Skip to main page content
U.S. flag

An official website of the United States government

Dot gov

The .gov means it’s official.
Federal government websites often end in .gov or .mil. Before sharing sensitive information, make sure you’re on a federal government site.

Https

The site is secure.
The https:// ensures that you are connecting to the official website and that any information you provide is encrypted and transmitted securely.

Access keys NCBI Homepage MyNCBI Homepage Main Content Main Navigation
. 2025 Jan 2.
doi: 10.1007/s00056-024-00567-6. Online ahead of print.

Methylphenidate-effects on orthodontic tooth movement, orthodontically induced and nonorthodontic root resorption? : A micro-computed tomography and immunohistochemical analysis

Burak Akce  1 , Gulay Dumanli Gok  2 , Sibel Demirci Delipinar  3 , Islim Kaleler  4
Affiliations

Methylphenidate-effects on orthodontic tooth movement, orthodontically induced and nonorthodontic root resorption? : A micro-computed tomography and immunohistochemical analysis

Burak Akce et al. J Orofac Orthop. .

Abstract
in English, German

Purpose: The aim of this study was to examine the effect of methylphenidate, prescribed for individuals with attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), on orthodontic tooth movement (OTM) and root resorption.

Methods: In all, 30 rats were divided into (1) control (C), (2) constant (MCD), and (3) increasing dose of methylphenidate (MID) groups and 2 subgroups for each of them (nonorthodontic (30 days)/orthodontic (44 days)). After receiving saline or methylphenidate for 30 days, rats in the nonorthodontic groups were euthanized (n = 5/group). Subsequently, 50 g of orthodontic force was applied to the remaining rats' first molars for 14 days (orthodontic groups). Quantitative micro-computed tomography (micro-CT) and immunohistochemical analyses were conducted. For statistical analyses Kruskal-Wallis and Dunnet tests were applied with a significance set at p < 0.05.

Results: Micro-CT analysis demonstrated a statistically significant increase in tooth displacement with higher doses of methylphenidate compared to control and lower-dose groups, though no significant difference was detected between MID-44 and MCD-44 groups. Orthodontic force led to a significant increase in root resorption, peaking in the coronal region and diminishing toward the apex. The highest amount of resorption was observed in the MID groups, with a significant difference between nonorthodontic MID-30 and C‑30 groups. No significant changes in bone parameters were noted in the tension zone, but numerical reductions in trabecular thickness (Tb.Th), bone volume fraction (BV/TV), and bone mineral density (BMD) were observed. In nonorthodontic cohorts, VEGF and RANK levels were significantly elevated in the MID-30 group, along with increased TRAP expression, indicating bone resorption. Orthodontic cohorts exhibited a significant increase in RANK- and TRAP-positive cells with methylphenidate administration. Reductions in OPG and elevations in RANK, RANKL, VEGF, and TRAP were noted, primarily between orthodontic and nonorthodontic groups.

Conclusion: The present rat model suggests a weak potential for methylphenidate to increase root resorption. However, increased doses of methylphenidate accelerated OTM.

Zusammenfassung: ZIEL: Das Ziel dieser Studie war es, die Wirkung von bei Aufmerksamkeitsdefizit-Hyperaktivitätsstörung (ADHS) verordnetem Methylphenidat auf die kieferorthopädische Zahnbewegung (OTM) und die Wurzelresorption zu untersuchen.

Methoden: 30 Ratten wurden in eine (1) Kontrollgruppe (C) sowie in (2) eine Gruppe mit konstanter (MCD) und mit (3) ansteigender Dosis (MID) Methylphenidat eingeteilt, mit jeweils 2 Untergruppen (nichtkieferorthopädisch [30]/ kieferorthopädisch[44]). Nach einer 30-tägigen Verabreichung von NaCL-Lösung oder Methylphenidat wurden die Ratten in den nichtkieferorthopädischen Gruppen euthanasiert (n = 5/Gruppe). Anschließend wurde bei den verbleibenden Ratten für 14 Tage eine kieferorthopädische Kraft von 50 g auf die ersten Molaren angewendet (kieferorthopädische Gruppen). Quantitative Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) und immunhistochemische Analysen wurden durchgeführt. Für die statistischen Analysen wurden der Kruskal-Wallis- und der Dunnett-Test angewendet, die Signifikanz wurde auf p < 0,05 festgelegt.

Ergebnisse: Die Mikro-CT-Analyse zeigte eine statistisch signifikante Zunahme der Zahnverschiebung bei höheren Methylphenidat-Dosen im Vergleich zu den Kontroll- und Niedrigdosis-Gruppen, jedoch wurde kein signifikanter Unterschied zwischen den Gruppen MID-44 und MCD-44 festgestellt. Die kieferorthopädische Kraft führte zu einer signifikanten Zunahme der Wurzelresorption, die im koronalen Bereich am höchsten war und zur Wurzelspitze hin abnahm. Die größte Menge an Resorption wurde in den MID-Gruppen beobachtet, mit einem signifikanten Unterschied zwischen den nichtkieferorthopädischen MID-30- und C‑30-Gruppen. Es wurden keine signifikanten Veränderungen der Knochenparameter in der Zugzone festgestellt, jedoch numerische Reduktionen in der Trabekeldicke (Tb.Th), dem Knochenvolumenanteil (BV/TV) und der Knochenmineraldichte (BMD). In den nichtkieferorthopädischen Gruppen waren die VEGF- und RANK-Spiegel in der MID-30-Gruppe signifikant erhöht, begleitet von einer erhöhten TRAP-Expression, was auf eine Knochenresorption hinweist. In den kieferorthopädischen Gruppen zeigte die Verabreichung von Methylphenidat einen signifikanten Anstieg von RANK- und TRAP-positiven Zellen. Reduzierungen in OPG und Erhöhungen in RANK, RANKL, VEGF und TRAP wurden festgestellt, hauptsächlich zwischen kieferorthopädischen und nichtkieferorthopädischen Gruppen.

Fazit: Das vorliegende Rattenmodell deutet auf ein geringes Potenzial von Methylphenidat hin, die Wurzelresorption zu erhöhen. Höhere Dosen von Methylphenidat beschleunigten jedoch die kieferorthopädische Zahnbewegung.

Keywords: Bone resorption; Immunohistochemistry; Micro-computed tomography; Musculoskeletal side effects; Root resorption.

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

Declarations. Conflict of interest: B. Akce, G. Dumanli Gok, S. Demirci Delipinar and I. Kaleler declare that they have no competing interests. Ethical standards: The present study was approved by the commission of ethical use of animals at the Istanbul University Experimental Animals Practice and Research Center (2020/34).

Similar articles

See all similar articles

References

    1. Sameshima GT, Iglesias-Linares A (2021) Orthodontic root resorption. J World Fed Orthod 10:135–143. https://doi.org/10.1016/J.EJWF.2021.09.003 - DOI - PubMed
    1. Gok GD, Halicioglu K, Keles A et al (2024) Effects of isotretinoin on tooth movement, orthodontically induced and non-orthodontic root resorption: a micro-CT and study. Orthod Craniofacial Res. https://doi.org/10.1111/OCR.12840 - DOI
    1. Makrygiannakis MA, Kaklamanos EG, Athanasiou AE (2019) Effects of systemic medication on root resorption associated with orthodontic tooth movement: a systematic review of animal studies. Eur J Orthod 41:346–359. https://doi.org/10.1093/ejo/cjy048 - DOI - PubMed
    1. Berquist MD, Fantegrossi WE (2018) Discriminative stimulus effects of psychostimulants. Curr Top Behav Neurosci 39:29–49. https://doi.org/10.1007/7854_2017_5 - DOI - PubMed
    1. Sharma A, Couture J (2014) A review of the pathophysiology, etiology, and treatment of attention-deficit hyperactivity disorder (ADHD). Ann Pharmacother 48:209–225. https://doi.org/10.1177/1060028013510699 - DOI - PubMed

LinkOut - more resources