هدف هذا البروتوكول هو توفير نهج موحد لتقييم كمي سلامة حاجز ظهارة اللثة في الفأر من خلال تطبيق موضعي لديكستران موسوم بالفلورة بأحجام جزيئية مختلفة على سطح اللثة في الجسم الحي، يليه التصوير خارج الجسم الحي باستخدام نظام مجهر فوتوني أحادي.
Method Article
* These authors contributed equally
هدف هذا البروتوكول هو توفير نهج موحد لتقييم كمي سلامة حاجز ظهارة اللثة في الفأر من خلال تطبيق موضعي لديكستران موسوم بالفلورة بأحجام جزيئية مختلفة على سطح اللثة في الجسم الحي، يليه التصوير خارج الجسم الحي باستخدام نظام مجهر فوتوني أحادي.
يعمل حاجز الظهارة اللثية كدفاع أمامي حاسم في المناعة الفموية والتوازن الداخلي. الحاجز الظهاري السليم يمنع فعليا اختراق المواد الضارة من بيئة الفم، بينما يرتبط اضطرابه ارتباطا وثيقا بأمراض حالات مثل التهاب دواعم السن والطحالب الفموية. هنا، أنشأنا طريقة تطبيقية موضعية لتقييم سلامة الحاجز الظهاري اللثوي في الفئران. أولا، تم تطبيق خليط من الديكسترونات الموسومة بالفلورية بأوزان جزيئية مختلفة (40 أو 70 كيلو دالتون) في كربوكسي ميثيل سيلولوز الصوديوم بنسبة 2٪ على سطح اللثة الشفرية في المنطقة الضارية. بعد فترة حضانة مدتها 30 دقيقة، تم تشريح الفك العلوي وتثبيته في حامل مخصص للتصوير الفوري باستخدام نظام مجهر فوتوني واحد. يتيح هذا النهج تصور وقياس الآثار بأحجام مختلفة عبر طبقات الظهارة، مما يوفر قراءة وظيفية لسلامة حاجز الظهارة اللثية قابلة للتطبيق على دراسات التهاب الفم، شفاء الجروح، ونمذجة الأمراض.
يشكل الحاجز الطلائي اللثوي واجهة دفاعية حاسمة في تجويف الفم، حيث يحافظ على سلامة الأنسجة من خلال تنظيم نقل المواد بشكل انتقائي مع منع الغزو الميكروبي1. يتكون هذا الهيكل الديناميكي من ظهارة حرشفية طبقية مترابطة بمجمعات وصلات ضيقة، ويتحكم بدقة في نفاذية الخلايا المحيطة للحدود لتقييد الاختراق غير الانتقائي للكائنات الدقيقة والجزيئات الكبيرة والمذابات2. يمكن أن تؤثر عوامل متعددة على سلامة الحاجز اللثي. تستضيف تجويف الفم ثاني أكثر المجتمعات الميكروبية تنوعا في جسم الإنسان، حيث تستعمر أكثر من 700 نوع من البكتيريا أسطح الأسنان والشقوق اللثوية والمخاط الفموي 3,4. الخلايا الظهارية التي تبطن أنسجة اللثة معرضة باستمرار لهذه البيئة الميكروبية الكثيفة5.
لقد ثبت أن عوامل الضراوة التي تفرزها مسببات أمراض اللثة (مثل Porphyromonas gingivalis)، بما في ذلك الدهون الدهنية، تعطل وظيفة الحاجز الظهاري، مما يؤدي إلى استجابات التهابية في أنسجة اللثة ودفع التقدم المرضي 6,7. الوسطاء الالتهابيون والضغوط الميكانيكية تزيد من تفاقم خلل الحاجز، مما يزيد من قابلية الإصابة بأمراض الفم8. قد تساعد البروبيوتيك الفموي في الوقاية من أمراض اللثة من خلال تعزيز استقرار الحاجز الظهاري اللثوي. ومع ذلك، تبقى التفاعلات البيولوجية بين الكائنات الدقيقة وخلايا الظهارة اللثية في تعديل وظيفة الحاجز غير واضحة إلى حدكبير. لذا، فإن تطوير طرق موثوقة لتقييم وظيفة الحاجز الظهاري أمر بالغ الأهمية.
المجهر المسح بالليزر بفوتون واحد، المعروف بدقته العالية ونظام الكشف الراسخ، أثبت قيمته الخاصة في فحص عينات الأنسجة خارج الجسم الحي 10. تحسن منهجيات التصوير المتقدمة بشكل كبير تقييم خصائص الحواجز اللثية. الطبيعة السطحية للأنسجة اللثية، حيث تقع خلايا الظهارة على بعد حوالي 100 ميكرومتر من السطح، تجعلها مناسبة تماما لمثل هذه الطرق التصويرية. أنشأت أبحاثنا تقنية تقييم خارج الجسم باستخدام دكسترونات موسومة بالفلورية بأوزان جزيئية مختلفة كمتتبعات نفاذية ما بعد الخلية. بالاقتران مع المجهر الليزر الفوتوني الواحد، تتيح هذه الطريقة قياس دقيق لوظيفة حاجز الظهارة اللثية، مما يوفر رؤى حول آليات أمراض اللثة والتدخلات العلاجية المحتملة.
البروتوكول الذي تم وضعه في هذه الدراسة، والذي يجمع بين توصيل التتبع الموضعي القائم على الجل مع التصوير ثلاثي الأبعاد خارج الجسم الحي، تم تحسينه خصيصا لمعالجة التحديات الفريدة لتقييم حاجز الظهارة اللثية. أولا، طرق حقن التتبع الوريدي الحالية (الجدول 1) غير قادرة على تقييم نفاذية المواقع الظهارية الدقيقة المحلية بدقة للعوامل الخارجية11. ثانيا، تتطلب الطرق النسيجة التقليدية إزالة الكالسية والتقسيم، مما يعطل بنية الأنسجة ويتطلب جهدا كبيرا ويستغرق وقتاطويلا 12,13,14. على النقيض من ذلك، يستخدم بروتوكولنا جل عالي اللصق لتحقيق احتفاظ فعال بأجهزة التتبع على السطح المحلي المعقد. علاوة على ذلك، من خلال صورة ثلاثية الأبعاد، يضمن ذلك قياسا دقيقا وغير مدمر لعمق وتوزيع اختراق التتبع داخل الظهارة اللثية، مما يحافظ بالكامل على البنية المكانية للنسيج. وبالتالي، فإن هذه الطريقة مناسبة بشكل خاص لتقييم عالي الدقة في مكانية وزمان لوظيفة حاجز الظهارة اللثية داخل البيئة الفموية المعقدة والمحصورة.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات التجريبية من قبل لجنة أخلاقيات أبحاث الحيوان، مركز علوم الصحة بجامعة بكين، وامتثلت لدليل العناية واستخدام الحيوانات المخبرية (منشور NIH رقم 85-23، معدل 1996). خلال العملية، تم التعامل مع الحيوانات التجريبية بعناية لتقليل ألمها وعدم ارتياحها.
تفاصيل كل خطوة عمل لتقييم نفاذية الجسم في الجسم الحي في ظهارة اللثة للفئران موصوفة أدناه (الشكل 1A). هنا، قدمنا مثالا على اكتشاف وظيفة حاجز الظهارة في كل من نماذج التهاب دواعم السن الناتجة عن الربط ونماذج التهاب دواعم السن للفئران التي تسببها Porphyromonas gingivalis (P. gingivalis). تلقى جميع الأفراد تدريبا شاملا في رعاية الحيوانات المختبرية وتقنيات التعقيم الطبيعية.
1. التعامل مع الحيوانات
2. إعداد المجهر بفوتون واحد
3. تصوير الفك العلوي
4. قياس النفاذية
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
وفقا للبروتوكول الموحد، تم تركيب فك الفأر الذي يحتوي على أنسجة اللثة على حامل مصمم خصيصا (الشكل 1C). أظهر الفحص المجهري إشارات فلورية خضراء (FD40) وحمراء (FD70) في اللثة، مما أظهر نفاذا للمتتبعات عبر الحاجز الظهاري. بعد تحديد المنطقة المهتمة تحت العدسة العينية، تم التقاط الصور باستخدام البرنامج. في المجموعة الضابطة، كان كل من المتتبعين الفلوريين محصورين إلى حد كبير في سطح اللثة. تسربت كميات صغيرة من FD40 وRD70 عبر الظهارة اللثية، مما يوضح بوضوح الخصائص الميك...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تعمل ظهارة اللثة كحاجز فيزيائي أساسي ضد الغزو البكتيري، بينما تظهر الكائنات الدقيقة الفموية قدرة تنظيمية مزدوجة إما من خلال تعطيل سلامة الحاجز بعوامل الضراوة أو تعزيز صيانته. تحدد هذه التفاعلات البيولوجية في النهاية توازن الأنسجة أو تقدم المرض17,18. وبناء على هذا الأساس، طورنا نهجا منهجيا مبتكرا لمزيد من التحقيق في هذه الآليات. تجمع هذه التقنية بين تطبيق المتتبع الموضعي والتصوير المجهري بفوتون واحد لإنشاء نظام تجريبي قادر على تقي...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
لا يوجد تضارب مصالح لدى المؤلفين.
وقد دعمت هذه الدراسة المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (منح 32030010، 31972908، 81991500، 81991502).
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 40 kDa FITC-labeled dextran | Sigma Aldrich | 78331 | |
| 70 kDa rhodamine B-labeled dextran | Sigma Aldrich | R9379 | |
| Blunt tissue separation nickel | Bejinghuabo Company | NZW28 | |
| carboxymethylcellulose | MREDA | M049898 | |
| Disposable sterile syringe | Zhiyu Company | 1 mL | |
| ImageJ software | National Institutes of Health | ||
| Microtubes | Axygen | MCT-150-C | 1.5 mL |
| NIS-Elements AR Image Software | Nikon | ||
| Phosphate buffered saline 1x | Servicebio | G4207-500 | |
| Single photon microscope Nikon A1 MP+ | Nikon | ||
| Tissue scissors | Bejinghuabo Company | M286-05 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission