the speed is higher in group 2 and group 3 for the case of the upper arch (IR = 10.12146, CI 95%: 5.445-18.811 and IR: 7.27802, CI 95%: 3.916-13.526 respectively, Table 2S of supporting material). Similar situation occurred for the alignment in the lower arch in groups 2 and 3 (IR = 6,816, 95%, CI 3,667-12,669 and IR: 6,049; 95% CI: 255-11,243, Table 3S of supporting material). Despite the above, and unlike the general analysis of the total treatment time, the presence of the polymorphism is a factor that is related to higher alignment speed for the upper arch (HR = 1.3, 95% CI: 0.587 - 2.936, Table 4), not for the lower arch (HR = 0.870, 95% CI: 0.366 - 1.942, Table 4).

Table 2S

Incidence rates of upper arch alignment by treatment and presence of polymorphism

	Person-time	Aligned (n)	IR	IR - CI 95%	RIR	RIR - CI 95%	p
Group
1	1,613	9	5.58	2.90-10.72	1
2	988	10	10.12	5.45-18.81	1.81	0.66-5.05	0.20
3	1,374	10	7.28	3.92-13.53	1.30	0.48-3.63	0.57
4	1,248	8	6.41	3.21-12.82	1.15	0. 39-3.35	0.78
SNP
Without SNP	3,915	27	6.90	4.73-10.06	1
With SNP	1,308	10	7.65	4.11-14.21	1.11	0.48-2.36	0.76

IR: Incidence rate x 1,000 people-day,

RIR: Reason for incidence rates.

95%, CI: 95% confidence interval

Table 3S

Accumulated incidence rates of lower arch alignment by treatment and presence of polymorphism.

	Person-time	Aligned failures (n)	IR rate	IR - CI 95%	RIR	RIR - CI 95%	p
Group
1	1,860	9	4.84	2.52-9.30	1
2	1,467	10	6.82	3.67-12.67	1.41	0.51-3.92	0.46
3	1,653	10	6.05	3.26-11.24	1.25	0.46-3.48	0.63
4	1,253	7	5.59	2.67-11.72	1.15	0.37-3.48	0.77
SNP
Without SNP	4,350	26	5.98	4.07-8.78	1
With SNP	1,883	10	5.31	2.86-9.87	0.89	0.38-1.90	0.77

IR: Incidence rate x 1,000 people-day,

RIR: Reason for incidence rates.

95%, CI: 95% confidence interval

Discussion

This study evaluated the correlation between the polymorphism of the IL1-β, +3954 C>T and orthodontic dental movement speed in patients undergoing surgically accelerated orthodontic tooth movement. Here, we found that a reduction in the total treatment time can be mostly potentiated by using decortication and collagen matrices and not for the presence of the allele 2 in the IL-1β. Today more than ever, we have the possibility of studying the relationship between the genetic profile of patients and the effectiveness of treatments. Our exploratory study, with the natural limitations of the sample being nested to a controlled clinical trial in progress, represents the first attempt to correlate polymorphism of IL-1β with patients undergoing surgical acceleration procedures, in terms of alignment time and total orthodontic treatment time. We also evaluated the use of a porcine collagen matrix in non-extraction patients with crowding between two to three according to Little Index, and decreased periodontal biotype in the anterior inferior region.

The prevalence of the positive genotype for IL-1 has been reported in different populations. In Hispanic populations, a prevalence of 26% has been found, with the presence of allele 2 homozygous for both polymorphisms of interleukin 1 alpha (IL-1α) (-889) and IL-1β (+3954) . In the Chinese population has been reported a prevalence of only 2.3% with a positive genotype for this polymorphism . For the European population a prevalence of the positive genotype has been reported in a range of 29-46% and in the Caucasian population of 29-38% , . In the Thai population, a prevalence of 1.6% was found and the homozygous allele 2 of the IL-1β (+3954) gene was not detected . Their results were similar to those found for the Chinese population, indicating that in Asian population the prevalence of allele 2 in the gene IL-1α (-889) and IL-1β (+3954) is lower when compared with other ethnic groups . In our study, the prevalence was 27% for genetic polymorphism of the nucleotide +3954 in the IL-1β, similar to the values reported for Hispanic populations.

In general, conventional orthodontic treatment ranges between 18 and 30 months - . With the technique used for orthodontic treatment in our study, we did not find significant differences between the groups of treatment for most of analyses, but we noticed some general patterns that can guide future studies and analyses. We found a reduction in the treatment times for both the upper and lower arch alignment, and for the total treatment time in the three groups with intervention (Table 1). The lowest treatment time when only tooth alignment is considered was found in group 2 (Decortication only) for both the upper and lower arch. In contrast, when considering the overall treatment time, group 4 (only porcine collagen matrix tunneled in position and upper decortication) was the group with the shortest treatment time.

Future studies should assess why different treatments work differentially for the total treatment time and for lower and upper arch alignment times. According to literature, decortication causes shorter times of treatment, faster tooth movement and decrease the risk of root resorption , and according to our results it appears to work better for individual upper and lower arches. Furthermore, our results suggest that the best approach for reducing treatment times will depend on the specific area to be treated. If the focus is only on one of upper or lower areas, then decortication appears to be sufficient for a more efficient treatment, without the use of collagen matrices. Although it is true that the results did not show statistically significant differences, they are in agreement with the recent literature, where times of the regional acceleration phenomenon are limited and are also associated with the magnitude of the injury of the bone tissue - .

We found shorter treatment times than those reported by recent studies for orthodontic treatment times , in 92% of the sample (n=34), including 8 of the 9 patients in the control group. These, overall efficient treatment duration times can be partially explained by five factors. The first one compile the surgical interventions in the experimental groups. The second is the overall rigorous protocol and compliance followed by all subjects. The third one is the close follow up and monitoring for all subjects in the study. The fourth is the digital standardized digital treatment planning to determine optimal bracket location, and the fifth involves the calibrated and masked examiners documenting treatment times. The possible advantages offered by the self-ligating technique, could explain the adequate times observed even in the control group (non-surgical) . Atypically, this was the group with the most randomly allocated subjects, where the SNPs were identified in one allele (In this group 4 out of the 9 subjects were heterozygotes for the SNP). Specifically, having at least one copy of allele 2 in IL-1β (+3954), a medium AI, and a low average IL-1RN in GCF at experimental sites has been associated with faster dental movement .

The values ​​of time of alignment and total treatment time for the total sample, without discrimination of the intervention group were greater for patients with the polymorphism, but differences were not statistically significant. Furthermore, in accordance to the other results discussed below, it appears that the type of intervention (treatment groups) weights more than the presence of SNP for a reduction in treatment times, at least in this group of patients and taking into account the limitations of sample size.

The multivariate analysis (Table 4) correlating the presence of polymorphism and treatment group variables, showed that the type of treatment favors the probability of finishing the alignment in less time, the foregoing without statistically significant differences. When relating the SNP to the total treatment time (SNP*Group), the probability of finishing the treatment diminished a 45% for the control group, 7% for the treatment group 2, and 35% and 51% for groups 3 and 4 respectively. These results could be explained as the potentiation of the biological activation therapy of the experimental groups together with the presence of the polymorphism. However, for the total treatment time, the biological activation therapy has more weight than the SNP. Additionally, as the confidence intervals are very broad, this should be considered with caution.

The Kaplan-Meier estimations confirmed the patterns discussed previously. Despite an initial increase in the speed of treatment for patients with SNP, later the treatment group becomes more relevant than the Polymorphism in the total time of treatment. This is possibly because in the end when the RAP decays, occurs a symbiosis between the SNP and the RAP in the alignment phase that could explain the initial peak of speed. The incidence rates showed that the alignment rates were higher for groups 2 and 3 for both the upper and lower arch. This can be explained as a potentiation effect of a higher therapy impact (Decortication) plus SNP in a limited period of time RAP, due to the extensive cocktail of proinflammatory cytokines at that time including IL-1β.

After reviewing the results in detail, it is possible to speculate that the synergy of all molecular activation produced by mechanotransduction, a basal level of pro-inflammatory cytokines IL-1β, and the cascade of RAP biological events after selective alveolar decortication, can explain the accelerated orthodontic tooth movement seen at the first stage of the treatment. However, all the analyses indicated that a reduction in the total treatment time could be mostly potentiated by using decortication and collagen matrices and not for the presence or absence of the allele 2 in the IL-1β.

We also consider imperative to recognize the epigenetic modulation on coding and non-coding chromosomal regions that influence our proteome, resulting on a dynamic molecular effect rather than a static picture of our protein map. Thus, genotyping our patients represent only one piece of this complex puzzle - . Nonetheless, this type of particular responses associated with the speed of tooth movement, being mediated dynamic genetic characteristics, could generate different functional phenotypes in the population. This will allow us to understand how orthodontics treatments should not only be focused on the technical level, but also be tailored based on a thorough clinical diagnosis framed by a growing understanding of important genetic determinants.

Overall, our analyses indicated that a reduction in the total treatment time can be mostly potentiated by using decortication and collagen matrices and not for the presence of the allele 2 in the IL-1β. Future studies should analyze if the polymorphism could be associated with the speed of tooth movement and analyze the baseline protein levels. It is necessary to propose prospective designs with greater sample power that allow drawing conclusions that are more precise. As we mentioned above, this type of genetic studies are only part of a much more complex situation that involves epigenetic factors, nonetheless, they are needed in order to progress in this field of knowledge and have a more integral approach to orthodontic procedures.

Contribución del estudio

Introducción

Durante el movimiento dentario ortodóncico inducido, se estimulan una serie de fenómenos biológicos que involucran reacciones moleculares complejas del hueso alveolar, el ligamento periodontal (LPD), la encía, el componente vascular y las redes neuronales .

La mecanotransducción inicia eventos similares a la inflamación que desencadenan la actividad osteoclástica y osteoblástica regional. Esta actividad conduce a la reabsorción ósea y la aposición para expresar el movimiento del diente a través del modelado-remodelado del hueso alveolar . Esta respuesta biológica es el producto de eventos moleculares que involucran la síntesis y liberación local de varios biomarcadores y citocinas que desencadenan una respuesta inflamatoria, causando un microambiente favorable para la remodelación ósea ,.

Estudios anteriores han demostrado que la respuesta del tejido periodontal a las fuerzas de ortodoncia puede variar entre los individuos según las características genéticas específicas individuales. El polimorfismo de la citocina proinflamatoria Interleucina 1 (IL-1) es uno de los factores determinantes conocidos actualmente para esta variación entre sujetos . IL1 es un polipéptido producido principalmente por células del linaje fagocítico mononuclear que tiene dos variantes: alfa y beta. Se cree que la interleucina 1beta (IL-1β) es más potente para la resorción ósea y la inhibición de la formación de hueso . Esta proteína es un producto del grupo de genes IL1 y tiene dos alelos. La presencia del alelo 2 se ha relacionado con la gravedad de la periodontitis crónica y otras afecciones médicas. Los estudios de polimorfismos de nucleótido único (SNP) muestran diferencias regionales y étnicas en las frecuencias alélicas para los alelos IL-1β , señalando que la acción de IL-1β puede ser geográficamente variable. Adicionalmente, Isola et al. , informó que las personas con periodontitis + cardiopatía isquémica tienen un nivel reducido de vitamina C en suero y saliva, y niveles de antioxidantes en comparación con individuos sanos, lo que sugiere su posible utilidad como biomarcadores. Según los autores, la vitamina C modula una respuesta anti-inflamatoria contra las bacterias periodontopáticas involucradas en la periodontitis.

Se ha reportado que el genotipo positivo para IL-1β (+3954) tiene un efecto significativo durante el movimiento dental. Este genotipo ocurre cuando hay al menos un polimorfismo en uno de los dos alelos para esta citocina, participando como agente biológicamente activo en el modelado y remodelado óseo durante la ortodoncia . En estudios previos, el índice de actividad promedio (AI) de los niveles de citocinas IL-1β / antagonista del receptor de interleucina 1 (IL1RN) y la velocidad del movimiento del diente se relacionó positivamente con el aumento de IL-1β en sitios experimentales y fue ventajoso para un movimiento dental más rápido ,,. Sin embargo, aún se desconoce si esta ventaja puede estar relacionada con la etnia o si el efecto de este polimorfismo cambia con el uso de técnicas de movimiento dental acelerado.

La aceleración quirúrgica del movimiento dental ha ganado poder e interés durante los últimos 10 años ,. Las técnicas más utilizadas incluyen el movimiento alveolar en bloque y la decorticación alveolar. Este último utiliza la lesión tisular para inducir el Fenómeno de Aceleración Regional (RAP, por sus siglas en inglés), que consiste en una serie de cambios bioquímicos locales que desencadenan y promueven un aumento en el flujo sanguíneo del hueso alveolar durante el proceso de cicatrización con estimulación, aumentando la remodelación ósea . Este proceso ha sido descrito como la base biológica del movimiento acelerado en ortodoncia . Un enfoque reciente para el proceso descrito anteriormente, la piezocisión , combina microincisiones en la encía con túneles, lo que permite el injerto de tejidos duros o blandos y la decorticación piezoeléctrica del hueso ,. Este enfoque acelera la velocidad del movimiento dental de ortodoncia con una molestia mínima y una gran aceptación por parte del paciente, y permite aumentar el potencial de refuerzo del fenotipo periodontal gracias a la adición de injertos óseos y/o de tejidos blandos. . Además, con esta técnica, el cirujano puede realizar de manera segura y precisa la cirugía ósea . Asimismo, la matriz de colágeno 3D de origen porcino representa una alternativa prometedora para proteger y restaurar un biotipo periodontal favorable y promover los procesos regenerativos del complejo mucogingival, con un soporte angiogénico favorable que minimiza el riesgo de efectos adversos con un aspecto estéticamente apropiado -.

A pesar de las ventajas descritas en la literatura para la técnica de piezocisión, es posible pensar que, en una población, diferentes pacientes pueden tener diferentes resultados en el tiempo de tratamiento, dependiendo de la composición genética que tengan. Si se piensa en el polimorfismo de la IL-1β, los pacientes pueden expresar resultados diferentes si llevan al menos una copia del alelo 2. En este contexto, es relevante evaluar la interacción entre las técnicas de aceleración y el genotipo de los pacientes, para tener una visión más clara de las alternativas que pueden favorecer un tiempo de tratamiento más corto en ortodoncia. Por estas razones, el objetivo de este estudio fue evaluar la correlación entre el polimorfismo de la IL-1β (IL1-β, +3954 C> T) y la velocidad del movimiento dental ortodóncico, en un grupo de pacientes colombianos sometidos a movimiento dentario ortodóncico acelerado quirúrgicamente, utilizando un protocolo de piezocisión modificado.

Materiales and Métodos

Este estudio fue derivado del ensayo clínico aleatorio controlado "Una estrategia para mejorar el biotipo periodontal para el paciente sometido a ortodoncia acelerada", que se registró en ClinicalTrials.gov (número de registro: NCT02866929). Se tomaron muestras de sangre de todos los participantes después de 1 año de comenzar el tratamiento de ortodoncia. Los criterios de inclusión fueron voluntarios sanos entre 18 y 40 años, con estabilidad periodontal, con maloclusión clase I, con apiñamiento de grado II o III según el índice de irregularidad de Little, con no más de dos milímetros de encía queratinizada en al menos dos sitios de la región anterior inferior y que requieran tratamiento de ortodoncia. La muestra inicial fue de 11 mujeres y 29 hombres sanos voluntarios. Se excluyeron los pacientes que tenían recesiones de tejidos marginales en el segmento anterior inferior, enfermedades metabólicas o alteraciones neoplásicas, que tuvieran cirugía ortopédica o fracturas en los últimos seis meses, con antecedentes de uso de bifosfonatos o que estuvieran comprometidos sistémicamente.

Los ortodoncistas fueron calibrados con el protocolo estandarizado de la técnica pasiva de autoligado de Damon. Los participantes fueron distribuidos aleatoriamente en cuatro grupos de intervención, asignando 10 participantes a cada grupo. El grupo 1 fue el grupo de tratamiento de control, el Grupo 2, tratamiento con decorticación alveolar superior e inferior selectiva. El Grupo 3, tratamiento con decorticación alveolar superior e inferior selectiva y matriz de colágeno 3D de origen porcino en la región interincisal inferior, y Grupo 4, tratamiento con decorticación alveolar superior selectiva y matriz de colágeno 3D de origen porcino, sin decorticación alveolar inferior. Del total de la muestra, tres pacientes fueron excluidos debido a un error de diagnóstico en la selección de la maloclusión, uno del Grupo 1 y dos del Grupo 4. Cada participante fue elegido para un determinado grupo por sorteo, realizado por el autor de correspondencia. El investigador que realizó todas las mediciones fue cegado a la asignación del grupo. El estudio fue cegado con respecto al análisis estadístico: el cegamiento se obtuvo eliminando del archivo de elaboración cada referencia a la asignación del grupo de pacientes. Los voluntarios dieron su consentimiento informado y sus derechos fueron protegidos de acuerdo con el protocolo de investigación del ensayo clínico controlado aleatorizado aprobado por la Ley 86 del Comité de Ética Humana del 13 de octubre de 2015. Para las muestras de sangre de los pacientes, un consentimiento informado fue preparado y firmado por todos los participantes del estudio, aprobado por el Comité de Ética Humana, acta 105 del 3 de abril de 2017.

El tiempo total de tratamiento se registró en días, de acuerdo con el tiempo transcurrido desde la cita de colocación de los brackets y del primer arco de alambrado, hasta la eliminación de los brackets. El cumplimiento de los objetivos del tratamiento se verificó de acuerdo con los parámetros oclusales y los resultados estandarizados. El proceso fue aprobado por unanimidad por tres de los ortodoncistas involucrados en el ensayo clínico original. El tiempo total de alineación se calculó en días de acuerdo con el tiempo transcurrido desde la configuración del primer cooper de alambre de arco Ni-Ti de 0.014 pulgadas hasta la configuración del arco de aleación de titanio y molibdeno (TMA) de 0.017x0.025 pulgadas, aprobado por unanimidad por tres de los ortodoncistas involucrados en el ensayo clínico original.

Procedimientos de Laboratorio

Las muestras de sangre completa obtenidas con ácido etilendiaminotetraacético (EDTA) se dividieron en alícuotas de 300 μL y se conservaron a -80 ° C para la posterior extracción de ADN ,. El ADN se aisló a partir de una alícuota de 300 μl de sangre completa usando el kit Quick DNA miniprep plus (Zymo D4068).

Para detectar el polimorfismo genético del nucleótido +3954, que muestra un cambio de C a T en el gen IL-1β, se usó un ensayo de PCR en tiempo real prediseñado TaqMan genotipado de SNP de Applied Biosystems (ABI) para IL-1β (rs1143634) . Para la reacción de amplificación por PCR en tiempo real, se usó TaqMan Universal PCR Master Mix junto con la prueba anterior, siguiendo las recomendaciones del fabricante. La reacción de PCR y el análisis de discriminación alélica se realizaron en la plataforma ABI 7500 , utilizando oligonucleótidos sintéticos (Ultramer DNA Oligo de la compañía IDT) como controles positivos para cada alelo y el software SDS para la discriminación alélica 7300/7500/7500 Fast.

Análisis de los datos

Los datos se analizaron en el paquete estadístico STATA IC versión 14.2. Se estimaron las frecuencias absolutas y relativas para las variables de sexo y grupo de tratamiento. Además, se calculó el tiempo promedio de la fase de alineación (arco superior e inferior) y el tiempo requerido para completar el tratamiento para cada grupo. Para las variables numéricas, la distribución normal y la homogeneidad de las variaciones se verificaron mediante las pruebas de Shapiro-Wilk y Levene, respectivamente. Además, las diferencias en los tiempos de tratamiento para los grupos se probaron mediante un análisis de varianza de una vía (ANOVA) y una comparación por pares de Tukey para el tiempo de tratamiento total, y una prueba de Kruskal-Wallis para la edad y los tiempos de la sala de juegos superior e inferior. alineación. La prueba de Kruskal-Wallis se aplicó para variables que no presentaran distribución normal. La prueba de T-Student se realizó entre los promedios o la distribución del tiempo de tratamiento y la presencia del SNP IL-1β en caso de normalidad; de lo contrario, se usó la prueba de U-Mann-Whitney (alineación de la arcada superior). El nivel de confianza se estableció en 95% y el nivel de significancia en 5%

Se calcularon las tasas de incidencia para cada grupo de tratamiento y se evaluó la presencia de SNP. Además, la razón para las tasas de incidencia se calculó para identificar la relación entre la velocidad del tratamiento y las variables antes mencionadas. El modelo de regresión de Cox se usó para encontrar la función de tiempo hasta el evento y para saber si el tratamiento diferente y la presencia de SNP eran predictores para culminar la alineación y el tratamiento. Se verificaron los supuestos de proporcionalidad y se agregaron el análisis de Kaplan-Meier y la prueba de Log-rank para identificar diferencias en la función. Las estimaciones de Kaplan-Meier permiten la inspección gráfica de la probabilidad de terminar la alineación y el tratamiento. Estas estimaciones también se hicieron para el evento de alineación del arco superior e inferior.

Resultados

Los 40 pacientes fueron evaluados y tres fueron excluidos debido a un error de diagnóstico en la selección de la maloclusión, lo que condujo al manejo con extracciones en uno de los casos y al uso de biomecánica adicional en los dos restantes. Los resultados presentados aquí se obtuvieron de los 37 participantes que completaron el estudio. La edad promedio del grupo fue de 25.45 ± 6.23 años y el 29.73% eran mujeres. La duración promedio del tratamiento completo de ortodoncia se estimó en 409.62 ± 120.29 días, equivalente a 13 meses aproximadamente (estadísticas completas en la Tabla 1S del material suplementario). Los tiempos promedio fueron estadísticamente iguales entre los grupos, excepto por los tiempos de alineación del arco superior (p <0.05, Tabla 1).

Tabla 1S

Distribución de las variables de sexo y edad de los participantes del estudio según el grupo de intervención. Los valores p corresponden a la prueba de Kruskal-Wallis. Los valores en negrilla indican diferencias significativas.

	Grupo 1 (n=9)	Grupo 2 (n=10)	Grupo 3 (n=10)	Grupo 4 (n=8)	Total (n=37)	p
Edad (años±SD)	23.77±5.71	21.10±3.84	30.10±6.83	27±4.40	25.45 ±6.23	0.01
Sexo (n (%))†
Femenino (n)	3 (33.33)	3 (30)	2 (20)	3 (29.73)	11 (29.73)	0.93
Masculino (n)	6 (66.66)	7 (70)	8 (80)	5 (70.27)	26 (70.27)
SNP (n(%))†	4 (40)	3 (30)	1 (10)	2 (20)	10 (100)	0.42

†Prueba exacta de Fisher

Tabla 1

Alineación y tiempo total de tratamiento según el grupo de intervención.

Variables	Grupo 1 (n=9)*	Grupo 2 (n=10)*	Grupo 3 (n=10)*	Grupo 4 (n=8)*	Total (n=37)*	p
Fase de alineación (días)
Arco superior†	179.2±27.3	98.8±56.7	137.4±130.2	156±68.5	141.2±83.9	0.01
Arco inferior†	206.7 ±38.4	146.7±102.2	165.3±67.2	179±69.1	409.6±120.3	0.25
Tiempo Total de Tratamiento (días) ‡	475.3±98.3	433.0±152.3	373.9±115.8	351.1±65.4	409.6±120.3	0.12
Tiempo de Tratamiento Menor 30 (n(%))§	8 (23.5)	9 (26.5)	9 (26.5)	8 (23.5)	34 (100.0)	1.00

* Media ± Desviación estandard

†Prueba Kruskal-Wallis (1vs2, 1vs3, 2vs4 Comparación de pares de Mann Whitney),

‡Prueba ANOVA, §Prueba Chi-Cuadrado. Los valores en negrilla indican diferencias significativas.

Los resultados del análisis de discriminación alélica (Fig. 1) se expresan en un diagrama de dispersión de puntos del alelo 1 (eje X) versus el alelo 2 (eje Y), donde el alelo 1 corresponde al nucleótido C y el alelo 2 corresponde al polimorfismo genético T en el locus +3954 de IL-1β. Las muestras de individuos homocigotos para el alelo 1 (C / C) se agrupan en grupos a lo largo del eje X, las muestras de individuos homocigotos para el alelo 2 (T / T) se agrupan a lo largo del eje Y, y las muestras de individuos heterocigotos con el alelo 1 y el alelo 2 (C / T) se agrupan en diagonal. De los 37 sujetos evaluados, 11 presentaron alelo 2 (T) heterocigoto junto con alelo 1 (T / C) y 19 individuos fueron homocigotos para alelo 1 (C / C). Ningún sujeto fue homocigoto para el SNP (T / T).

Figura 1

Análisis de discriminación alélica de SNP +3954 C> T en el gen beta de interleucina 1 (IL-1β) mostrado como diagrama de dispersión del alelo 1 (nucleótido C) en el eje x versus alelo 2 (nucleótido T) en el eje y. Los puntos de color azul (eje y) corresponden al control positivo para el alelo 2 homocigoto (T / T), los puntos de color rojo (eje x) representan 19 sujetos homocigotos para el alelo 1 (C / C) y el control positivo. Los puntos de color verde en la diagonal corresponden a 11 sujetos que expresan el SNP +3954 C> T de manera heterocigótica (C / T).

Al analizar los datos de acuerdo con la presencia o ausencia del SNP (T / C), sin discriminar por grupos, no se encontraron diferencias significativas en ninguna de las variables (Tabla 2). La tasa de incidencia del tiempo total de tratamiento según el grupo, mostró que el tratamiento con mayor eficiencia lo tuvo el Grupo 3 y el Grupo 4 (Tabla 3), con un 27% y un 35% más de velocidad respectivamente que en el grupo control, sin embargo, las diferencias no fueron estadísticamente significativas.

Tabla 2

Tiempo de alineación y tiempo total de tratamiento de acuerdo a la presencia del SNP.

Variables	Presente (n= 10)*	Ausente (n= 27)*	Total (n= 37)*
Fase de alineación (días)
Arco superior	179.2±27.3	98.8±56.7	141.2±83.9
Arco inferior	206.7 ±38.4	146.7±102.2	409.6±120.3
Tiempo Total de Tratamiento (días)	475.3±98.3	433±152.3	409.6±120.3
Tiempo de Tratamiento Menor 30	8 (76.5)	26 (23.5)	34 (100.0)

* Media ± SD

Tabla 3

Tasas de incidencia para el tiempo total de tratamiento y la presencia de polimorfismo.

Grupo	Tiempo (días)	n	TI	TI - 95% IC	RTI	RTI - 95% IC
1	4,278	9	2.1	1.1 - 4.0	1
2	4,330	10	2.3	1.2 - 4.3	1.1	0.4 - 3.0
3	3,739	10	2.7	1.4 - 4.9	1.3	0.5 - 3.5
4	2,809	8	2.8	1.4 - 5.7	1.4	0.5 - 3.9
Sin SNP	1,054	27	2.5	1.8 - 3.7	1
Con SNP	4,613	10	2.2	1.2 - 4.0	0.9	0.4 - 1.8

n: Cantidad de tratamientos completados.

TI: Tasa de incidencia x 1,000 personas-día.

RTI: Razón de las tasas de incidencia. 95%IC: 95% intervalo de confianza

La regresión de Cox se modeló con las variables "presencia de polimorfismo" y "grupo de tratamiento" para el tiempo de alineación total (Tabla 4). Este análisis mostró que el tipo de tratamiento favorece la probabilidad de alcanzar la meta de tratamiento en términos de tiempo (HR = 1.36, IC 95%: 0.96 -1.92), sin embargo, estas relaciones no fueron estadísticamente significativas (Tabla 4). Además, el análisis gráfico de Kaplan-Meier (Fig. 2) mostró que la ausencia del polimorfismo está relacionada con un tiempo de finalización del tratamiento más corto, especialmente para el arco superior (Fig. 2B); no obstante, la prueba de rango logarítmico mostró que las funciones de riesgo no tenían diferencias estadísticamente significativas (valor p = 0.088) y no se modifica estadísticamente cuando se estratifica por tratamiento (valor p = 0.166).

Tabla 4

Razón de riesgos proporcionales para el tiempo total de tratamiento, la alineación del arco superior y el arco inferior.

Variable	Grupo	CR	SE	z	p(z)	IC 95%
Tratamiento completo	SNP	0.6	0.3	-1.2	0.24	0.3-1.4
	Grupo	1.4	0.2	1.8	0.08	0.9-1.9
	SNP*Grupo 1	0.6	0.2	-1.3	0.18	0.2-1.3
	SNP*Grupo 2	0.9	0.5	-0.1	0.89	0.4-2.4
	SNP*Grupo 3	1.4	0.7	0.6	0.55	0.5-3.8
	SNP*Grupo 4	2.5	1.3	1.8	0.07	0.9-6.9
Arco superior	SNP	1.3	0.5	0.7	0.51	0.6-2.9
	Grupo	1.0	0.2	0.0	0.97	0.8-1.3
	SNP*Grupo 1	1.5	0.7	1.0	0.34	0.7-3.5
	SNP*Grupo 2	2.8	1.3	2.2	0.03	1.1-7.2
	SNP*Grupo 3	2.0	1.1	1.2	0.22	0.7-5.7
	SNP*Grupo 4	1.1	0.6	0.2	0.83	0.4-3.2
Arco inferior	SNP	0.9	0.4	-0.3	0.73	0.4-1.9
	Grupo	1.0	0.2	0.3	0.79	0.8-1.4
	SNP*Grupo 1	0.8	0.4	-0.4	0.69	0.4-1.9
	SNP*Grupo 2	1.5	0.7	0.8	0.40	0.6-3.8
	SNP*Grupo 3	1.3	0.6	0.5	0.62	0.5-3.3
	SNP*Grupo 4	1.2	0.6	0.3	0.78	0.4-3.2

CR: Cociente de riesgo,

EE: Error estándar,

IC 95%: 95% intervalo de confianza.

Se consideró la presencia del SNP y el grupo como variables separadas, y los efectos combinados del SNP y los grupos. (SNP*Grupo).

Figura 2

Estimación de la función de riesgo de Kaplan Meier según la presencia / ausencia de polimorfismo para las variables (A) tiempo total de tratamiento, (B) alineación del arco superior y (C) alineación del arco inferior. Línea azul: sin SNP, Línea roja: con SNP.

Todos los valores obtenidos para las estimaciones del tiempo promedio de alineación para los arcos superiores e inferiores se analizaron de la misma manera que el tiempo de alineación total (Tabla 4). Las tasas de incidencia mostraron que la velocidad fue mayor en el grupo 2 y en el grupo 3 para el caso del arco superior (IR = 10.12146, IC 95%: 5.445-18.811 e IR: 7.27802, IC 95%: 3.916-13.526 respectivamente, Tabla 2S de material suplementario). Se produjo una situación similar para la alineación en el arco inferior en los grupos 2 y 3 (IR = 6,816, 95%, IC 3,667-12,669 e IR: 6,049; IC 95%: 255-11,243, Tabla 3S del material suplementario). A pesar de lo anterior, y a diferencia del análisis general del tiempo total de tratamiento, la presencia del polimorfismo fue un factor relacionado con una mayor velocidad de alineación para el arco superior (HR = 1.3, IC 95%: 0.587 - 2.936, Tabla 4), no para el arco inferior (HR = 0.870, IC 95%: 0.366 - 1.942, Tabla 4).

Tabla 2S

Tasas de incidencia de alineación del arco superior por tratamiento y presencia de polimorfismo

	Persona-tiempo	Alineado (n)	TI	TI - IC 95%	RTI	RTI - IC 95%	p
Grupo
1	1,613	9	5.58	2.90-10.72	1
2	988	10	10.12	5.45-18.81	1.81	0.66-5.05	0.20
3	1,374	10	7.28	3.92-13.53	1.30	0.48-3.63	0.57
4	1,248	8	6.41	3.21-12.82	1.15	0. 39-3.35	0.78
SNP
Sin SNP	3,915	27	6.90	4.73 - 10.06	1
Con SNP	1,308	10	7.65	4.11 - 14.21	1.11	0.48 - 2.36	0.76

TI: Tasa de incidencia x 1,000 personas-día,

RTI: Razón de las tasas de incidencia.

IC 95%: 95% intervalo de confianza.

Tabla 3S

Tasas de incidencia acumuladas de alineación del arco inferior por tratamiento y presencia de polimorfismo.

	Persona-tiempo	Alineado (n)	TI	TI - IC 95%	RTI	RTI - IC 95%	p
Grupo
1	1,860	9	4.84	2.52-9.30	1
2	1,467	10	6.82	3.67-12.67	1.41	0.51-3.92	0.46
3	1,653	10	6.05	3.26-11.24	1.25	0.46-3.48	0.63
4	1,253	7	5.59	2.67-11.72	1.15	0.37-3.48	0.77
SNP
Sin SNP	4,350	26	5.98	4.07-8.78	1
Con SNP	1,883	10	5.31	2.86-9.87	0.89	0.38-1.90	0.77

TI: Tasa de incidencia x 1,000 personas-día

RTI: Razón de las tasas de incidencia

95%, IC: 95% intervalo de confianza.

Discusión

Este estudio evaluó la correlación entre el polimorfismo de la IL1-β, +3954 C> T y la velocidad de movimiento dental en ortodoncia en pacientes sometidos a movimiento dentario ortodóncico acelerado quirúrgicamente. Aquí, se encontró que una reducción en el tiempo total de tratamiento puede potenciarse principalmente mediante el uso de decorticación y matrices de colágeno y no por la presencia del alelo 2 en la IL-1β. Hoy más que nunca, existe la posibilidad de estudiar la relación entre el perfil genético de los pacientes y la efectividad de los tratamientos. Este estudio exploratorio, con las limitaciones naturales de la muestra anidada a un ensayo clínico controlado en curso, representa el primer intento de correlacionar el polimorfismo de IL-1β con pacientes sometidos a procedimientos de aceleración quirúrgica, en términos de tiempo de alineación y tiempo total de tratamiento de ortodoncia. También se evaluó el uso de una matriz de colágeno porcino en pacientes sin extracción con hacinamiento entre dos y tres según el índice Little, y disminución del biotipo periodontal en la región inferior anterior.

La prevalencia del genotipo positivo de IL-1 se ha reportado en diferentes poblaciones. En las poblaciones hispanas, se ha encontrado una prevalencia del 26%, con la presencia de alelo 2 homocigoto para ambos polimorfismos de interleucina 1 alfa (IL-1α) (-889) e IL-1β (+3954) . En la población china se ha informado una prevalencia de solo 2.3% con un genotipo positivo para este polimorfismo (8). Para la población europea, se ha reportado una prevalencia del genotipo positivo en un rango del 29-46% y en la población caucásica del 29-38% ,. En la población tailandesa, se encontró una prevalencia del 1.6% y no se detectó el alelo homocigoto 2 del gen IL-1β (+3954) . Sus resultados fueron similares a los encontrados para la población china, lo que indica que en la población asiática la prevalencia del alelo 2 en el gen IL-1α (-889) e IL-1β (+3954) es menor en comparación con otros grupos étnicos. . En el presente estudio, la prevalencia fue del 27% para el polimorfismo genético del nucleótido +3954 en IL-1β, similar a los valores informados para las poblaciones hispanas.

En general, el tratamiento de ortodoncia convencional oscila entre 18 y 30 meses -. Con la técnica utilizada para el tratamiento de ortodoncia en este estudio, no se encontraron diferencias significativas entre los grupos de tratamiento para la mayoría de los análisis, pero se notaron algunos patrones generales que pueden guiar futuros estudios y análisis. Se encontró una reducción en los tiempos de tratamiento para la alineación del arco superior e inferior, y para el tiempo total de tratamiento en los tres grupos con intervención (Tabla 1). El tiempo de tratamiento más bajo cuando solo se considera la alineación de los dientes se encontró en el grupo 2 (solo decorticación) tanto para el arco superior como para el inferior. Por el contrario, al considerar el tiempo de tratamiento general, el grupo con el tiempo de tratamiento más corto fue el grupo 4 (solo matriz de colágeno porcino tunelizado en posición y decorticación superior).

Estudios futuros podrían evaluar por qué los diferentes tratamientos funcionan de manera diferente para el tiempo total de tratamiento y para los tiempos de alineación del arco inferior y superior. Según la literatura, la decorticación causa tiempos de tratamiento más cortos, un movimiento dental más rápido y disminuye el riesgo de reabsorción radicular , y de acuerdo con los resultados, parece funcionar mejor para arcos superiores e inferiores individuales. Además, los resultados sugieren que el mejor enfoque para reducir los tiempos de tratamiento dependerá del área específica a tratar. Si el foco está solo en una de las áreas superiores o inferiores, entonces la decorticación parece ser suficiente para un tratamiento más eficiente, sin el uso de matrices de colágeno. Aunque es cierto que los resultados no mostraron diferencias estadísticamente significativas, están de acuerdo con la literatura reciente, donde los tiempos del fenómeno de aceleración regional son limitados y también están asociados con la magnitud de la lesión del tejido óseo -.

Se encontraron tiempos de tratamiento más cortos que los reportados por estudios recientes para tiempos de tratamiento de ortodoncia , en el 92% de la muestra (n = 34), incluidos 8 de los 9 pacientes en el grupo control. Estos tiempos de duración del tratamiento global eficiente pueden explicarse parcialmente por cinco factores. El primero compila las intervenciones quirúrgicas en los grupos experimentales. El segundo es el protocolo riguroso general y el cumplimiento seguido por todos los sujetos. El tercero es el seguimiento cercano y el monitoreo de todos los sujetos en el estudio. El cuarto es la planificación digital estandarizada del tratamiento digital para determinar la ubicación óptima del soporte, y el quinto involucra a los examinadores calibrados y enmascarados que documentan los tiempos de tratamiento. Las posibles ventajas que ofrece la técnica de autoligado podrían explicar los tiempos adecuados observados incluso en el grupo de control (no quirúrgico) . Atípicamente, este fue el grupo con la mayoría de los sujetos asignados al azar, donde los SNP se identificaron en un alelo (en este grupo, 4 de los 9 sujetos eran heterocigotos para el SNP). Específicamente, tener al menos una copia del alelo 2 en IL-1β (+3954), un AI medio y un IL-1RN promedio bajo en GCF en sitios experimentales se ha asociado con un movimiento dental más rápido .

Los valores de tiempo de alineación y tiempo de tratamiento total para la muestra total, sin discriminación del grupo de intervención, fueron mayores para los pacientes con polimorfismo, pero las diferencias no fueron estadísticamente significativas. Además, de acuerdo con los otros resultados discutidos a continuación, parece que el tipo de intervención (grupos de tratamiento) pesa más que la presencia de SNP para una reducción en los tiempos de tratamiento, al menos en este grupo de pacientes y teniendo en cuenta las limitaciones de tamaño de la muestra.

El análisis multivariado (Tabla 4) que correlaciona la presencia de polimorfismo y las variables del grupo de tratamiento, mostró que el tipo de tratamiento favorece la probabilidad de terminar la alineación en menos tiempo, lo anterior sin diferencias estadísticamente significativas. Al relacionar el SNP con el tiempo total de tratamiento (SNP*Grupo), la probabilidad de terminar el tratamiento disminuyó un 45% para el grupo control, 7% para el grupo de tratamiento 2, y 35% y 51% para los grupos 3 y 4 respectivamente. Estos resultados podrían explicarse como la potenciación de la terapia de activación biológica de los grupos experimentales junto con la presencia del polimorfismo. Sin embargo, durante el tiempo total de tratamiento, la terapia de activación biológica tiene más peso que el SNP. Además, como los intervalos de confianza son muy amplios, esto debe considerarse con precaución.

Las estimaciones de Kaplan-Meier confirmaron los patrones discutidos previamente. A pesar de un aumento inicial en la velocidad del tratamiento para pacientes con SNP, más tarde el grupo de tratamiento se vuelve más relevante que el polimorfismo en el tiempo total de tratamiento. Esto posiblemente se deba a que al final cuando el RAP decae, se produce una simbiosis entre el SNP y el RAP en la fase de alineación que podría explicar el pico inicial de velocidad. Las tasas de incidencia mostraron que las tasas de alineación fueron más altas para los grupos 2 y 3 tanto para el arco superior como para el inferior. Esto puede explicarse como un efecto de potenciación de un mayor impacto de la terapia (decorticación) agregado al SNP en un período limitado de tiempo RAP, debido al extenso cóctel de citocinas proinflamatorias en ese momento incluyendo IL-1β.

Después de revisar los resultados en detalle, es posible especular que la sinergia de todas las activaciones moleculares producidas por mecanotransducción, un nivel basal de citocinas proinflamatorias IL-1β y la cascada de eventos biológicos RAP después de la decorticación alveolar selectiva, pueden explicar el movimiento dentario ortodóncico acelerado visto en la primera etapa del tratamiento. Sin embargo, todos los análisis indicaron que una reducción en el tiempo total de tratamiento podría potenciarse principalmente mediante el uso de decorticación y matrices de colágeno y no por la presencia o ausencia del alelo 2 en IL-1β.

Debe considerarse el reconocimiento de la modulación epigenética en regiones cromosómicas codificantes y no codificantes que influyen en el proteoma, lo que resulta en un efecto molecular dinámico en lugar de una imagen estática del mapa de proteínas. Por lo tanto, genotipar a los pacientes representa solo una pieza de este complejo rompecabezas -. No obstante, este tipo de respuestas particulares asociadas con la velocidad del movimiento de los dientes, al estar mediadas por características genéticas dinámicas, podrían generar diferentes fenotipos funcionales en la población. Esto permitirá comprender cómo los tratamientos de ortodoncia no solo deben centrarse en el nivel técnico, sino también adaptarse a un diagnóstico clínico exhaustivo enmarcado en una comprensión creciente de determinantes genéticos importantes.

En general, los análisis indicaron que una reducción en el tiempo total de tratamiento puede potenciarse principalmente mediante el uso de decorticación y matrices de colágeno y no por la presencia del alelo 2 en la IL-1β. Los estudios futuros deberían analizar si el polimorfismo podría estar asociado con la velocidad del movimiento del diente y analizar los niveles basales de proteínas. Es necesario proponer diseños prospectivos con mayor poder de muestreo que permitan sacar conclusiones más precisas. Como se mencionó anteriormente, este tipo de estudios genéticos son solo parte de una situación mucho más compleja que involucra factores epigenéticos, sin embargo, son necesarios para progresar en este campo del conocimiento y tener un enfoque más integral de los procedimientos de ortodoncia.

1)Why was this study conducted?

Given that different patients may have different results in the treatment time, depending on the genetic composition they have, it is relevant to evaluate the interaction between the acceleration techniques and the genotype of patients.

2) What were the most relevant results of the study?

Our results showed that the use of decortication and collagen matrices allowed a reduction in the total treatment time, while the presence of the allele 2 in the IL-1β had no effect.

3) What do these results contribute?

Our findings contribute to have a clearer vision of the alternatives that can favor a shorter treatment time in orthodontics.

1) ¿Por qué se realizó este estudio?

Dado que diferentes pacientes pueden tener diferentes resultados en el tiempo de tratamiento, dependiendo de la composición genética que tengan, es relevante evaluar la interacción entre las técnicas de aceleración y el genotipo de los pacientes.

2)¿ Cuáles fueron los resultados más relevantes del estudio?

Los resultados mostraron que el uso de decorticación y matrices de colágeno permitieron una reducción en el tiempo total de tratamiento, mientras que la presencia del alelo 2 en la IL-1β no tuvo efecto.

3) ¿Qué aportan estos resultados?

Los hallazgos contribuyen a tener una visión más clara de las alternativas que pueden favorecer un tiempo de tratamiento más corto en ortodoncia.