Der Einfluss des progressiven Ankyloseproteins (ANK) auf die orthodontische Zahnbewegung in einem Knockout-Mausmodell

Elmas, Merve; Wolf, Michael; Apel, Christian

doi:HT031596976

Der Einfluss des progressiven Ankyloseproteins (ANK) auf die orthodontische Zahnbewegung in einem Knockout-Mausmodell = The influence of the progressive ankylosis protein (ANK) on orthodontic tooth movement in a knockout mouse model

Elmas, Merve^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Merve Elmas

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Wolf, Michael (Thesis advisor)^RWTH* ; Apel, Christian (Thesis advisor)^RWTH*

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-08-25

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-08825
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1041707/files/1041707.pdf

Einrichtungen

Klinik und Lehrstuhl für Kieferorthopädie (937410)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
ANK (frei) ; Knockout (frei) ; kieferorthopädische Zahnbewegung (frei) ; orthodontic tooth movement (frei) ; progressives Ankyloseprotein (frei) ; remodeling (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Genmutationen können Krankheiten auslösen, die viele Prozesse im Körper beeinflussen. Das Ank-Gen kodiert für das Progressive Ankyloseprotein ANK, das den Transport von anorganischem Pyrophosphat (PPi) reguliert. PPi spielt als Inhibitor der Hydroxylapatit-Ausfällung eine wichtige Rolle bei der Biomineralisierung. Der Knockout des Ank-Gens führt zu ektopischen Verkalkungen in Gelenken und Hyperzementose bei Mäusen. Bisher wurde jedoch nicht untersucht, ob er die orthodontische Zahnbewegung (OTM) und die Umbauprozesse im Zahnhalteapparat beeinflusst. Ziel dieser Dissertation ist es daher, den Einfluss des ANK auf die Morphologie des Parodonts und die OTM in einem Knockout-Mausmodell zu untersuchen, wobei Zahnbewegung, Knochenumbau, Remodeling im PDL und Wurzelresorptionen betrachtet werden. In einem Split-Mouth-Modell erhielten Ank-Knockout- und Wildtyp-Mäuse 11 Tage lang eine kieferorthopädische Behandlung, die zu einer Mesialisierung der ersten linken Oberkiefermolaren führte, wobei die Zahnbewegung bei den Ank KO-Mäusen um 36,6% reduziert war. Die Mikro-CT-Analyse zeigte, dass die Wurzeloberfläche und das Volumen bei Ank KO-Mäusen größer waren, was den Hyperzementose-Phänotyp bestätigt und auf die reduzierte Zahnbewegung hindeutet. Es wurde jedoch kein signifikanter Einfluss des Ank-Knockouts auf das PDL-Remodeling durch OTM festgestellt. Die Knochenmineraldichte (BMD) war bei den Ank KO-Mäusen nach OTM weniger reduziert, was auf eine Hemmung des Mineralisationsverlusts hindeutet. Der Verlust an Knochenvolumen nach OTM war in beiden Gruppen signifikant, während eine signifikante Abnahme der Trabekeldicke ausschließlich in der WT-Gruppe beobachtet wurde. Auffällig war zudem, dass Ank KO-Mäuse bereits ohne OTM eine dünnere Trabekelstruktur aufwiesen. Die Analyse der lateralen Wurzelresorptionen ergab eine signifikant höhere Resorption in der Ank KO-Gruppe nach OTM, histologisch bestätigt durch größere und häufiger auftretende Resorptionslakunen, insbesondere im Zement. Zudem zeigte sich bei Ank KO-Mäusen eine dickere Zementschicht, die möglicherweise als Schutz gegen Wurzelresorptionen wirkt. Insgesamt zeigt diese Dissertation, dass der Knockout von Ank bedeutende Auswirkungen auf das Parodont und die orthodontische Zahnbewegung hat. Unsere Ergebnisse stellen einen ersten Schritt zum Verständnis der ANKH-Mutationen sowie zur Entwicklung präventiver Therapien gegen Wurzelresorptionen dar.

Gene mutations can cause diseases that affect many processes in the body. The Ank gene encodes the progressive ankylosis protein ANK, which regulates the transport of inorganic pyrophosphate (PPi). PPi plays an important role in biomineralization as an inhibitor of hydroxyapatite precipitation. Knockout of the Ank gene leads to ectopic calcifications in joints and hypercementosis in mice. However, it has not yet been investigated whether it influences orthodontic tooth movement (OTM) and remodeling processes in the periodontium. The aim of this dissertation is therefore to investigate the influence of ANK on periodontal morphology and OTM in a knockout mouse model, considering tooth movement, bone remodeling, PDL remodeling, and root resorption. In a split-mouth model, Ank-knockout and wild-type mice received orthodontic treatment for 11 days, resulting in mesialization of the first left maxillary molars, with tooth movement reduced by 36.6% in Ank KO-mice. Micro-CT analysis showed that root surface area and volume were larger in Ank KO-mice, confirming the hypercementosis phenotype and suggesting reduced tooth movement. However, no significant effect of Ank knockout on PDL remodeling by OTM was observed. Bone mineral density (BMD) was less reduced in Ank KO-mice after OTM, suggesting inhibition of mineralization loss. Bone volume loss after OTM was significant in both groups, while a significant decrease in trabecular thickness was observed exclusively in the WT group. It was also noticeable that Ank KO-mice already had a thinner trabecular structure without OTM. Analysis of lateral root resorption revealed significantly higher resorption in the Ank KO-group after OTM, histologically confirmed by larger and more frequent resorption lacunae, especially in the cementum. In addition, Ank KO-mice showed a thicker cement layer, which may act as protection against root resorption. Overall, this dissertation shows that Ank knockout has significant effects on the periodontium and orthodontic tooth movement. Our results represent a first step toward understanding ANKH mutations and developing preventive therapies against root resorption.

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