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Es generalmente conocido que el hueso está en constante reconstrucción a lo largo de la vida, en respuesta a fuerzas mecánicas de acuerdo con la ley de Wolff 1,2. La estimulación mecánica adecuada, como la gravedad y el ejercicio diario, mantiene la masa ósea y la fuerza y previene la pérdida ósea al estimular tanto los osteoblastos como los osteoclastos. Los osteoclastos, responsables de la resorción ósea 3,4,5,6,7, y los osteoblastos, responsables de la formación ósea 8,9,10, mantienen la homeostasis ósea y funcionan conjuntamente en el proceso biológico de remodelación ósea. Por el contrario, en ausencia de estímulos de carga, como en los astronautas sometidos a microgravedad a largo plazo, los huesos sufren una pérdida de densidad mineral ósea del 10%, aumentando así el riesgo de osteoporosis11,12. Además, las terapias mecánicas no invasivas y convenientes, como la ortodoncia y la osteogénesis por distracción, han surgido como tratamientos para las enfermedades óseas13,14. Todo esto ha demostrado que la fuerza mecánica juega un papel fundamental en el mantenimiento de la calidad y cantidad de los huesos. En general, estudios recientes analizaron la remodelación ósea en respuesta a la carga mecánica utilizando modelos que consumen mucho tiempo, como las pruebas de suspensión de la rueda y la cola, que generalmente tardaron 4 semanas o más en simular la carga o descarga forzada15,16. Por lo tanto, existe la demanda de un modelo animal conveniente y eficiente para estudiar la remodelación ósea impulsada por la carga de fuerza.
El hueso alveolar es el más activo en términos de remodelado óseo, con una alta tasa de recambio17. El movimiento dental ortodóncico (OTM), un tratamiento común para la maloclusión, es un proceso artificial de remodelación ósea alveolar en respuesta a la fuerza mecánica. Sin embargo, la OTM, que induce un rápido remodelado óseo18, es también una forma de ahorrar tiempo para estudiar los efectos de la fuerza mecánica sobre el remodelado óseo en comparación con otros modelos con un largo período experimental. Por lo tanto, la OTM es un modelo ideal para estudiar el remodelado óseo bajo estímulos mecánicos. Cabe destacar que el mecanismo de remodelación ósea alveolar suele ser sensible al tiempo, y es necesario observar los cambios en la remodelación ósea alveolar en ciertos momentos después del modelado. Con las ventajas duales del control temporal y espacial de la recombinación del ADN y la especificidad tisular, un modelo de ratón knockout de genes condicionales inducible es una opción adecuada para los estudios de OTM.
Convencionalmente, el remodelado óseo alveolar mediado por OTM se ha dividido en zonas de tensión que involucran la formación ósea y zonas de presión que involucran la resorción ósea 19,20,21, que es más detallada pero difícil de regular. Además, Yuri et al. reportaron que el tiempo de formación ósea en OTM difirió en los lados de tensión y compresión22. Además, un estudio previo había demostrado que el primer molar podía iniciar una amplia remodelación del hueso alveolar maxilar bajo la fuerza ortodóncica, que no estaba constreñida a las zonas de tensión y presión23. Por lo tanto, seleccionamos el área ubicada dentro de tres raíces de M1 en la sección transversal del hueso maxilar como la región de interés (ROI) y describimos métodos para evaluar la actividad de osteoblastos y osteoclastos en la misma área para evaluar el remodelado óseo alveolar bajo OTM.
Como factor de transcripción nuclear, el transductor de señales y activador de la transcripción 3 (STAT3) ha demostrado ser crítico en la homeostasis ósea24,25. Estudios previos han reportado baja densidad mineral ósea y fracturas patológicas recurrentes en ratones con mutación Stat3 26,27. Nuestro estudio previo demostró que la deleción de Stat3 en osteoblastos Osx+ causaba malformación craneofacial y osteoporosis, así como fractura ósea espontánea28. Recientemente, proporcionamos evidencia in vivo con un modelo de ratón de deleción Stat3 específico de osteoblasto inducible (Col1α2CreERT2; Stat3 fl/fl, en lo sucesivo denominado Stat3Col1α2ERT2) que STAT3 es fundamental para mediar los efectos de la fuerza ortodóncica que impulsa la remodelación ósea alveolar29. En este estudio, proporcionamos métodos y protocolos para el uso de ratones knockout Stat3 específicos del linaje osteoblástico inducible para estudiar la remodelación ósea bajo fuerza ortodóncica y describimos métodos para analizar la remodelación ósea alveolar durante la OTM, arrojando así luz sobre la biología mecánica esquelética.