PERBEDAAN JUMLAH MAST CELLS PADA LIGAMEN PERIODONTAL DIHUBUNGKAN DENGAN PERGERAKAN
GIGI SECARA ORTODONTI DENGAN PEMAKAIAN ELASTIK SEPARATOR & STEEL SPRING
PENELITIAN IN VIVO PADA KELINCI (NESOLAGUS NETSCHERI)
TESIS
CHRISTIAN ANDRI SYAHPUTRA
NIM. 097160001
PROGRAM MAGISTER (S-2) ILMU KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
PERBEDAAN JUMLAH MAST CELLS PADA LIGAMEN PERIODONTAL DIHUBUNGKAN DENGAN PERGERAKAN
GIGI SECARA ORTODONTI DENGAN PEMAKAIAN ELASTIK SEPARATOR & STEEL SPRING
PENELITIAN IN VIVO PADA KELINCI (NESOLAGUS NETSCHERI)
TESIS
Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Magister (M.DSc)
Dalam Bidang Ilmu Kedokteran Gigi
Pada Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara
CHRISTIAN ANDRI SYAHPUTRA
NIM. 097160004
PROGRAM MAGISTER (S-2) ILMU KEDOKTERAN GIGI FAKULTAS KEDOKTERAN GIGI
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
2019
PERNYATAAN
PERUBAHAN JUMLAH MAST CELLS PADA LIGAMEN PERIODONTAL DIHUBUNGKAN DENGAN PERGERAKAN
GIGI SECARA ORTODONTI DENGAN PEMAKAIAN ELASTIK SEPARATOR & STEEL SPRING
PENELITIAN IN VIVO PADA KELINCI (NESOLAGUS NETSCHERI)
TESIS
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tesis ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Medan, Juli 2019
Christian Andri Syahputra
ABSTRAK
Latar Belakang: Dalam pergerakan gigi secara ortodonti, inflamasi terjadi secara fisiologis yang merupakan tanda mulai terjadinya proses pergerakan gigi, dimana perubahan pada sel mast diketahui sebagai salah satu representasi tahapan awal proses inflamasi. Salah satu model sederhana untuk melihat pergerakan gigi secara ortodonti adalah melalui pemakaian separator pada gigi sebelum pemasangan molar band. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perubahan jumlah sel mast di ligament periodontal pada pergerakan gigi secara ortodonti antara elastic separator dan steel spring berdasarkan waktu 0, 3, 5, dan 7 hari.
Metode Penelitian: Jenis penelitian adalah eksperimental laboratoris. Sampel terdiri dari dua puluh ekor kelinci jantan yaitu lima ekor kelinci sebagai kelompok normal tidak diberi perlakuan, lima ekor kelinci sebagai kelompok hari 0, lima ekor kelinci untuk kelompok hari ke 3, lima ekor kelinci untuk kelompok hari ke 5, lima ekor kelinci untuk kelompok hari ke 7. Setiap gigi molar mandibula kanan dipasangkan steel spring, dan kiri dipasangkan elastic separator. Kemudian rahang kelinci diseksi untuk kemudian daerah ligament periodontal dilakukan pewarnaan toluidine blue dan dilakukan penghitungan jumlah sel mast pada daerah tersebut.
Hasil Penelitian: Hasil penelitian menunjukkan tidak adanya perbedaan yang signifikan pada perubahan jumlah sel mast akibat pemberian elastic separator dibandingkan steel spring dengan nilai p>0,05. Tetapi bisa dilihat adanya perbedaan kecepatan kenaikan jumlah sel mast yang lebih cepat pada steel spring dimulai pada kelompok hari ke 0 sampai hari ke 5, dan kemudian berada pada nilai yang tidak jauh berbeda pada kelompok hari ke 7.
Kesimpulan: Tidak ada perbedaan jmlah sel mast pada pemberian daya ortodonti melalui elastik separator dan steel spring.
Kata Kunci : Elastik Separator, Inflamasi, Steel Spring, Sel Mast, Pergerakan gigi secara ortodonti.
ABSTRACT
Introduction: In orthodontic tooth movement, inflammation occurs physiologically which is a sign of the onset of the tooth movement process, where changes in mast cells are known as one of the representations of the early stages of the inflammatory process. One simple model for viewing orthodontic tooth movement is through the use of a separator on the teeth before molar band installation. This study aims to determine changes in the number of mast cells of the periodontal ligament space in orthodontic tooth movement between the use of elastic separator and steel spring based on time of 0, 3, 5, and 7 days.
Methods: This type of research is an experimental laboratory. The subjects of the study consisted of twenty male rabbits, five rabbits as a control group which was not treated, five rabbits as a group 0 day, five rabbits for group 3 days, five rabbits for group 5 days, five rabbits for groups day 7. Each right mandibular molar tooth is fitted with steel spring, and the left pair with elastic separator. Then the rabbit's jaw is resected, and each periodontal ligament area was given toluidine blue to calculate the number of mast cells in that area.
Results: The results showed no significant differences in the number of mast cells due to administration of elastic separator and steel spring (p> 0.05). But it can be seen that there is a difference in the number of mast cells increasing faster in the steel spring starting from the group days 0 to day 5 compared to the elastic separator and in the group of 7 days there are not much difference with the use of steel spring and elastic separator.
Conclusion: There was no difference in the number of mast cells in orthodontic forces with the use of elastic separator and steel spring, although based on the time of use there was an increase in mast cells faster when steel spring was used compared to elastic separator.
Keywords: elastic separator, inflammation, steel spring, mast cells, orthodontic tooth movement.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas Rahmat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tesis ini sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Kedokteran Gigi dari Universitas Sumatera Utara.
Dalam pelaksanaan penelitian dan penulisan tesis ini, penulis telah banyak mendapatkan bimbingan, bantuan dan doa dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, dengan segala kerendahan hati dan penghargaan yang tulus, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Dr.Trelia Boel, drg., M.Kes., Sp.RKG.(K) selaku Dekan Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara.
2. Prof. Nazruddin, drg.,C.Ort.,Ph.D.,Sp.Ort.(K) selaku Ketua Program Magister (S-2) Ilmu Kedokteran Gigi Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan bimbingan, arahan dan dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.
3. Prof. Trimurni Abidin, drg.,M.Kes.,Sp.KG.(K) selaku Pembimbing Utama yang telah banyak meluangkan waktu, memberikan bimbingan, arahan dan dukungan kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.
4. Nurhayati Harahap, drg,Sp.Ort.(K) selaku Pembimbing Anggota yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, masukan dan dorongan semangat kepada penulis sehingga tesis ini dapat diselesaikan dengan baik.
5. Prof. Dr. Syafruddin Ilyas, M.Biomed selaku Penguji dan Ketua Program Studi S2/S3 Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara atas bantuannya dalam memberikan bimbingan, masukan dan dorongan semangat selama pelaksanaan penelitian juga bantuan dalam analisis statistik penelitian.
6. Prof.Dr.dr.H.M.Najib D.Lubis, Sp.PA.(K) selaku Panitia Penguji atas bantuannya dalam pelaksanaan penelitian.
7. Pimpinan dan seluruh karyawan di Laboratorium Patologi Anatomi Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara, Laboratoirum Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Laboratorium Terpadu Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara atas bantuan dan masukan selama pelaksanaan penelitian.
8. Teman-teman Program Magister penulis, Sandra Mega, Tannady Yudi, Salviah Aisyah, Dortia Aprita, Bestari Aflah, Ariyani dan Yollanda serta atas bantuan, semangat, dan dukungan yang diberikan dalam suka dan duka.
Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya penulis sampaikan kepada kedua orang tua tercinta, yaitu (Alm) Ayahanda Halim Sutrisman dan Ibunda Rita yang telah membesarkan, memberikan kasih sayang yang tak terbalas, doa, semangat dan dukungan kepada penulis. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada Istri Ilola Forentina dan buah hati tercinta Joaquin. Penulis juga menyampaikan terima kasih kepada segenap keluarga (Adik-adikku tercinta Nicholas Sutrisman, Henny Sutrisman, Nicholas Sutrisman), Keluarga di Belanda John & Tie-Tie, Wjynand and Kie-Kie, Yati Roesnawi & R Bambang Risbagio (Keluarga jalan Sei Besitang No.28) yang senantiasa memberikan dukungan moral dan semangat yang tiada henti kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tesis magister ini dengan baik.
Penulis menyadari bahwa tesis ini masih terdapat banyak kekurangan, oleh karena itu, penulis memohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu pengetahuan dan pemecahan masalah praktis.
Medan, Juli 2019 Penulis,
Christian Andri Syahputra
RIWAYAT HIDUP
Keterangan Pribadi
Nama : CHRISTIAN ANDRI SYAHPUTRA
Alamat Tempat Tinggal : Jl. Orion No.1 Medan Jenis Kelamin : Laki-laki
Agama : Kristen Katolik
No. Kontak : 081361003708 Nama Ayah : † Halim Sutrisman
Nama Ibu : Rita
Istri : Ilola Forentina
Anak : Joaquin
Pekerjaan : Praktek Swasta
Pendidikan Formal
SD : SD Swasta St.Thomas VI Medan (1990-1996) SMP : SMP Swasta St.Thomas I Medan (1996-1999)
SMA : SMA Swasta St.thomas I Medan (1999-2002)
Strata-1 : Fakultas Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara (2002-2008)
Strata-2 : Ilmu Kedokteran Gigi Universitas Sumatera Utara (2009-2017)
DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ... i
ABSTRACT ... ii
KATA PENGANTAR ... iii
RIWAYAT HIDUP ... v
DAFTAR ISI ... vi
DAFTAR TABEL ... viii
DAFTAR GAMBAR ... ix
DAFTAR DIAGRAM ... xi
DAFTAR LAMPIRAN ... xii
DAFTAR SINGKATAN ... xiii
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Permasalahan ... 4
1.3. Rumusan Masalah ... 5
1.4. Tujuan Penelitian ... 5
1.5. Manfaat Penelitian ... 5
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Teori Pergerakan Gigi Secara Ortodonti ... 6
2.2. Mediator Inflamasi Pada Pergerakan Gigi Secara Ortodonti ... 13
2.3. Peranan Sel Mast Pada Proses Inflamasi ... 14
2.4. Penggunaan Separator Dalam Ortodonti ... 19
2.5. Kelinci Sebagai Hewan Coba ... 20
2.6. Kerangka Teori ... 22
2.7. Kerangka Konsep ... 23
2.8. Hipotesis ... 23
BAB 3. METODE PENELITIAN
3.1. Jenis dan Desain Penelitian ... 24
3.2. Lokasi dan Waktu Penelitian ... ... 24
3.3. Populasi dan Sampel Penelitian ... 24
3.3.1. Populasi Penelitian ... 24
3.3.2. Sampel Penelitian ... 24
3.3.3. Kriteria Inklusi ... 25
3.3.4. Kriteria Eksklusi ... 25
3.4. Variabel dan Defenisi Operasional ... 26
3.4.1. Variabel Bebas ... 26
3.4.2. Variabel Terikat ... 26
3.4.3. Variabel Terkendali ... 27
3.4.4. Variabel Tak Terkendali ... 27
3.5. Metode Pengumpulan Data ... 29
3.5.1. Pemeliharaan Hewan Coba ... 29
3.5.2. Perlakuan Penelitian ... 30
3.5.3. Persiapan Spesimen ... 32
3.5.4. Persiapan Pewarnaan dengan Toluidine Blue ... 33
3.6. Metode Pengukuran ... 33
3.6.1. Alat Penelitian ... 33
3.6.2. Bahan Penelitian ... 34
3.7. Analisa Data ... 35
BAB 4 HASIL PENELITIAN ... 36
BAB 5 PEMBAHASAN ... 39
BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN ... 43
6.1. Kesimpulan ... 43
6.2. Saran ... 43
DAFTAR PUSTAKA ... ... 44
DAFTAR TABEL
2.1. Faktor inflammatori dari ligamen Periodontal sebagai respon terhadap
pergerakan gigi secara ortodonti ... 13 3.1. Definisi operasional, cara, hasil, dan alat ukur variabel ... 27 4.1. Hasil pengamatan jumlah sel mast setelah pemberian daya ortodonti
dengan elastik dan steel spring pada kelompok hewan coba pada
kelompok hari kontrol, hari 0, 3,5 dan 7 ... 37
DAFTAR GAMBAR
2.1. Hasil Percobaan Sandstedt (a) Tekanan pada gigi (F) menyebabkan miringnya gigi pada titik dekat bagian tengah akar, dan terjadi resorpsi serta deposisi tulang dari sisi ligamen periodontal pada sisi dinding soket. (b) Tekanan yang terlalu besar pada gigi (F), menyebabkan terbentuknya daerah-daerah iskemia pada ligamen periodonsium didaerah tekanan dan resorpsi lebih lanjut dari
dinding soket pada sisi endosteal (R) ... ... 7
2.2. Pada kuadran kanan atas dari gigi geligi tikus menunjukkan adanya pergerakan gigi dan adanya pemisahan gigi molar pertama dan molar kedua ... ... 10
2.3. Photomicrograph menunjukkan ada stretched fibers pada ligamen periodonsium dari premolar kedua pada sisi penarikan setelah daya 25cN diberikan setelah 24 jam (HE). B; tulang; PDL, ligamen periodontal, dan T:gigi. (B) A. Photomicrograph menunjukkan ligamen periodonsium dari premolar kedua pada sisi penekanan setelah daya 25cN diberikan setelah 24 jam (HE). B; tulang; PDL,ligamen periodontal, dan T:gigi ... ... 11
2.4. Gambaran Photomicrograph menunjukkan adanya penyempitan pada ligamen periodontal pada daerah penekanan ... ... 12
2.5. Gambaran Photomicrograph menunjukkan kelompok cluster dari epitel rest (tanda panah) pada sisi penekanan dari ligamen periodontal didekat akar pada kelompok experimental 18 jam; H; Hyalinisasi ... ... 12
2.6. Sel mast yang berupa granul-granul ... ... 14
2.7. Komponen respon inflamatori akut dan kronis ... . 15
2.8. Sel mast dapat diaktifasi untuk melepaskan produk de novo ... 16
2.9. Potongan tipis menunjukkan tiga sel mast yang diisolasi dari kavitas peritoneal tikus dan diberi pewarnaan toluidine blue. Beberapa granul mekromatik sitoplasma juga dapat dilihat (pembesaran 1000 x) ... ... 17
2.10. Gambaran perjalanan inflamasi yang dimulai sebelum irritant muncul, dengan migrasi transendothelial dari leukosit, terutama
sel mast ... ... 18
2.11. Sel utama dari sistim imunitas berasal dari lymphoid dan lengan myeloid dari sistim hermatopoi... 18
2.12. Elastic separator tipe ring ... 20
2.13. Separator tipe steel ring ... ... 20
2.14. Gambaran gigi geligi kelinci dengan total 16 gigi (rahang atas dan Rahang bawah, 2 gigi insisivus, 6 gigi molar) ... 21
3.1. Kelinci jantan dalam penelitian ... 29
3.2. Aplikasi elastik ortodontik (dengan ketebalan 0.25 mm) pada regio interproksimal (pada bagian mesial molar pertama) di regio rahang bawah sebelah kanan ... .... 31
3.3. Aplikasi steel spring separator pada regio interproksimal (pada bagian mesial molar pertama kiri rahang bawah): pada kelompok hari 0 hari, 3 hari, 5 hari, 7 hari (dengan masing-masing pengulangan pada 5 ekor kelinci untuk setiap kelompok) ... 31
3.4. Pemotongan mesio distal dilakukan pada setiap bagian dengan ketebalan 7µm (dengan masing-masing) ... 32
3.5. Mikrotom Reichert Jung Seri 2030 ... 34
3.6. Anestesi Ketamin HCL ... 34
3.7. Struktur kimia toluidine blue ... . 35
3.8. Blok Parafin ... 35
4.1. Sel mast yang diwarnai dengan toluidine blue (400x) pada beberapa kelompok perlakuan (tanda panah) A. Kelompok kontrol B. Kelompok hari 0 C. Kelompok Hari 3 D. Kelompok hari 5 E. Kelompok hari 7 ... 36
4.2. Grafik perubahan jumlah sel mast akibat pemberian daya ortodonti melalui steel spring dan elastic separator ... ... 38
DAFTAR DIAGRAM
2.1. Kerangka teori ... 22 2.2. Kerangka konsep ... 23 3.1. Variabel penelitian ... 26
DAFTAR LAMPIRAN
1. Data Statistik 2. Etichal Clearance 3. Alur Penelitian 4. Alur Pemikiran
5. Surat Pernyataan Selesai Penelitian 6. Izin Riset
7. Gambar Penelitian
DAFTAR SINGKATAN
cAMP : Cyclic Adenosine Monophosphate cGRP : Calcitonin Gene-related Peptide HCl : Hydrochloride
Ig-E : Immunoglobulin E Ig-G : Immunoglobulin G IL-1 : Interleukin-1 IL-1α : Interleukin-1 alpha IL-1β : Interleukin-1 beta IL-6 : Interleukin-6
MHC : Major Hystocompatibility Complex MMP-1 : Mucus Membrane Pemphisoid PGE2 : Prostaglandin E2
RANKL : Receptor Activator of Nuclear Factor-kB Ligand TNF : Tumor Necrosis Factor
TNF-α : Tumor Necrosis Factor- alpha
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Selama berabad-abad manusia berusaha mencari tahu bagaimana gigi dapat bergerak dengan tekanan jari, seperti yang dikemukan oleh Celsus pada masa lampau.
Pada masa tersebut para ahli memperhatikan maloklusi dan bagaimana kekuatan mekanis mampu menggerakkan gigi. Perkembangan ilmu dan teknologi memungkinkan fenomena pergerakan gigi itu menjadi suatu metode perawatan maloklusi secara ortodonti. Dasar pergerakan gigi secara ortodonti ini telah diobservasi selama puluhan tahun untuk meningkatkan efektifitas dan efisiensi perawatan ortodonti. Dengan pengetahuan dasar biologis pergerakan gigi secara ortodonti, memungkinkan perawatan ortodonti dapat diaplikasikan dengan tidak merusak keseimbangan dan kesehatan gigi, jaringan periodontal, tulang dan jaringan pendukung lainnya (Krishnan dan Daviddovitch, 2009).
Perubahan spasial dan jaringan temporal selama pergerakan gigi secara ortodonti telah dipelajari dan diteliti yang dimulai diawal tahun 1950 oleh Reitan dkk.
Menurut Reitan kemampuan untuk melakukan pergerakan gigi secara ortodonti terbatas terutama hanya pada processus alveolar. Kemampuan untuk menggerakkan gigi bergantung kepada fakta bahwa pergerakan gigi yang diaplikasikan secara mekanik melalui pesawat ortodonti ke tulang alveolar, menyebabkan terjadi respons secara biologis yang memberikan dampak dalam bentuk pergerakan gigi (Krishnan dan Daviddovitch, 2009).
Pergerakan gigi pada rongga mulut dengan aplikasi daya ortodonti ditunjukkan dengan perubahan remodeling pada gigi dan jaringan pendukungnya, termasuk pulpa gigi, ligamen periodontal, tulang alveolar, dan gingiva. Tipe pergerakan gigi ini menunjukkan tanda-tanda yang unik dengan adanya daerah penekanan dan tarikan pada ligamen periodontal. Fenomena ini dijelaskan melalui teori yang disebut dengan teori tekanan dan tarikan (Pressure Tension Theory) dan dianggap sebagai suatu
mekanisme utama yang bertanggung jawab terhadap pergerakan gigi secara ortodonti (Krishnan dan Daviddovitch, 2006).
Beberapa penelitian yang memperhatikan perubahan jaringan ikat dikaitkan pergerakan gigi secara ortodontimelalui penelitian eksperimental, menghasilkan suatu kesimpulan bahwa mekanika pergerakan ortodonti menyebabkan proses inflamasi pada jaringan periodontal. Prekondisi dari aktivitas remodeling ini, dan pergerakan gigi menjadi pemicu proses inflamasi. Perubahan vaskular dan selular merupakan peristiwa pertama yang terjadi dan dapat dikenali, kemudian diikuti dengan timbulnya sejumlah mediator inflamasi, growth factor, dan neuropeptide pada jaringan pendukung periodontal (Krishnan dan Daviddovitch; 2009).
Waldodan Rothblatt (1954) mengutarakan dalam penelitiannya terjadinya pergerakan gigi secara ortodonti secara eksperimental pada tikus menyebabkan perubahan pada jaringan periodontal termasuk hermorhage, resorpsi akar, dan peningkatan aktivitas osteoklast, Kuitert et al 1988 melakukan penelitian lebih lanjut dengan mengamati perubahan pada jaringan periodontal dan menemukan kondisi yang sama pada penelitian terhadap kelinci.
Perubahan kondisi biologis akibat tekanan mekanis yang menyebabkan pergerakan gigi secara ortodonti dapat dideteksi. .Dalam aplikasinya, pergerakan gigi secara ortodonti yang ringan dan berkesinambungan akan dikenal oleh sistemik tubuh sebagai pergerakan yang fisiologis. Dimana dengan penekanan pada ligamen periodontal timbul proses hyalinasasi jaringan ikat, resorpsi langsung atau undermining resorption pada tulang alveolar yang kemudian memicu terjadinya pergerakan gigi secara ortodonti (Meikle, 1999).
Respon inflamasi merupakan hal yang utama dalam proses remodeling tulang dan ligamen periodontal selama pergerakan gigi secara ortodonti. Storrey, et al (1973) mengemukakan bahwa pergerakan gigi secara ortodonti akan menyebabkan perubahan histologis dan vaskular, juga pada tulang alveolar yang dipicu dengan munculnya proses inflamasi. Peningkatan permeabilitas pembuluh darah merupakan komponen yang utama dalam proses inflamasi, yang akan berperan dalam proses remodeling tulang (Krishnan dan Daviddovitch, 2006; 2009).
Yamaguchi dan Kasai (2005) mengemukakan bahwa kekuatan ortodonti yang diberikan akan menghasilkan perubahan jaringan dan reaksi inflamasi yang sama, baik pada periodontium dan pulpa gigi. Proses ini mengaktifkan mediator inflamasi seperti prostaglandin, interleukin (IL)-1 ,UK-6, Tumor Necrosis Factor (TNF) dan aktivasi reseptor faktor nuklear Kb Ligand pada ligamen periodontal dan pulpa gigi.
Level dari mediator inflamasi pada cairan krevikular gingival secara osmotik akan memediasi eksudat inflamasi pada sulkus gingiva, secara signifikan akan meningkat selama perawatan ortodonti.
Yamasaki dkk(1980) melakukan penelitian eksperimental pergerakan gigi secara ortodonti pada tikus dan menemukan bahwa besarnya peranan prostaglandin sebagai mediator biokimia. Terlihat dengan adanya sintesis dan sekresi dari prostaglandin oleh sel yang terlokalisir, yang kemudian merangsang adanya resorpsi tulang oleh osteoklast.
Moses(2009) mengutarakan sel inflamatori umumnya dapat terlihat di sekitar pembuluh darah di dekat ligamen periodontal, atau di dekat batas epithelium junction yang mengatur respon imun host. Sel ini termasuk diantaranya adalah limfosit, sel plasma, sel mast dan makrofag. Sel mast dikenal secara luas peranannya dalam proses alergi dan anafilaksis, selain itu sel mast juga memainkan peranan yang penting dalam penyembuhan luka, dan pertahanan terhadap patogen.
Crivellato dkk (2005) mengutarakan bahwa sel mast merupakan sel sekretori jaringan ikat yang berasal dari sirkulasi sumsum tulang dan memiliki fungsi yang penting dalam proses inflamasi dan imunitas. Sel mast ditemukan pada seluruh bagian dan jaringan tubuh, terutama yang dihubungkan dengan struktur jaringan ikat seperti pembuluh darah, pembuluh limfe, persyarafan, dan diperbatasan yang menghubungkan dengan lingkungan luar seperti pernafasan, kulit, dan saluran pencernaan. Sel mast merupakan beberapa sel pertama yang menginisiasi mekanisme pertahanan. Sel mast juga mensintesa dan melepaskan serine dan metaloprotease yang menyebabkan degradasi matriks selular dan perubahan jaringan. Fungsi ini menyebabkan sel mast memiliki fungsi yang strategis untuk mengorganisasi
pertahanan jaringan, memulihkan kerusakan jaringan dan mengontrol homeostasis jaringan.
Dalam pergerakan gigi secara ortodonti, inflamasi secara fisiologis merupakan tanda mulai terjadinya proses pergerakan gigi, dimana perubahan pada sel mast diketahui sebagai salah satu representasi tahapan awal proses inflamasi melalui eskresi mediator kimia dan enzim yang mempengaruhi proses inflamasi.
Suatu model sederhana untuk melihat adanya pergerakan gigi secara ortodonti adalah melalui pemakaian separator pada gigi sebelum pemasangan molar band.
Menurut Phinney dan Hallstead (2004) pemakaian separator dibutuhkan untuk menciptakan ruang yang cukup antara gigi beberapa hari sebelum dilakukan pemasangan molar band. Ada berbagai tipe separator yang umum digunakan yakni elastic separator, steel spring dan brass wire. Durasi penempatan separator ini sendiri menurut Peter Loh (2003) membutuhkan waktu 2-3 hari, sedangkan Proffit (2000) berpendapat sebaiknya pemakaian separator tidak digunakan lebih dari 2 minggu.
1.2 Permasalahan
Mengingat banyaknya informasi ilmiah mengenai kompleksnya respon biologis yang timbul akibat pergerakan gigi secara ortodonti telah dilakukan oleh beberapa peneliti seperti prostaglandin, IL-β dll namun informasi yang tersedia mengenai peranan sel mast terhadap proses pergerakan gigi masih sangat terbatas. Perubahan pada sel mast diketahui sebagai salah satu representasi tahapan awal dari inflamasi melalui eskresi dari mediator kimia dan enzim. Dalam aplikasi secara klinis penggunaan separator sudah ditentukan waktu pelepasan separator yakni pada hari ke 3, 5 dan hari ke 7, namun perbedaan respon biologis dari sel mast akibat pemakaian elastic separator dan steel spring belum diteliti.
Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas peneliti berkeinginan untuk mengetahui lebih dalam perubahan jumlah sel mast di ligamen periodontal pada pergerakan gigi secara ortodonti antara elastic separator dan steel spring berdasarkan waktu 3,5,7 hari.
1.3 Rumusan Masalah
Pada penelitian ini dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
a. Apakah ada perbedaan jumlah sel mast pada ligamen periodontal akibat pemberian kekuatan secara ortodonti melalui elastic separator pada hari ke 0,3,5 dan 7.
b. Apakah ada perbedaan jumlah sel mast pada ligamen periodontal dengan pemberian kekuatan secara ortodonti melalui steel spring pada hari ke 0, 3,5,dan 7.
c. Apakah ada perbedaan perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal dengan pemberian kekuatan secara ortodonti antara elastic separator dan steel spring berdasarkan waktu 0, 3, 5, dan 7 hari
1.4 Tujuan Penelitian Tujuan penelitian ini untuk:
a. Mengetahui perbedaan jumlah sel mast pada ligamen periodontal akibat pemberian kekuatan secara ortodonti melalui elastic separator pada hari ke 0, 3,5 dan 7 hari.
b. Mengetahui perbedaan perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal dengan pemberian kekuatan secara ortodonti melalui steel spring pada hari ke 0, 3,5 dan 7 hari.
c. Mengetahui perbedaan perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal dengan pemberian kekuatan secara ortodonti antara elastic separator dan steel spring berdasarkan waktu 0, 3, 5, dan 7 hari.
1.5 Manfaat Penelitian Manfaat penelitian ini adalah:
a. Mengetahui dasar biologis pergerakan gigi secara ortodonti dengan melihat perubahan jumlah sel mast akibat pemberian daya ortodonti.
b. Mengetahui perbedaan efek pemberian kekuatan secara ortodonti berdasarkan waktu, sehingga secara klinis diketahui optimalisasi waktu pemberian separator elastik dan steel spring.
BAB 2
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Teori Pergerakan Gigi Secara Ortodonti
Konsep pergerakan gigi secara ortodonti adalah berdasarkan hipotesa bahwa pergerakan gigi adalah hasil dari respon biologi dari jaringan periodontal terhadap pemberian kekuatan mekanis pesawat ortodonti. Pergerakan gigi secara ortodontik juga difasilitasi dengan adanya remodeling ligamen periodontal dan tulang alveolar.
Kondisi awal untuk aktivitas remodeling dan terutama untuk pergeseran gigi, merupakan akibat dari proses inflamasi. Perubahan vaskular dan seluler adalah peristiwa pertama yang dapat dikenal dan dijelaskan, dan sejumlah mediator inflamasi, growth factor, dan neuropeptide terlihat pada jaringan pendukung di ligamen periodontal. Peningkatan level agen tersebut selama pergerakan gigi menimbulkan suatu asumsi bahwa interaksi diantara sel menghasilkan substansi seperti syaraf, imun, dan sistem sel endokrin, mengatur respon biologis yang berlangsung selama aplikasi daya ortodonti (Harry D.R dan Sandy J, 2004).
Daya tekan mekanis yang diberikan pesawat ortodonti memicu respon biokimia dan perubahan struktural dalam berbagai tipe sel secara in vivo dan in vitro.
Tujuan dari penelitian yang terus menerus dilakukan adalah untuk mengetahui perubahan molekul sampai ke respon selular sehingga menghasilkan pergerakan gigi.
Respon inflamasi merupakan hal yang utama dalam proses remodeling tulang dan ligamen periodontal selama pergerakan gigi secara ortodonti. Storrey dkk (1973) mengemukakan pada pergerakan gigi secara ortodonti akan terjadi perubahan histologis dan vaskular, juga pada tulang alveolar yang akan diikuti dengan munculnya proses inflamasi. Faktor biologis seperti sitokin, neurotransmitter dan gen yang berimplikasi terhadap proses ini, dihubungkan dengan adanya peningkatan pada jaringan periodontal yang mengalami penekanan secara mekanis (Hennemen S, Von de Hoff JW dan Maltha JC, 2008).
Sanstedt (1904) merupakan orang pertama yang meneliti fenomena pergerakan gigi melalui pemeriksaan histologis terhadap struktur pendukung. Pada penelitiannya ditemukan hal-hal sebagai berikut:
a. Dibawah tekanan ringan yang terus-menerus, tulang akan teresorpsi pada daerah “tekanan” dari soket gigi, dan tulang yang baru akan ditambahkan pada sisi
“tegangan”, spikula yang baru akan terbentuk mengikuti arah regangan serabut ligamen periodontal (gambar 2).
b. Dibawah tekanan yang kuat secara terus menerus, jaringan ligamen periodonsium akan tertekan berlebihan disisi “tekanan” dan tidak terjadi resorpsi tulang dari dinding dalam soket gigi. Dalam waktu yang singkat akan terjadi resorpsi endosteal dari dinding soket, suatu proses yang disebut Sanstedt sebagai undermining resorption. Akibatnya gigi akan bergerak sebagai akibat dari resorpsi undermining (Foster T.D, 1997).
Gambar 2.1 Hasil Percobaan Sandstedt (a) Tekanan pada gigi (F) menyebabkan miringnya gigi pada titik dekat bagian tengah akar,dan terjadi resorpsi serta deposisi tulang dari sisi ligamen periodontal pada sisi dinding soket. (b) Tekanan yang terlalu besar pada gigi (F),menyebabkan terbentuknya daerah-daerah iskemia pada ligamen periodonsium didaerah tekanan dan resorpsi lebih lanjut dari dinding soket pada sisi endosteal (R)(Foster T.D, 1997).
Pergerakan gigi pada rongga mulut dengan aplikasi daya ortodonti ditunjukkan dengan perubahan remodeling pada gigi dan jaringan pendukungnya, termasuk pulpa gigi, ligamen periodontal, tulang alveolar, dan gingiva. Tipe pergerakan gigi menunjukkan tanda-tanda yang unik dengan adanya daerah penekanan dan tarikan pada ligamen periodontal. Fenomena ini dijelaskan melalui teori yang oleh Schwarz disebut dengan teori tekanan dan tarikan (pressure tension theory) dan dianggap sebagai suatu mekanisme utama yang bertanggung jawab terhadap pergerakan gigi secara ortodonti. Pada sisi penekanan terdapat pengurangan replikasi selular sebagai hasil konstriksi vaskularisasi, sementara pada sisi penarikan terjadi peningkatan replikasi selular karena pemberian stimulasi dengan peregangan bundel syaraf dari ligamen periodontal. Ligamen periodontal pada sisi yang mengalami penekanan dikatakan menunjukkan disorganisasi dan pengecilan dari pembentukan serabut, sementara pada sisi penarikan, produksi serabut syaraf dikatakan mengalami stimulasi. Fenomena ini merupakan interaksi yang kompleks dari mekanisme selular, menghasilkan perubahan lingkungan disekitar gigi. Perubahan lebar ligamen periodontal menyebabkan perubahan pada populasi sel dan peningkatan aktifitas seluler (Harry D.R dan Sandy J, 2004, Mulyani, 1994).
Reaksi jaringan akibat pergerakan gigi secara ortodonti berlangsung melalui tulang atau diantara tulang . Pergerakan gigi melalui tulang dikarakteristikkan sebagai resorpsi indirek yang terjadi tidak pada ligamen periodontal melainkan pada ruangan tulang sumsum yang berdekatan, ini dikenal sebagai resorpsi undermining. Selama periode resorpsi undermining ini, ligamen periodontal pada sisi terdepan mengalami penekanan, tidak ada aktifitas pembentukan terjadi, dan terjadi iskhemik yang terlokalisir sebagai hasil dari penekanan pada vaskularisasi lokal, kemudian membawa kepada pembentukan area yang bebas dari sel yang terhyalinisasi diantara ligamen periodontal. Saat resorpsi undermining mencapai ligamen periodontal dan menyingkirkan jaringan hyalinisasi, gigi mengalami pergeseran. Saat gigi bergeser diantara tulang, resorpsi mengambil peran secara langsung pada dinding dari ligamen periodontal dan itu disebut resoprsi frontal. Ini berlangsung saat vaskularisasi pada
sisi penekanan berlangsung, sedikit atau tidak terjadi proses hyalinisasi, dan proses pengembalian selular dimungkinkan untuk terjadi. Selama kondisi ini aktifitas osteoklast pada permukaan penekanan dan osteoblast pada permukaan tarikan disusun sebagai daur remodeling serupa seperti dengan pergerakan gigi secara fisiologis (Foster T.D, 1997).
Teori tekanan dan tarikan memungkinkan dua tipe pergerakan gigi, yang pertama melalui resorpsi undermining dan yang lain melalui resorpsi frontal.
Perbedaan antara kedua ini adalah pemeliharaan vaskularisasi ligamen periodontal pada sisi yang mengalami penekanan dari gigi. Telah disarankan oleh beberapa ahli bahwa daya yang diberikan sebagai bagian dari perawatan ortodonti haruslah tidak melebihi tekanan pembuluh darah kapiler sebesar 20-25 g/cm2 dari permukaan gigi.
Jika daya yang diberikan melebihi level ini akan terjadi kontak fisik antara gigi dan tulang yang akan membawa hyalinisasi pada ligamen periodontal dan terjadi resorpsi undermining pada ruang tulang sumsum yang berdekatan (Krishnan V, dan Daviddovitah Z, 2009, Mulyani, 1994).
Jika daya yang diberikan tetap pada dibawah level ini, maka secara teoritis resorpsi frontal dapat diperkirakan dimana osteoklast akan muncul pada batas tulang alveolar disekitar ligamen periodontal yang mengalami penekanan sehingga menghasilkan resorpsi tulang secara langsung. Telah ditunjukkan bahwa munculnya jaringan yang rusak selalu terjadi selama pemberian daya ortodonti dan termasuk hyalinisasi dari ligamen periodontal meskipun hanya diberikan daya yang cukup ringan secara terus menerus (Kohno T, Matsumoto Y, Kanno Z, Warita H dan Soma K, 2002).
Dari keadaan diatas maka dapat disarankan bahawa pergerakan gigi secara ortodonti berbeda dari pergerakan gigi secara fisiologis dilihat dari hyalinisasi jaringan. Perbedaan lain dari pergerakan gigi secara fisiologis adalah, pergerakan gigi secara fisiologis selalu berjalan lambat, sementara pergerakan gigi secara ortodonti dapat berjalan lambat atau cepat. Daya ortodonti menghasilkan perubahan dari lingkungan disekitar gigi berupa pembentukan sintesis lokal dan atau pelepasan
molekul dan faktor kunci dari pergerakan gigi, sehingga memicu remodeling tulang dan pergerakan gigi (Melsen M.C, 1999).
Gambar2.2 Pada kuadran kanan atas dari gigi geligi tikus menunjukkan adanya pergerakan gigi dan adanya pemisahan gigi molar pertama dan molar kedua. Keterangan: potongan paraffin longitudinal yang sudah didekalsifikasi: Hematoxylin dan Eosin.
Penelitian yang dilakukan oleh Von Bohl dkk (2004) mengamati perubahan pada ligamen periodontal setelah pemberian kekuatan ortodonti. Hasilnya adalah terdapat zona hyalinisasi pada sisi penekanan, terutama berlokasi pada daerah penekanan, sementara didaerah lain terdapat jaringan nekrotik. Disimpulkan bahwa hyalinisasi menghambat pergerakan gigi tetapi tidak berkaitan dengan besarnya kekuatan (Von Bohl M, Maltha J, Von den Hoff H dan Kuijpers-Jagtman, 2004).
Gambar 2.3 (A). Photomicrograph menunjukkan ada stretched fibers pada ligamen periodonsium dari premolar kedua pada sisi penarikan setelah daya 25cN diberikan setelah 24 jam (HE).B; tulang; PDL, ligamen periodontal, dan T:gigi. (B) A. Photomicrograph menunjukkan ligamen periodonsium dari premolar kedua pada sisi penekanan setelah daya 25cN diberikan setelah 24 jam (HE).B; tulang; PDL, ligamen periodontal, dan T:gigi.
Akibat pergerakan gigi secara ortodonti juga memicu peningkatan aktivitas epithelial rest of malassez yang ditemukan disekitar permukaan akar dari ligamen periodontal, dimana sel ini adalah sisa dari pembungkus dari akar Hertwigs. Setelah fragmentasi dari permukaan akar, sel ini kemudian menjadi bagian dari ligamen periodonsium. Pada penelitian ini ditemukan bahwa aktivitas yang konsisten dari sel ini untuk pertukaran kolagen yang meningkat selama pergerakan gigi secara ortodonti (Meikle M.C, 2006).
Gambar 2.4 Gambaran Photomicrograph menunjukkan adanya penyempitan pada ligamen periodontal pada daerah penekanan.
Gambar 2.5 Gambaran Photomicrograph menunjukkan kelompok cluster dari epitel rest (tanda panah) pada sisi penekanan dari ligamen periodontal didekat akar pada kelompok experimental 18 jam; H; Hyalinisasi (Meikle M.C, 2006).
2.2 Mediator Inflamasi Pada Pergerakan Gigi Secara Ortodonti
Transduksi dari kekuatan mekanis kepada sel memicu respon biologis sebagai inflamasi yang fisiologis karena dimediasi oleh berbagai sitokin inflammatori dan tidak mencerminkan kondisi yang patologis. Hal ini berbeda dengan respon inflamasi kronis, yang secara tetap merangsang inflamasi yang berkepanjangan dan memberikan hasil kerusakan jaringan ikat, hasil dari mediator inflamasi setelah aplikasi kekuatan bersifat sementara dan penting untuk pergerakan secara ortodonti.
Respon jaringan ikat ini pada permulaan mempengaruhi perubahan vaskular, diikuti dengan sintesis prostaglandin, sitokin, dan growth factors (Krishnan V dan Daviddovitch Z, 2009).
Penelitian in Vitro
(distimulasi oleh tekanan mekanis) Penelitian in Vivo Prostaglandin E2 (PGE2)
cAMP IL-1β IL-6
RANKL MMP-1,2
Prostaglandin E2 (PGE2) cAMP, cGMP
IL-1α IL-6 TNF- α RANKL
MMP-1,2,3,8,9,dan 13 CGRP dan SP
Tabel 2.1 Faktor inflammatori dari ligamen Periodontal sebagai respon terhadap pergerakan gigi secara ortodonti (Hennemen S, Von de Hoff JW dan Maltha JC, 2008).
Peningkatan dilatasi pembuluh darah dan permeabilitas merupakan komponen yang utama dalam proses inflamasi menyebabkan terjadinya inflamasi neurogenik yang mengaktifkan mediator-mediator inflamasi seperti CGRP, SSP, Bradykinin.
Migrasi dan khemotaksis dari leukosit yang diekstravasi dari lumen pembuluh darah merupakan proses yang penting dalam remodeling tulang. Setiap penghambatan dari leukotriene atau sintesa prostaglandin akan menghambat inflamasi dan remodeling tulang. Monosit,limfosit, dan sel mast telah terlihat untuk menunjukkan reseptor neuropeptide pada permukaan sel dan oleh karena itu diyakini bahwa CGRP dan SSP
memiliki pengaruh langsung terhadap proses inflamasi (Krishnan V, dan Daviddovitah Z, 2009).
2.3 Peranan Sel Mast Pada Proses Inflamasi
Sel mast pertama kali ditemukan oleh Paul Ehrlich pada disertasi doktoralnya pada tahun 1878 dengan dasar keunikan karakteristik pewarnaannya dan granul- granul yang besar. Bentuk granul-granul yang besar ini menimbulkan suatu kesalahpahaman dari Ehrlich bawah sel mast ada untuk memberi nutrisi jaringan disekitarnya, dan diberi nama dengan bahasa Jerman Mastzellen yang berasal dari bahasa Yunani adalah masto berarti I feed atau memberi makanan karena sel ini kaya akan granul sitoplasma. Saat ini sel mast disepakati sebagai bagian dari sistim imunitas tubuh (Ribatti D dan Crivellato E, 2011, Rivera J dan Gilfillan, 2006).
Sel mast berasal dari sumsum tulang dan memasuki sirkulasi dalam bentuk yang belum matang. Sekali berada dalam posisi yang tetap pada jaringan, sel mast akan menjadi matang, sehingga akan membentuk karakteristik yang khusus untuk jaringan tersebut. Ada dua tipe utama jaringan sel mast, yang pertama yang ditemukan di jaringan ikat dan yang ditemukan di jaringan mukosa. Sel mast terutama berada pada mukosa pada paru-paru, saluran pencernaan, rongga mulut, hidung dan mata (Ribatti D dan Crivellato E, 2011).
Gambar 2.6 Sel mast yang berupa granul-granul
Gambar 2.7 Komponen respon inflamatori akut dan kronis
Weissler et al (2008) menyatakan penelitian-penelitian yang telah dilakukan menemukan granul sel mast mengandung agen lain selain histamin (seperti heparin, protease, chondroitin sulfat dan peptid dan kemampuannya secara selektif untuk menghasilkan dan melepaskan sitokin, khemokin, faktor pertumbuhan dan mediator lemak (prostaglandin dan leukotrien) telah membawa banyak peneliti meyakini sel mast berperan pada berbagai repson biologis, bukan hanya terhadap reaksi inflamasi akibat alergi yang dipicu oleh Ig-E (Weissler A, Yoseph A, Mekori dan Mor A, 2008).
Sel mast merupakan sel yang sangat penting kehadirannya pada proses inflamasi yang segera. Sel mast menghasilkan receptor untuk komponen complement (C3a dan C5a) sama seperti reseptor untuk bagian FC dari molekul antibodi immunoglobulin E (IgE) dan immunoglobulin G (IgG). Sel mast juga dapat menunjukkan sebagai receptor. Receptor ini memungkinkan sistim imunitas inang untuk beradaptasi (contohnya, mengekspresikan kompleks histokompatibilitas utama; MHC). Proses adaptasi ini merupakan proses yang transitory. Stimulasi dari receptor ini dapat memberikan hasil dengan aktivasi dan sekresi dari substansi
vasoaktif yang akan meningkatkan permeabilitas vaskular dan dilatasi, yang merupakan tanda penting dari anafilaksis. Gambaran sel mast berupa granul sitoplasmik yang menonjol, yang disebut juga sebagai lysosome, mengandung mediator inflamasi seperti histamin, faktor khemotaksiseosinophil, faktor khemotaksis neutrophil dan heparin. Sel mast dapat mensintesa mediator inflamasi lainnya seperti substansi yang bekerja secara lambat dari anafilaksis (SRS-A), Tumor Necrosis Factor alpha (TNF-α), interleukin-6 (IL-6) dan leukotriene C4 (Ribatti D dan Crivellato E, 2011).
Gambar 2.8 Sel mast dapat diaktifasi untuk melepaskan produk de novo (Rivera J dan Gilfillan A.M, 2006).
Rekrutment dan aktifasi monosit dan makrofag
Migrasi dan aktifasi sel dendrit
Rekrutment dan aktifasi Sel T Rekrutment dan aktifasiNeutrofil, basofil dan eosinofil Pagositosis dan aktifitas antimikrobial Efek pada sel epitel Degradasi dari mediator toksik endogen Degradasi dari komponen racun pada ular
Gambar 2.9 Potongan tipis menunjukkan tiga sel mast yang diisolasi dari kavitas peritoneal tikus dan diberi pewarnaan toluidine blue. Beberapa granul mekromatik sitoplasma juga dapat dilihat (pembesaran 1000 x)-(Ribatti D dan Crivellato E, 2011).
Carranza (2006) pada proses alamiah inflamasi biasanya dimulai sebelum munculnya irritant, dengan migrasi transendothelial dari leukosit, terutama sel mast.
Sel mast merupakan sel yang paling efektif untuk memperingatkan endothelium akan adanya masalah lokal. Interaksi sel mast dengan sistim vaskular menuju ke erythema dan edema, yang merupakan dua dari lima tanda utama inflamasi. Sel mast juga memberikan peringatan pada sel endhotelial untuk merekrut leukosit inflamatori.
Leukosit inflamatori bekerja secara aktif pada fagositosis, pembentukan antigen, respon imun spesifik, dan remodeling jaringan. Pada area yang terinfiltrasi akan mengalami kehilangan fungsi (lima tanda utama dari inflamasi) sebagai efek samping dari fokus yang intens untuk memecahkan masalah dan remodeling jaringan. Juga didapat gambaran metabolit komplemen, iC3b, C3a dan C5a. Molekul ini penting yang akan memungkinkan sistim imunitas untuk melihat substansi yang tidak memiliki receptor. TNF-α, tumor nekrosis faktor alpha, IL-8(interleukin 8), SRS-A (Slow Reacting Substance of Anaphylaxis)(Gambar 10)- (Newman, Takei, Klokketold dan Carranza, 2007).
Gambar 2.10 Gambaran perjalanan inflamasi yang dimulai sebelum irritant muncul, dengan migrasi transendothelial dari leukosit, terutama sel mast (Newman, Takei, Klokketold dan Carranza, 2007).
Gambar 2.11 Sel utama dari sistim imunitas berasal dari lymphoid dan lengan myeloid dari sistim hermatopoietik (Newman, Takei,
Klokketold dan Carranza, 2007).
Perubahan pada sel mast diketahui sebagai salah satu representasi tahapan awal dari proses inflamasi melalui eskresi dari mediator kimia dan enzim yang mempengaruhi proses inflamasi. Sel mast mengandung beberapa asam mukopolisakarida (seperti heparin), beberapa amino, histamin dan serotonin dan beberapa macam enzym. Agen biologis yang aktif ini tersimpan didalam granul intraseluler. Dalam proses mengidentifikasi sel mast adalah dengan menggunakan proses pewarnaan metakromatik dengan toluidine blue.
2.4 Penggunaan Separator Dalam Ortodonti
Penggunaan separator didalam bidang ilmu ortodonti telah dikenal secara luas dan telah dipergunakan sejak waktu yang lama. Pemakaian separator digunakan untuk mempersiapkan ruangan antara gigi sebelum pemasangan molar band, dimana pada pasien, kontak gigi yang satu dengan gigi yang akan dipasang berupa kontak yang sangat rapat. Jika ruangan yang tersedia belum cukup, apabila pemasangan molar band tetap dilakukan, maka molar band akan cenderung terdistorsi. Oleh karena itu gigi haruslah diseparasi untuk untuk memisahkan kontak interdental yang rapat (Foster T.D, 1997 dan Grist F, 2010).
Secara klinis Phinney dan Hallstead (2004) menyatakan pemakaian separator dibutuhkan untuk menciptakan ruang yang cukup antara gigi beberapa hari sebelum dilakukan pemasangan molar band. Durasi penempatan separator ini sendiri menurut Peter Loh (2003) membutuhkan waktu 2-3 hari, sedangkan Proffit (2000) berpendapat sebaiknya pemakaian separator tidak digunakan lebih dari 2 minggu.
Williams (2000) menyatakan lamanya penempatan separator diantara kontak kedua gigi selama kira-kira 7 hari (Bhalajhi S.I, 1997, Loh P.A, 2004, Proffit W.R, 2007).
Ada berbagai macam tipe separator: yakni brass wire, elastic separator, steel spring, dan dumbell separator. Masing-masing separator ini dikembangkan memiliki berbagai macam karakteristik dan teknik pemasangan yang khusus (Grist F, 2011 dan Loh P.A, 2004).
Gambar 2.12 Elastic separator tipe ring
Gambar 2.13 Separator tipe steel ring
Pergerakan gigi secara ortodonti akan menimbulkan suatu respon fisiologis, dengan munculnya reaksi inflamasi. Mengingat peranan penting sel mast pada proses inflamasi, dimana terdapat perubahan jumlah sel mast sebagai suatu responsnya, maka perlu dilakukan penelitian perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal akibat pergerakan gigi secara ortodonti dengan menggunakan elastic separator &
steel spring.
2.5 Kelinci Sebagai Hewan Coba Penelitian
Penelitian-penelitian biologis dan kedokteran memerlukan hewan percobaan yang benar sehat. Penggunaan kelinci laboratorium atau dalam bahasa latin disebut NESOLAGUS NETSCHERI dalam hewan coba pada penelitian bidang ilmu kedokteran telah dilakukan hampir sejak satu abad lamanya. Pertama kali digunakan
oleh Robinson pada tahun 1877 dan tahun 1893. Kelinci laboratorium ini memiliki banyak keuntungan diantaranya lebih tahan terhadap perubahan tempat akibat karantina, tidak memperlihatkan perkawinan musiman, dan pemberian jenis makanan yang sangat mudah . Ada dua sifat yang membedakan kelinci dari hewan percobaan lain yaitu bahwa kelinci tidak dapat muntah karena struktur anatomi yang tidak lazim ditempat esophagus bermuara kedalam lambung, dan kelinci tidak mempunyai kantung empedu. Untuk penelitian kedokteran gigi, kelinci sebagai hewan coba memiliki keunggulan besarnya gigi geligi, sehingga pemberian tindakan medis menjadi jauh lebih aplikatif.
Gambar 2.14. Gambaran gigi geligi kelinci dengan total 16 gigi (rahang atas dan rahang bawah,2 gigi insisivus, 6 gigi molar).
2.6 Kerangka Teori
Daya yang dilepas piranti ortodonti
Tekanan diaplikasikan ke mahkota gigi
Tekanan diteruskan melalui akar gigi ke ligamen periodontal dan tulang alveolar
Aliran darah pada sisi tekanan ↓
Aliran darah pada sisi tarikan ↑ Teori tekanan-tarikan
Pelepasan mediator kimia:
Perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal
Aktivasi dari sel-sel:
- Fibroblas - Osteoblas - Osteoklas
- undifferentiates cells
Remodelling tulang alveolar
Pergerakan gigi
2.7Kerangka Konsep
2.8 Hipotesis
a. Ada perbedaan jumlah sel mast pada ligamen periodontal akibat pemberian kekuatan secara ortodonti melalui elastic separator.
b. Ada perbedaan perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal dengan pemberian kekuatan secara ortodonti steel spring.
c. Ada perbedaan perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal dengan pemberian kekuatan secara ortodonti antara elastic separator dan steel spring berdasarkan waktu 3, 5, dan 7 hari.
Elastik separator dan steel spring
-Waktu pemberian separator (0, 3,5,7 Hari) - Ketebalan separator
Pergerakan gigi secara ortodonti
Reaksi inflamasi pada ligamen periodontal
Perbedaan jumlah sel mast
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Jenis dan Desain Penelitian
- Rancangan penelitian ini berbentuk: eksperimental laboratoris murni untuk mengetahui perubahan jumlah sel mast pada ligamen periodontal akibat pergerakan gigi secara ortodonti dengan pemakaian separator elastik dan steel spring.
- Desain penelitian: rancangan faktorial.
3.2 Lokasi dan Waktu Penelitian
- Penelitian dan perlakuan hewan coba ini dilakukan di Laboratorium Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan.
- Proses pewarnaan dilakukan di Laboratorium Anatomi Fakultas Kedokteran Universitas Sumatera Utara, Medan.
- Waktu penelitian dimulai dari bulan Desember 2011 sampai dengan Juni 2012.
3.3 Populasi dan Sampel Penelitian 3.3.1 Populasi Penelitian
Bahan biologis yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah kelinci jantan dengan umur rata-rata 4-5 bulan dengan berat badan 1,8-2 kg.
3.3.2 Sampel Penelitian
Penentuan besar sampel penelitian minimal diambil dengan menggunakan rumus Federer yakni:
(t-1) (n-1) ≥ 15
Keterangan:
N= ulangan t = perlakuan
Pada penelitian ini terdapat dua kelompok sampel, maka t=5 dan jumlah sampel (r) tiap kelompok dapat ditentukan sebagai berikut:
(5-1) (n-1) ≥ 15 4n-4 ≥ 15 4n ≥ 15+4 4n ≥ 19 n ≥ 19/4 n ≥ 4,6 n ≥ 5
Dari hasil perhitungan diatas, jumlah sampel minimal untuk tiap kelompok adalah 5 sampel, maka jumlah sampel untuk empat kelompok adalah 25 sampel.
3.3.3 Kriteria Inklusi
Kelinci dengan berat 1,8- 2 kg yang sehat.
3.3.4 Kriteria Eksklusi
Separator elastik dan steel spring yang lepas pada gigi kelinci, kelinci yang sakit atau mati.
3.4 Variabel dan Definisi Operasional
3.4.1 Variabel Bebas
- Tekanan mekanis dari elastic separator dan steel spring.
- Waktu pemakaian separator elastik dan steel spring pada hari 3, 5, dan 7 hari.
3.4.2Variabel Terikat
Jumlah sel mast pada ligamen periodontal sebelum aplikasi elastic separator dan steel spring pada hari ke 0, 3, 5,dan hari ke 7.
VARIABEL BEBAS - Tekanan mekanis dari elastik separator dan steel spring.
- Waktu pemakaian separator elasrik dan steel spring pada hari 3,5, dan 7.
VARIABELTERIKAT Jumlah sel mast pada ligamen periodontal sebelum dan sesudah aplikasi elastik separator dan steel spring pada hari ke 3, 5, dan hari ke 7.
-
VARIABEL TERKENDALI - Kelinci jantan dengan berat 1,8- 2 kilogram.
- -Level of force (diameter dan ketebalan elastik separator dan steel spring).
- Jenis separator yang dipakai adalah tipe Blue Regular 400-355 bentuk ring dari ortho organizer.
- Steel spring (TP orthodontics) dengan ukuran kawat 0.018
- Waktu pengambilan spesimen (3,5,7 hari).
- Sterilisasi alat, bahan, dan media.
- Ketrampilan peneliti .
- Pewarnaan dengan toluidine blue.
VARIABEL TAK TERKENDALI - Kesehatan kelinci jantan selama pemakaian elastik separator dan steel spring.
- Lepasnya elastik separator dan steel spring selama penelitian - Respon kelinci jantan paska pemasangan separator elastik dan steel spring.
3.4.3 Variabel Terkendali
- Jenis kelinci jantan dengan berat 1,8- 2 kilogram.
- Usia kelinci jantan 4-5 bulan
- Level of force (diameter dan ketebalan elastic separator dan steel spring).
Jenis separator yang dipakai adalah tipe blue regular 400-355 bentuk ring dari ortho organizer, sedangkan steel spring (TP orthodontics) dengan ukuran kawat 0.018”.
- Waktu pengambilan spesimen 0 (2 jam), 3, 5, dan 7 hari).
- Sterilisasi alat, bahan, dan penelitian.
- Keterampilan peneliti.
- Pewarnaan dengan toluidine blue.
- Metode pemotongan.
- Suhu dan kelembaban ruangan.
- Makanan kelinci dalam bentuk wortel dan sayur.
3.4.4 Variabel Tak Terkendali
-Faktor stress pada kelinci jantan akibat pemasangan separator yang bisa menimbulkan resiko kematian.
- Reaksi kelinci paska pengaplikasian separator elastik dan steel spring.
- Lepasnya elastic separator dan steel spring selama penelitian.
Definisi operasional, cara, hasil, dan alat ukur dari masing-masing variabel penelitian dapat dijelaskan pada Tabel 1.
No. Variabel Definisi Operasional Cara Ukur Hasil Ukur
Alat Ukur 1. Variabel
Tak
tergantung:
a. Tekanan mekanis dari elastic
Pergerakan gigi pada rongga mulut dengan aplikasi daya ortodonti
sesuai aturan pabrik
nominal
No. Variabel Definisi Operasional Cara Ukur Hasil Ukur
Alat Ukur separator
dan steel spring
b. Waktu aplikasi elastic separator dan steel spring
ditunjukkan dengan perubahan remodeling pada gigi dan jaringan pendukungnya. Tipe pergerakan gigi ini tanda-tanda yang unik dengan adanya daerah penekanan dan tarikan pada ligamen
periodontal. Fenomena ini dijelaskan melalui teori yang disebut
dengan teori tekanan dan tarikan (pressure tension theory) dan dianggap sebagai suatu
mekanisme utama yang bertanggung jawab terhadap pergerakan gigi secara ortodonti.
Aplikasi elastik dan steel spring merupakan simulasi pergerakan gigi secara ortodonti.
diukur berdasarkan hari ke 3,5 dan 7
nominal
2. Variabel tergantung Jumlah sel mast pada ligamen
Sel mast adalah komponen inflamatori selular yang ditemukan
proses pewarnaan metakromatik
ratio mikrosko p cahaya
No. Variabel Definisi Operasional Cara Ukur Hasil Ukur
Alat Ukur periodontal
sebelum dan sesudah aplikasi elastic separator&
steel spring pada hari ke 3, ke 5,hari ke 7
disekitar pembuluh darah disekitar ligamen yang mengatur respon imun host. Perubahan pada sel mast diketahui sebagai salah satu representasi tahapan awal dari proses
inflamasi melalui eskresi dari mediator kimia dan enzim yang
mempengaruhi proses inflamasi. Sedangkan inflamasi secara fisiologis merupakan tanda adanya pergerakan gigi secara ortodonti
dengan toluidine blue untuk
menghitung perbedaan jumlah sel mast sebelum dan sesudah aplikasi separator pada hari ke 3,5 &
7.
Tabel 3.1 Definisi operasional, cara, hasil, dan alat ukur variabel.
3.5 Metode Pengumpulan Data 3.5.1 Pemeliharaan Hewan Coba
Gambar 3.1 Kelinci jantan dalam penelitian
Hewan ditempatkan selama satu minggu di dalam kandang yang berukuran 1,5 x1 m (Gambar 8). Cahaya ruangan dikontrol persis 12 jam terang dan 12 jam gelap sedangkan suhu dan kelembaban ruangan dibiarkan berada pada kisaran konstan 24°C. Mereka diberi makanan sayuran dan wortel setiap hari. Air minum segar diberikan setiap hari. Pada kelompok pertama tidak diberi tindakan, disebut kelompok normal. Kelompok kedua diberi anastesi IP dengan 0,7 ml Ketamin HCL/BB, kekuatan mekanik dan kelompok ketiga diberi diberi anastesi IP dengan 0,7 ml Ketamin HCL/BB, kekuatan mekanik Ethical Clearance diperoleh dari Komite Etik Penelitian Hewan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.5.2 Perlakuan Penelitian
Penelitian ini terdiri atas lima kelompok perlakuan, yaitu :
1. Kelompok I = terdiri dari 5 ekor kelinci jantan dimana tidak diberi perlakuan apapun kelompok kontrol, langsung dilakukan diseksi rahang, dan pengambilan spesimen.
2. Kelompok II : hari pertama terdiri dari 5 ekor kelinci jantan dengan molar mandibula kanan dipasang elastic dan molar mandibula kiri dipasang steel spring, kemudian pada hari pertama dilakukan diseksi rahang, dan pengambilan spesimen.
3. Kelompok III : hari ketiga terdiri dari 5 ekor kelinci jantan dengan molar mandibula kanan dipasang elastic dan molar mandibula kiri dipasang steel spring, kemudian pada hari ketiga dilakukan diseksi rahang, dan pengambilan spesimen.
4. Kelompok IV: hari kelima terdiri dari 5 ekor kelinci jantan dengan molar mandibula kanan dipasang elastic dan molar mandibula kiri dipasang separator steel spring, kemudian pada hari kelima dilakukan diseksi rahang, dan pengambilan specimen.
5. Kelompok V: hari ketujuh terdiri dari 5 ekor kelinci jantan dengan molar mandibula kanan dipasang elastic dan molar mandibula kiri dipasang steel spring, kemudian pada hari ketujuh dilakukan diseksi rahang, dan pengambilan spesimen.
Perlakuan Penelitian:
- Kavitas oral didisinfeksi dengan mengoleskan iodine dan permukaan oklusal gigi molar maksila dan mandibula dibersihkan dengan dental eksplorer.
Gambar 3.2. Aplikasi elastik ortodontik (dengan ketebalan 0.25 mm) pada regio interproksimal (pada bagian mesial molar pertama) di regio rahang bawah sebelah kanan.
Gambar 3.3. Aplikasi steel spring separator pada regio interproksimal (pada bagian mesial molar pertama kiri rahang bawah): pada kelompok hari 0 hari,3 hari,5 hari,7 hari (dengan masing-masing pengulangan pada 5 ekor kelinci untuk setiap kelompok).
3.5.3 Persiapan Spesimen
- Pengambilan spesimen dilakukan dengan melakukan diseksi pada tulang pada regio mandibula dengan segera, kemudian didekalsifikasi kedalam asam formik (1 minggu) direkatkan kedalam blok paraffin.
Gambar 3.4. Pemotongan mesio distal dilakukan pada setiap bagian dengan ketebalan 7µm.
3.5.4 Persiapan Pewarnaan dengan Toluidine Blue
- Setiap bagian diberi pewarnaan dengan toluidine blue untuk mendeteksi adanya sel mast.
- Pemeriksaan histologis memberi perhatian kepada septum interradikular dari akar lingual pada molar pertama bawah kanan dan kiri.
- Sel mast dihitung pada area yang sudah ditentukan pada ligaman periodontal dari septum interradikular kedalam lima bagian untuk setiap spesimen. Bagian distal ligamen periodontal dari septum interradikular dari molar pertama sebagai sisi penekanan, dan bagian mesial adalah sisi penarikan.
- Kriteria untuk identifikasi sel mast adalah dengan pewarnaan metakromatik dengan toluidine blue. Kemudian dilakukan pengamatan dengan mikroskop cahaya.
Pengukuran jumlah rata-rata sel mast yang diberi pewarnaan dengan tolouidine blue kemudian diukur.
3.6 Metode Pengukuran 3.6.1 Alat Penelitian
- Bur tulang untuk pengambilan spesimen.
- Elastic plier alat untuk mengaplikasikan elastik diantara kedua gigi - Tiga Serangkai (kaca mulut, pinset,sonde).
-Mikrotom Reichert Jung Seri 2030.
- Surgery scissors.
- Scalpel dan blade.
- Loop pembesar.
- Needle holder.
- Kuas kecil (camel’s hair brush).
Gambar 3.5. Mikrotom Reichert Jung Seri 2030
3.6.2 Bahan Penelitian
- Kelinci jantan dengan berat 1,8- 2 kilogramusia 4-5 bulan.
- Anestesi ketamin HCl (ketalar) 10 ml– Pfizer
- Elastic separator ortodonti dengan ketebalan 0,25 mm (orto organizer) - Asam formik 5% (deklasifikasi)
- Steel spring.
- Toluidine blue (tolonium chloride) - Blok parrafin
Gambar 3.6. Anestesi Ketamin HCL
.
Gambar 3.7. Struktur kimia toluidine blue
Gambar 3.8. Blok Paraffin
3.7 Analisa Data
Semua data dipresentasikan dalam bentuk Rerata ± simpangan baku (rata–rata SD). Dilakukan uji normalitas dan homogenitas data. Data terdistribusi normal dan homogen diuji dengan Wilcoxon Signed Rank Test.
Jika data tidak terdistribusi dengan normal dan atau tidak homogen, maka akan dilakukan transformasi data. Kemudian diuji lagi normalitas dan homogenitas data.
Apabila data masih tidak normal distribusinya atau tidak homogen maka diuji dengan uji Kruskal-Wallis. Untuk melihat perbedaan antar kelompok kontrol dan kelompok perlakuan menggunakan uji Mann Whitney. Semua analisa data dilakukan dengan menggunakan SPSS dalam penelitian ini.
Analisa Wilcoxon Signed Rank Test untuk mengetahui perbedaan jumlah sel mast pada ligamen periodontal akibat pemberian kekuatan secara ortodonti antara elastic separator dan steel spring pada hari ke 3, 5 dan ke 7.
BAB 4
HASIL PENELITIAN
Pada penelitian ini sampel yang digunakan adalah kelinci jantan dengan usia 4- 5 bulan dengan berat badan 1,8-2 kg yang dibagi atas 5 kelompok (Kelompok kontrol, kelompok 0 hari, kelompok 3 hari, kelompok 5, kelompok 7) .
A B
C D
Gambar 4.1. Sel mast yang diwarnai dengan toluidine blue (400x) pada beberapa kelompok perlakuan (tanda panah) A. Kelompok kontrol B. Kelompok hari 0 C.
Kelompok Hari 3 D. Kelompok hari 5 E. Kelompok hari 7.
Hasil yang didapatkan dari penelitian ini adalah dengan pemberian daya ortodonti pada hewan coba terdapat perbedaan jumlah sel mast yang menurun dibandingkan jumlah sel mast pada kelompok kontrol, dimana pada kelompok kontrol pada steel spring jumlah rata-ratanya 2,92 kemudian paska pemberian daya ortodonti turun menjadi 2,64 pada hari 1 (2 jam paska aplikasi steel spring). Dengan perbandingan pada kelompok hewan coba pada hari ke 3 sel mast menjadi rata-rata 2,88. Hasil pengamatan kemudian menunjukkan ada kenaikan secara bertahap pada kelompok hari ke 5 dimana sel mast menjadi rata-rata 3,08 dan pada kelompok hari ke 7 menjadi 3,12.
Dengan aplikasi pemberian daya ortodonti pada kelompok hewan coba dengan menggunakan elastik juga ditemukan adanya penurunan yang jelas pada kelompok kontrol ke kelompok 0 hari (2 jam paska aplikasi elastic separator).
Tabel 4. Hasil pengamatan jumlah sel mast setelah pemberian daya ortodonti dengan elastik dan steel spring pada kelompok hewan coba pada kelompok hari kontrol, hari 0, 3, 5,dan 7.
Steel Spring Elastic Separator SD SD
Kontrol 2.92 3.00 0.81 1.04
0 hari (2 jam) 2.64 2.36 0.86 0.81
3 hari 2.88 2.76 0.78 0.88
5 hari 3.08 2.84 0.91 0.85
7 hari 3.12 3.08 0.67 0.76
Gambar 4.2. Grafik perubahan jumlah sel mast akibat pemberian daya ortodonti melalui steel spring dan elastic separator.
Pergerakan gigi dengan menggunakan steel spring yang dilihat dengan menggunakan marker sel mast, menunjukkan adanya penurunan jumlah sel mast pada waktu pemberian daya sesudah hari ke pertama sampai menuju hari ke 3, kemudian meningkat pada hari ke 5 dan stabil pada hari ke 7. Dengan stabilnya jumlah sel mast menunjukkan hasil pergerakan gigi yang diinginkan.
- Pergerakan gigi dengan menggunakan elastik yang dilihat dengan menggunakan marker sel mast, menunjukkan adanya penurunan jumlah sel mast yang lebih banyak pada waktu pemberian daya sesudah hari ke pertama sampai menuju hari ke 3 dibandingkan steel spring, kemudian akan meningkat secara bertahap pada hari ke 5 dan ke 7.
- Pergerakan steel spring dan elastik pada hari ke 7 memperlihatkan jumlah sel mast yang tidak berbeda secara signifikan. Perbedaan hanya terdapat pada kecepatan pergerakan saja yaitu diantara hari ke 3 dan ke 5, dan akan mencapai hasil jumlah sel mast yang sama pada hari ke 7 .
