The IL-17 level in gingival crevicular fluid as an indicator of orthodontically induced inflammatory root resorption

J Orofac Orthop. 2025 Jan 21. doi: 10.1007/s00056-024-00573-8. Online ahead of print.

Abstract
in English, German

Purpose: Interleukin (IL)-17 expression in the periodontal ligament is associated with orthodontically induced inflammatory root resorption (OIIRR). Seeking a convenient, rapid, and non-invasive IL-17 detection approach could help predict OIIRR. In this study, we assessed the potential of the IL-17 level in gingival crevicular fluid (GCF) to be an indicator of OIIRR.

Methods: To enable tooth movement, 8‑ to 10-week-old male Wistar rats were subjected to 20 g/60 g orthodontic force for up to 14 days. GCF and peripheral blood were collected for the IL-17 enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Histological changes and the expression of IL-17, receptor activator of nuclear factor κB ligand (RANKL), and osteoprotegerin (OPG) in periodontal tissue were evaluated by hematoxylin-eosin and immunohistochemistry staining, respectively. Osteoclasts were visualized by tartrate-resistant acid phosphatase (TARP) staining.

Results: GCF IL-17 level rapidly rose in the early phase of orthodontic loading, accompanied by bone and tooth root destruction. At the later stage, the GCF IL-17 level gradually decreased, while the inflammatory destruction was reduced and the periodontal tissue began to repair. GCF IL-17 expression generally tended to be coincident with the periodontal tissue reaction: GCF IL-17 was robustly correlated to the RANKL/OPG ratio (rs = 0.72, p = 0.002) or osteoclast number (rs = 0.84, p < 0.001). Additionally, the GCF IL-17 level was correlated to serum IL-17 (rs = 0.61, p = 0.016) or periodontal IL-17 (rs = 0.84, p < 0.001).

Conclusion: The IL-17 level in GCF during orthodontic treatment is associated with OIIRR and, thus, could be an early indicator for developing OIIRR. The advantages of being a convenient, rapid, and non-invasive GCF IL-17 measurement make it a promising method for early detection of OIIRR.

Zusammenfassung: ZIELSETZUNG: Die Expression von IL(Interleukin)-17 im Parodontalligament steht im Zusammenhang mit einer kieferorthopädisch induzierten entzündlichen Wurzelresorption (OIIRR). Die Suche nach einem geeigneten, schnellen und nichtinvasiven Ansatz zur IL-17-Erkennung könnte zur Vorhersage von OIIRR beitragen. In dieser Studie haben wir das Potenzial des IL-17-Spiegels in der gingivalen Sulkusflüssigkeit (GCF) als Indikator für OIIRR untersucht.

Methoden: Um eine Zahnbewegung zu ermöglichen, wurden 8 bis 10 Wochen alte männliche Wistar-Ratten bis zu 14 Tage lang einer kieferorthopädischen Kraft von 20 g/60 g ausgesetzt. Für den IL-17-ELISA („enzyme linked immunosorbent assay“) wurden GCF und peripheres Blut entnommen. Histologische Veränderungen und die Expression von IL-17, RANKL („receptor activator of nuclear factor κB ligand“) und OPG (Osteoprotegerin) im parodontalen Gewebe wurden durch Hämatoxylin-Eosin- bzw. immunhistochemische Färbung untersucht. Osteoklasten wurden durch TRAP(tartrate-resistant acid phosphatase)-Färbung dargestellt.

Ergebnisse: Der GCF-IL-17-Spiegel stieg in der frühen Phase der kieferorthopädischen Belastung rasch an, begleitet von einer Zerstörung von Knochen und Zahnwurzeln. In der späteren Phase nahm der GCF-IL-17-Spiegel allmählich ab, während die entzündliche Zerstörung zurückging und das parodontale Gewebe sich zu regenerieren begann. Generell zeigte sich eine Tendenz, dass die Expression von GCF-IL-17 mit der Reaktion des parodontalen Gewebes koinzidierte: GCF-IL-17 korrelierte deutlich mit dem RANKL/OPG-Verhältnis (rs = 0,72, p = 0,002) oder der Osteoklastenzahl (rs = 0,84, p < 0,001). Außerdem korrelierte der IL-17-Spiegel im GCF mit dem IL-17-Spiegel im Serum (rs = 0,61, p = 0,016) oder dem IL-17-Spiegel im Parodont (rs = 0,84, p < 0,001).

Schlussfolgerungen: Der IL-17-Spiegel im GCF während einer kieferorthopädischen Behandlung steht mit OIIRR in Zusammenhang und könnte daher ein erster Indikator für die Entwicklung von OIIRR sein. Die Vorteile einer unkomplizierten, schnell durchführbaren und non-invasiven GCF-IL-17-Bestimmung machen diese zu einem vielversprechenden Verfahren für die Früherkennung von OIIRR.

Keywords: Animal models; Clinical early warning signs; Interleukin-17; Orthodontic tooth movement; Periodontal ligament.