Summary
Här demonstrerar vi steg för steg ett hanterbart, ortodontiskt tandrörelseprotokoll som opereras på en murin maxillär modell. Med den explicita förklaringen av varje steg och visuell demonstration kan forskare behärska denna modell och tillämpa den på sina experimentella behov med några få modifieringar.
Abstract
På grund av bristen på reproducerbara protokoll för att etablera en murin maxillär ortodontisk modell, presenterar vi ett tillförlitligt och reproducerbart protokoll för att ge forskare ett genomförbart verktyg för att analysera mekanisk belastningsassocierad benremodellering. Denna studie presenterar ett detaljerat flödesschema utöver olika typer av schematiska diagram, operationsfoton och videor. Vi utförde detta protokoll på 11 vuxna C57/B6J-möss av bred typ och skördade prover på postoperativa dagar 3, 8 och 14. Mikro-CT och histopatologiska data har visat framgången för tandrörelser i kombination med benremodellering med hjälp av detta protokoll. Dessutom, enligt mikro-CT-resultaten på dag 3, 8 och 14, har vi delat upp benmodellering i tre steg: förberedelsestadium, benresorptionsstadium och benbildningsstadium. Dessa steg förväntas hjälpa forskare som arbetar med olika stadier att ställa in provtagningstiden på ett rimligt sätt. Detta protokoll kan utrusta forskare med ett verktyg för att utföra regenerativ analys av benremodellering.
Introduction
Ben är en mycket aktiv rekonstruerad vävnad som anpassar sin storlek, form och egenskaper under individens livstid 1,2. Förutom hormoner, åldrande, näring och andra biologiska eller biokemiska faktorer3 har idén att mekanisk belastning är den mest avgörande faktorn fått allmän acceptans 4,5. Under vissa omständigheter med onormal mekanisk belastning kan obalansen mellan benresorption och benbildning leda till onormal benombyggnad och bensjukdomar. Bensjukdomar som osteoporos och benförlust under långvarigt sängläge eller i närvaro av mikrogravitation vid rymdfärder har ett nära samband med onormal mekanisk belastning 6,7,8.
Mekanisk belastning har också använts för att behandla benrelaterade sjukdomar som distraktionsbehandling och ortodontisk behandling. Distraktionsbehandling har använts vid utvecklingssjukdomar som kraniosynostos och mandibulär hypoplasi 9,10, medan ortodontisk behandling har använts i stor utsträckning för att korrigera onormal tandposition och eventuellt bettfel11. Kärnan i ortodontisk behandling är också hanteringen av mekanisk belastning. När benvävnaden utsätts för mekanisk belastning induceras en mycket koordinerad benombyggnadsprocess genom koppling av benresorption följt av benbildning, vilket kan flytta tänderna för att uppnå det ortodontiska syftet12,13.
Även om ortodontisk behandling har tillämpats i stor utsträckning för klinisk praxis, eftersom vår kunskap om de biologiska effekterna av mekanisk belastning är begränsad, är resultaten av ortodontisk behandling okontrollerbara. För att övervinna dessa begränsningar har flera djurmodeller såsom mus, råtta, kanin, katt, hund, apa och gris etablerats för att undersöka den underliggande mekanismen för mekanisk belastningsinducerad benremodellering (Tabell 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29,30,31,32. Stora djur som hundar, apor och grisar har vissa fördelar jämfört med små djur vid ortodontisk operation - de har mer människoliknande tänder och tänder så att det kirurgiska ingreppet är lätt att replikera hos människor. Dessutom kan ett brett perspektiv minska operationssvårigheten och göra det möjligt att tillämpa en mängd olika ortodontiska scheman33,34. Det är dock svårt att få tag på stora djur, vilket leder till utmaningar i samband med urvalsstorleken, och de omfattas av etiska restriktioner35. Dessutom gör rutinmässiga extraktionsprocedurer och komplexa instrument försöken svåra att utföra, vilket gör att stora djur sällan används.
Under sådana omständigheter används gnagare främst för att upprätta ortodontiska modeller. Bland dessa modeller har råttor och kaniner lägre driftssvårigheter och fler tandrörelsescheman jämfört med möss. Murinmodellen har dock den unika fördelen att det finns ett stort antal genetiskt modifierade möss tillgängliga, vilket är särskilt viktigt för att undersöka de bakomliggande mekanismerna36. Murinmodellen är dock den svåraste modellen att manipulera på grund av sin lilla storlek. Att granska de nuvarande metoderna är att flytta den första kindtanden i mesial riktning den enda praktiska metoden för en ortodontisk modell. Två enheter används huvudsakligen för att flytta tandspiralfjädern och det elastiska bandet. Att använda ett elastiskt band är lättare, men den ortodontiska kraften varierar kraftigt, vilket gör det svårt att få stabila resultat.
Xu et al.15 har etablerat en murin modell med en spiralfjäder på underkäken. Men på grund av underkäkens rörlighet och tungans obstruktiva natur är operation på överkäken alltid förstahandsvalet för både intraoperativa och postoperativa överväganden. Taddei et al.16 beskrev ett mer detaljerat protokoll för murina överkäken för 10 år sedan och fler visuella och tydliga detaljer bör läggas till. Sammanfattningsvis har detta protokoll systematiskt beskrivit ett detaljerat ortodontiskt tandrörelseprotokoll i en murin maxillär modell för att hjälpa forskare att behärska modelleringsmetoden på ett standardiserat sätt och möjliggöra jämförande utvärdering mellan olika studier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Djurförsöken i denna studie har granskats och godkänts av den etiska kommittén vid West China School of Stomatology, Sichuan University (WCHSIRB-D-2017-041). Vuxna C57BL/6-möss användes i denna studie (se materialtabellen). Detta protokoll lägger till mekanisk belastning till den högra maxillära första molaren (M1) för mesial rörelse där en mycket koordinerad benombyggnadsprocess induceras genom koppling av benresorption och benbildning (figur 1).
1. Preoperativ förberedelse
- Kirurgiska föremål
- Förbered följande kirurgiska föremål för operationen: kirurgisk plattform (Figur 2A), fästelement (Figur 2B), kirurgiska instrument (Figur 2C och kompletterande Figur S1), ortodontiska tillbehör (Figur 2C) och tandrestaureringsmaterial (Figur 2D).
OBS: Den anpassade spiralfjädern är skräddarsydd och ger en kraft på 10cN när den sträcks till 10 mm.
- Förbered följande kirurgiska föremål för operationen: kirurgisk plattform (Figur 2A), fästelement (Figur 2B), kirurgiska instrument (Figur 2C och kompletterande Figur S1), ortodontiska tillbehör (Figur 2C) och tandrestaureringsmaterial (Figur 2D).
- Sterilisering
- Sterilisera de kirurgiska instrumenten genom autoklavering och alla kirurgiska artiklar med ultraviolett bestrålning i minst 30 minuter.
- Anestesi
- Bedöva musen genom att administrera ketamin (100 mg/kg) och diazepam (5 mg/kg) genom intraperitoneal injektion.
- Applicera veterinärsalva på murinets ögon med en bomullspinne för att undvika torra ögon.
- Fortsätt med operationen endast när musen inte svarar när tårna kläms med tång.
2. Kirurgisk process
- Sprid ut och tejpa ut lemmarna på den sövda musen i ryggläge på operationsplattformen med hjälp av tejp.
- Nåla fast en 27 G nål på vardera sidan ovanför huvudet och en annan 27 G nål på vardera sidan under armhålan.
- Vira ett gummiband runt de två ovanstående nålarna och de övre framtänderna och ytterligare ett runt ytterligare två nålar och de nedre framtänderna. Ändra nålpositionerna för att kontrollera graden av öppning och munens orientering (Figur 3A).
OBS: För ortodontisk tandrörelseoperation, håll munnen öppen så långt som möjligt innan buccinatorn blir helt tät. Tungan ska dras mot den icke-operativa sidan för att exponera det kirurgiska fältet och förhindra ischemi. - Böj 1.5 mm-änden av en 3 cm 304 rostfri ståltråd och tryck den böjda änden genom det närliggande utrymmet mellan M1 och den överkäkiga andra kindtanden (M2) från den buckala sidan med en böjd oftalmisk pincett (Figur 3B). När den palatala änden av ligaturtråden ses från palatalsidan, dra ut den upp till ungefär hälften av dess längd och för den genom ena änden av den anpassade spiralfjädern.
- Knyt en fyrkantig knut med de två ändarna av ligaturtråden i mesial riktning av överkäken M1 tills fjädern är ordentligt fastsatt på tanden (Figur 3C). Subtrahera den överflödiga tråden.
- På samma sätt, stick hål på en andra 3 cm 304 rostfri ståltråd genom den andra änden av spiralfjädern.
- Rengör och torka framtändernas ytor med bomullstussar. Applicera lim på alla dessa ytor med bomullspinnar och ljushärda dem.
- Skjut den andra rostfria ståltråden genom det närliggande utrymmet mellan överkäksframtänderna och knyt en glidknut i labial riktning (Figur 3D). Subtrahera den överflödiga tråden och låt resten av tråden ligga nära tandytan.
- Injicera ljushärdat harts för att täcka knuten och framtänderna; ljushärda hartset (figur 3E).
3. Postoperativ hantering
- Efter operationen injiceras mössen med 0,05 mg/kg buprenorfin intraperitonealt för postoperativ analgesi.
- Placera den bedövade musen på en 37 °C termostatisk elektrisk filt. När musen återfår medvetandet med hjälp av förflyttning ska den återföras till en separat bur.
- På grund av framtändernas begränsade funktion efter operationen bör du ersätta vanligt hårdfoder med endast en mjuk diet.
- Kontrollera tandställningarna varje dag. Om något tillstånd observeras under inspektionen som påverkar ledningen av ortodontisk kraft, t.ex. fjäderdeformation, fjäderlossning och att anordningen faller av, bör musen uteslutas från experimentet.
- För att upprätthålla jämförbarheten av experimenten, bedöm mössens vikt dagligen efter operationen. Alla möss som uppvisar en viktminskning som överstiger 30 % av deras preoperativa vikt måste uteslutas från försöket.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi har utfört OTM-operationen på 11 vuxna hanmöss (C57/BL6, 3 månader gamla). De avlivades för resultat dag 3, 8 och 14 efter operationen. I dessa experiment är den högra överkäkssidan operationssidan, medan den vänstra överkäkssidan är kontrollsidan. Mikro-CT visade att det fanns en tidsmässig ökning av avståndet mellan M1 och M2: 30 μm, 70 μm och 110 μm vid dag 3, 8 respektive 14 efter operationen (Figur 4). Det parodontala ligamentet med låg densitet visade breddning på den distala sidan och förträngning på den mesiala sidan av rötterna som ett resultat av den mekaniska belastningen (figur 5). Vidare var det parodontala ligamentet kontinuerligt och det skedde ingen absorption i någon rot. Dessa resultat visar att det är genomförbart och säkert att flytta M1 fysiskt med detta protokoll.
Dessutom har vi analyserat benområdet inneslutet i rötterna av M1 med parametrar som visas i figur 6. Den procentuella benvolymen och bentätheten på operationssidan på dag 8 visade en signifikant minskning jämfört med kontrollsidan (Figur 6A,B). Däremot visade den procentuella benvolymen på operationssidan på dag 3 och 14 en signifikant ökning jämfört med operationssidan på dag 8 (Figur 6A). Dessa resultat tyder på att benremodellering är inaktiv före dag 3 efter operationen. Efter dag 3 efter operationen börjar benabsorptionen dominera benombyggnadsprocessen. Efter dag 8 efter operationen får benbildningen ett försprång i benombyggnaden och det alveolära benet återgår nästan till den fysiologiska nivån, vilket också innebär att tandrörelserna nästan upphör. På dag 14 i detta protokoll går benombyggnaden innesluten i rötterna av M1 igenom tre steg, som grovt kan delas in i förberedelse-, benresorptions- och benbildningsstadierna. Forskare kan alltså studera olika stadier av benremodellering med denna modell.
Figur 7 visar resultaten av hematoxylin-eosinfärgning och masson-trikromfärgning. Vi valde det alveolära benet mellan den mesiala buckala roten (MB) och den distala buckala roten (DB) av M1 som det intressanta området. De parodontala ligamenten i den distala änden av MB och den mesiala änden av DB är fronterna för kraftöverföring av benregionen av intresse. Kontrollsidan av varje grupp visade en liknande manifestation: Dessa parodontala ligament delade en liknande bredd med vågliknande fiber och spindelformade celler i linje, och ytan på det alveolära benet var intakt linjär. Detta tyder på att de parodontala vävnaderna inneslutna i rötterna av M1 inte utsattes för obalanserad och överdriven mekanisk belastning under fysiologiska förhållanden.
På dag 3 efter operationen sträcktes den parodontala ligamentfibern tätt på spänningssidan, medan den parodontala ligamentfibern komprimerades med morfologisk tvetydighet. Hyalinisering noterades i det område där trycket var som störst. Ytan på det alveolära benet hade fortfarande kvar sin integritet på båda sidor. I överensstämmelse med mikro-CT-resultaten rörde sig M1 under de första 3 dagarna efter operationen i alveolarhylsan genom att komprimera det parodontala ligamentet på trycksidan, medan benresorption eller benbildning ännu inte observerades.
På dag 8 efter operationen visade de parodontala ligamenten på båda sidor samma drag som de på dag 3, även om ytan på det alveolära benet hade börjat se grov ut. Dessutom var märghålan förstorad och antalet trabekulära ben tycktes minska, vilket framgår av CT-data. Därför, på dag 8 efter operationen, visar den histopatologiska fenotypen av benremodellering en ökning av benresorptionen. Det alveolära benet indikerar också att M1 rör sig med hög hastighet.
På dag 14 efter operationen verkade bredden på de parodontala ligamenten på båda sidor vara nästan lika. Ytan på alveolarbenet hade blivit mycket grövre jämfört med den dag 8 efter operationen. Benet återställdes dock till den fysiologiska nivån på kontrollsidan, vilket också indikerades av CT-data. Detta steg visar att benbildning dominerade benmodelleringsprocessen. Eftersom den mekaniska belastningen endast applicerades en gång vid tidpunkten för operationen, minskade belastningen när rörelseavståndet ökade. När det alveolära benet återgick till det normala upphörde också rörelsen av M1.
Figur 1: Schematisk representation av tandens rörelse. När en mekanisk belastning appliceras på molaren kan drag- och trycksidorna av den alveolära benombyggnaden definieras. Den tjocka pilen anger riktningen för den mekaniska belastningen. Tunna pilar indikerar drag- och trycksidorna på benombyggnadsfronten. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 2: Kirurgiska artiklar. (A) (1) Kirurgisk plattform: en skumskiva eller korkskiva insvept i medicinskt fiberduk. (B) Fästelement: (2) två gummiband, (3) tejp och (4) fyra 27 G-nålar. (C) Kirurgiska instrument och ortodontiska tillbehör: (5) kirurgisk sax, (6) oftalmisk pincett, (7) nålhållare, (8) 304 rostfri ståltråd och (9) en anpassad spiralfjäder. Den vita rektangeln hänvisar till den anpassade spiralfjädern. Förstorade versioner av fjädern med och utan kraft visas i tilläggsfigur S1. (D) Tillbehör för tandlagning: (10) luftpumpsflaska, (11) ljushärdare, (12) bomullstussar, (13) bomullspinnar, (14) ljushärdat flytande harts och (15) lim. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 3: Kirurgiskt förfarande. (A) Fäst musen på operationsplattformen. (B) Skjut 304 rostfri ståltråd genom det närliggande utrymmet mellan M1 och M2 från buckal sida. (B1) Ett schematiskt diagram har lagts till för att underlätta förståelsen. (C) En spiralfjäder är fäst vid M1 och ingen ocklusal interferens uppstår vid M1. (C1) Ett schematiskt diagram har lagts till för att underlätta förståelsen. (D) Den andra änden av spiralfjädern är fäst vid den ipsilaterala övre framtanden. (D1) Ett schematiskt diagram har lagts till för att underlätta förståelsen. (E) Applicera flytande harts för att linda ihop framtänderna och rostfritt stål. (F) Den slutliga vyn av alla ortodontiska apparater. Förkortningar: M1 = överkäkens första kindtand; M2 = den överkäkslika andra kindtanden. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 4: Representativa tredimensionella mikro-CT-bilder och statistisk analys av olika stadier av M1-rörelse. (A) Under fysiologiska förhållanden finns det inget utrymme mellan M1 och M2. (B-D) M1 börjar röra sig och rörelseavståndet ökar beroende på det ömsesidiga positionsförhållandet mellan M1 och M2 över tiden. Den röda rutan hänvisar till avståndet mellan M1 och M2. Den svarta pilen hänvisar till riktningen för den mekaniska belastningen. (E) Den statistiska analysen av M1:s rörelseavstånd. Förkortningar: M1 = överkäkens första kindtand; M2 = den överkäkslika andra kindtanden; OTM = ortodontisk tandrörelse. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 5: Representativa tvådimensionella mikro-CT-bilder från horisontella och sagittala vyer av olika stadier av M1-rörelse. (A,B) Under fysiologiska omständigheter är det parodontala ligamentet med låg densitet aequilatus och upptar kontinuerligt ett visst utrymme istället för att komprimeras och ytan på det alveolära benet är intakt linjär. (C,D) Det parodontala ligamentet vidgas på den distala sidan och smalnar av på den mesiala sidan av rötterna, vilket kan observeras på dag 3 efter operationen. (E-H) Det skeva parodontala ligamentet börjar gå tillbaka och ytan på det alveolära benet blir grov som ett resultat av absorption och avsättning av ben vid dag 8 och 14 efter operationen. Gula pilar hänvisar till det komprimerade parodontala ligamentet. Röda pilar hänvisar till den grova ytan av alveolärt ben för absorption och avsättning av ben. * P < 0,05; P < 0,005. Envägs ANOVA. Data är medelvärde ± SD, n ≥ 3. Skalstapel = 100 μm. Förkortningar: M1 = överkäkens första kindtand; M2 = den överkäkslika andra kindtanden; OTM = ortodontisk tandrörelse. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 6: Statistisk analys av alveolärt ben inneslutet i rötterna av M1 i olika stadier av M1-rörelse från mikro-CT. (A) Den signifikanta minskningen av den procentuella benvolymen på dag 8 indikerar den aktiva benresorptionen mellan dag 3 och dag 8. Den signifikanta ökningen av den procentuella benvolymen på dag 14 indikerar aktiv benbildning mellan dag 8 och dag 14. (B) Den signifikanta skillnaden på dag 8 i bentäthet jämfört med kontrollsidan. stöder också ovanstående slutsats. (C-E) Tre kompletterande indikatorer användes för utvärderingen. Få signifikanta skillnader hittades, men trenden stöder ändå ovanstående slutsatser. *P < 0,05. Envägs ANOVA. Data är medelvärde± SD, n ≥ 3. Förkortningar: M1 = överkäkens första kindtand; OTM = ortodontisk tandrörelse; BV/TV = procent benvolym; BMD = bentäthet; Tb. N = trabekulärt tal, Tb. Th = trabekulär tjocklek; Tb. Sp = trabekulär separation. Klicka här för att se en större version av denna figur.
Figur 7: Representativa resultat av hematoxylin-eosinfärgning och masson-trikromfärgning av de olika stadierna av M1-rörelsen. (A,B) Under fysiologiska förhållanden utsätts de parodontala ligamentfibrerna för vissa krafter med en distinkt vågliknande form som "~", och ytan på det alveolära benet är intakt linjär. När M1 utsätts för mekanisk belastning har (C,E,G,I,K,M) fiber sträckts tätt på spänningssidan, medan (D,F,H,J,L,N) parodontala ligamentfiber har komprimerats med morfologisk tvetydighet. (C-N) Ytan på det alveolära benet blir mer och mer ojämn när benmodelleringen fortskrider. Skalstapel = 20 μm. Förkortningar: M1 = överkäkens första kindtand; OTM = ortodontisk tandrörelse. Klicka här för att se en större version av denna figur.
| Art | Rörlig tand | Förankring | Apparat | Rörlig riktning | Hänvisning |
| Murin | första kindtanden | Incisiver | spiral fjäder | mesial | 14,15 |
| första kindtanden | andra kindtanden | elastiskt band | mesial | 16 | |
| Råtta | första kindtanden | mini implantat | spiral fjäder | mesial | 17 |
| första kindtanden | Incisiver | spiral fjäder | mesial | 18 | |
| andra och tredje kindtanden | kontralaterala homonyma tänder | Fjäderexpansionsapparat | Buckala | 19 | |
| första kindtanden | andra kindtanden | Ortodontisk tråd | mesial | 20 | |
| Kanin | Första premolaren | Incisiver | spiral fjäder | mesial | 21 |
| Första premolaren | mini implantat | spiral fjäder | mesial | 22 | |
| framtand | kontralaterala homonyma tänder | spiral fjäder | distal | 23 | |
| framtand | kontralaterala homonyma tänder | Omega-slinga | distal | 24 | |
| Hund | andra premolaren och första molaren | mini implantat | spiral fjäder | mesial | 25 |
| andra premolaren | hund | spiral fjäder | mesial | 26 | |
| Första premolaren | mini implantat | elastiskt band | distal | 27 | |
| laterala framtänder | hund | elastiskt band | distal | 28 | |
| Gris | första kindtanden | lövfällande tredje molar och miniimplantat | spiral fjäder | mesial | 29 |
| första kindtanden | andra kindtanden | Ortodontisk tråd | Buckala | 30 | |
| Apa | centrala framtänderna | första kindtanden, premolaren, hörntänden och laterala framtänderna | spiralfjäder och ortodontisk tråd | Labial | 31 |
| Katt | hund | mini implantat | spiral fjäder | mesial | 32 |
Tabell 1: Sammanfattning av befintliga ortodontiska modeller för djur. Tabellen listar de vanligaste modellerna av konventionella försöksdjur som fokuserar på enkel ortodontisk tandrörelse. De består alltid av tre element: den rörliga tanden, förankringen och anslutningsanordningen för att lägga till mekanisk belastning. Olika ortodontiprogram har härletts genom att ändra de tre elementen. Komplexa ortodontiska tandrörelser med flera tänder har uteslutits.
Tilläggsfigur S1: Förstorade versioner av fjädern. (A) Utan och (B) med mekanisk belastning. Skalstreck = 5 mm. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur S2: Metoden för att klämma fast ligaturtråden med pincett. Under protokollsteg 2.4 visas här det säkraste och bekvämaste sättet att klämma fast ligaturtrådens böjning före håltagning. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Kompletterande figur S3: Hartsbeläggningens omfattning. Under protokollsteg 2.9 visas framtänderna på fjädern (A) utan och (B) med en beläggning med harts här. Hartset får inte tillsättas till den elastiska delen. Klicka här för att ladda ner den här filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I den här artikeln försökte vi beskriva det enklaste ortodontiska tandrörelseprotokollet på murin maxillär modell steg för steg för att studera de latenta mekanismerna för mekanisk belastningsinducerad benombyggnad. Förutom forskning om benremodellering finns det några andra vanliga tillämpningar av denna metod: 1) metodologisk forskning om acceleration av ortodontisk tandrörelse; 2) forskning om ortodontisk rotresorption; 3) biologiska mekanismer för ortodontisk tandrörelse och smärta; 4) Forskning om den transgena modellen.
Jämfört med andra mekaniska belastningsrelaterade behandlingar som mandibulär distraktionsosteogenes37, är ortodontisk tandrörelse den enklaste och mildaste metoden utan sår och blödning. Dessutom har den murina modellen fördelen att den är lätt att använda med mindre tid och lägre kostnad38. Maxillärmodellen kan ge ett brett synfält och stabil fixering under drift och minsta störning på apparaten från tungan efter operation14.
Baserat på den modell som etablerats här har vi vidare beskrivit tre representativa tidpunkter. Tandrörelser kunde mätas makroskopiskt från den tredje postoperativa dagen och rörelseavståndet ökar med tiden. På dag 3 efter operationen tillfördes mekanisk belastning till benet genom den parodontala ligamentfibern utan några uppenbara förändringar i benet. På dag 8 efter operationen hade benombyggnaden redan påbörjats och benresorptionen var i dominerande position, medan benbildningen var dominant dag 14 efter operationen. Denna modell kan visa egenskaperna hos olika stadier av benremodellering under ortodontisk tandbehandling.
Det finns några kritiska driftssteg att tänka på. Före protokollsteg 2.7 bör mushuvudet vara mot operatören för ett bättre kirurgiskt synfält. Efter protokollsteg 2.4 är arbetsområdet nära framtänderna och musens svans måste vara mot operatören. När den rostfria ståltråden måste skjutas genom det närliggande utrymmet mellan M1 och M2 från den buckala sidan, är förböjning nödvändig för att lokalisera målområdet på ett säkert sätt och minska utrymmet som upptas av instrumenten i munnen. Böjningsvinkeln bör vara >45° för att säkerställa att den rostfria ståltråden inte kan tränga igenom tandköttet när den passerar genom det närliggande utrymmet. Piercing på ett parallellt sätt är minsta motståndets lag. Den ocklusala trådpiercingen i en liten vinkel kan också ledas till den palatala sidan av den släta och sega tandytan. Spetsen på den böjda ögonpincetten ska klämma fast böjen för att minska det upptagna utrymmet i munnen och göra det bekvämt för ansträngning (tilläggsfigur S2).
Eftersom den rostfria ståltråden kanske inte kan passera genom det närliggande utrymmet mellan överkäksframtänderna, är tandad oftalmisk pincett till hjälp för framtändsseparation. Dessutom är en fyrkantig knut inte nödvändig eftersom hartsbindning är den viktigaste metoden för retention här. En glidknut kan göras nästan nära tandytan där en fyrkantig knut ökar volymen på beläggningshartset.
Men denna modell har också sina brister. Ortodontiapparaterna kan förstöras av mössen på grund av känslan av närvaron av främmande material i munnen. Den del av molarsidan stannar under ocklusalplanet, vilket är svårt att förstöra. De nedre framtänderna biter dock exakt på fästdelen av framtandssidan, inklusive änden av spiralfjädern. Därför föreslår vi att alla ytor på båda de övre framtänderna ska lindas in i harts för att öka retentionskraften. Fjäderns framtändsända - den svagaste delen - kan vara täckt av harts (tilläggsfigur S3). Sammanfattningsvis har detta protokoll demonstrerat detaljerna i ortodontisk tandrörelse som opereras på den murina maxillära modellen steg för steg. Med den explicita förklaringen av varje steg och visuell demonstration kan forskare behärska denna modell och tillämpa den på sina experimentella behov med några få modifieringar.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Författarna deklarerar inga intressekonflikter.
Acknowledgments
Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation of China Grant 82100982 till F.L.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Experimental Models: Mouse Lines | |||
| C57/B6J | Gempharmatech Experimental Animals Company | C57/B6J | |
| Critical Commercial Assays | |||
| Hematoxylin and Eosin Stain Kit | Biosharp | BL700B | |
| Masson’s Trichrome Stain Kit | Solarbio | G1340 | |
| Instruments | |||
| 27 G needle | Chengdu Xinjin Shifeng Medical Apparatus & Instruments Co. LTD. | SB1-074(IV) | |
| Adhesives | Minnesota Mining and Manufacturing Co., Ltd. | 41282 | |
| Corkboard | DELI Group Co., Ltd. | 8705 | |
| Cotton balls | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | 20120047 | |
| Cotton sticks | Lakong Medical Devices Co., Ltd. | M6500R | |
| Customized coil spring | Chengdu Mingxing Spring Co., Ltd. | 1109-02 | |
| Forceps | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none | |
| Light-cured fluid resin | Shofu Dental Trading (SHANGHAI) Co., Ltd. | 518785 | |
| Light curer | Liang Ya Dental Equipment Co., Ltd. | LY-A180 | |
| Medical adhesive tapes | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | 0008-2014 | |
| Medical non-woven fabric | Henan Yadu Industrial Co., Ltd. | 01011500018 | |
| Needle holders | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none | |
| Rubber bands | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | 32X1 | |
| Surgical scissors | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none | |
| Tweezers | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none |
References
- Kenkre, J. S., Bassett, J.
- Feng, X., McDonald, J. M.
- Alliston, T.
- Duncan, R. L., Turner, C. H. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcified Tissue International. 57 (5), 344-358 (1995).
- García-Aznar, J. M., Nasello, G., Hervas-Raluy, S., Pérez, M. Á, Gómez-Benito, M. J. Multiscale modeling of bone tissue mechanobiology. Bone. 151 (10), 1-12 (2021).
- Rolvien, T., Amling, M. Disuse osteoporosis: clinical and mechanistic insights. Calcified Tissue International. 110 (5), 592-604 (2022).
- Vico, L., Hargens, A. Skeletal changes during and after spaceflight. Nature Reviews Rheumatology. 14 (4), 229-245 (2018).
- Iwaniec, U. T., Turner, R. T. Influence of body weight on bone mass, architecture and turnover. Journal of Endocrinology. 230 (3), R115-R130 (2016).
- Governale, L. S.
- Sahoo, N. K., Issar, Y., Thakral, A.
- Roberts-Harry, D., Sandy, J. Orthodontics. Part 1: Who needs orthodontics. British Dental Journal. 195 (8), 433-437 (2003).
- Li, Y., Jacox, L. A., Little, S. H., Ko, C. C. Orthodontic tooth movement: The biology and clinical implications. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 34 (4), 207-214 (2018).
- Will, L. A. Orthodontic tooth movement: a historic prospective. Frontiers of Oral Biology. 18, 46-55 (2016).
- Xu, H., Lee, A., Sun, L., Naveh, G. R. S. 3D Imaging of PDL collagen fibers during orthodontic tooth movement in mandibular murine model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62149 (2021).
- Taddei, S. R., et al. Experimental model of tooth movement in mice: a standardized protocol for studying bone remodeling under compression and tensile strains. Journal of Biomechanics. 45 (16), 2729-2735 (2012).
- Deguchi, T., Takeshita, N., Balam, T. A., Fujiyoshi, Y., Takano-Yamamoto, T. Galanin-immunoreactive nerve fibers in the periodontal ligament during experimental tooth movement. Journal of Dental Research. 82 (9), 677-681 (2003).
- Gudhimella, S., et al. A rodent model using skeletal anchorage and low forces for orthodontic tooth movement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 155 (2), 254-263 (2019).
- Lira Dos Santos, E. J., et al. Orthodontic tooth movement alters cementocyte ultrastructure and cellular cementum proteome signature. Bone. 153 (12), 116-139 (2021).
- Danz, J. C., Bibby, B. M., Katsaros, C., Stavropoulos, A. Effects of facial tooth movement on the periodontium in rats: a comparison between conventional and low force. Journal of Clinical Periodontology. 43 (3), 229-237 (2016).
- Kohno, T., Matsumoto, Y., Kanno, Z., Warita, H., Soma, K. Experimental tooth movement under light orthodontic forces: rates of tooth movement and changes of the periodontium. Journal of Orthodontics. 29 (2), 129-135 (2002).
- Gad, A. M., Soliman, S. O. Evaluation of systemic Omega-3 PUFAs effect on orthodontic tooth movement in a rabbit model: RCT. Angle Orthodontist. 93 (4), 476-481 (2023).
- Huang, C. Y., et al. Comparison of tooth movement and biological response resulting from different force magnitudes combined with osteoperforation in rabbits. Journal of Applied Oral Science. 29 (2), 20200734 (2021).
- Alhasyimi, A. A., Pudyani, P. P., Asmara, W., Ana, I. D. Enhancement of post-orthodontic tooth stability by carbonated hydroxyapatite-incorporated advanced platelet-rich fibrin in rabbits. Orthodontics & Craniofacial Research. 21 (2), 112-118 (2018).
- Elkattan, A. E., et al. Effects of Different Parameters of Diode Laser on Acceleration of Orthodontic Tooth Movement and Its Effect on Relapse: An Experimental Animal Study. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 7 (3), 412-420 (2019).
- von Böhl, M., Maltha, J. C., Von Den Hoff, J. W., Kuijpers-Jagtman, A. M. Focal hyalinization during experimental tooth movement in beagle dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 125 (5), 615-623 (2004).
- Machibya, F. M., et al. Effects of bone regeneration materials and tooth movement timing on canine experimental orthodontic treatment. Angle Orthodontist. 88 (2), 171-178 (2018).
- Deguchi, T., et al. Histomorphometric evaluation of alveolar bone turnover between the maxilla and the mandible during experimental tooth movement in dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (6), 889-897 (2008).
- Tanimoto, K., et al. Experimental tooth movement into new bone area regenerated by use of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Cleft Palate-craniofacial Journal. 52 (4), 386-394 (2015).
- Oltramari, P. V., et al. Orthodontic movement in bone defects filled with xenogenic graft: an experimental study in minipigs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 131 (3), e10-e17 (2007).
- Verna, C., Dalstra, M., Lee, T. C., Melsen, B. Microdamage in porcine alveolar bone due to functional and orthodontic loading. European Journal of Morphology. 42 (1-2), 3-11 (2005).
- Steiner, G. G., Pearson, J. K., Ainamo, J. Changes of the marginal periodontium as a result of labial tooth movement in monkeys. Journal of Periodontology. 52 (6), 314-320 (1981).
- Celebi, A. A., Demirer, S., Catalbas, B., Arikan, S. Effect of ovarian activity on orthodontic tooth movement and gingival crevicular fluid levels of interleukin-1β and prostaglandin E(2) in cats. Angle Orthodontist. 83 (2), 70-75 (2013).
- Holmes, H. D., Tennant, M., Goonewardene, M. S. Augmentation of faciolingual gingival dimensions with free connective tissue grafts before labial orthodontic tooth movement: an experimental study with a canine model. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 127 (5), 562-572 (2005).
- Wennström, J. L., Lindhe, J., Sinclair, F., Thilander, B. Some periodontal tissue reactions to orthodontic tooth movement in monkeys. Journal of Clinical Periodontology. 14 (3), 121-129 (1987).
- Ibrahim, A. Y., Gudhimella, S., Pandruvada, S. N., Huja, S. S. Resolving differences between animal models for expedited orthodontic tooth movement. Orthodontics & Craniofacial Research. 20, 72-76 (2017).
- Kirschneck, C., Bauer, M., Gubernator, J., Proof, P., Schröder, A. Comparative assessment of mouse models for experimental orthodontic tooth movement. Scientific Reports. 10 (1), 1-12 (2020).
- Ransom, R. C., et al. Mechanoresponsive stem cells acquire neural crest fate in jaw regeneration. Nature. 563 (7732), 514-521 (2018).
- Mardas, N., et al. Experimental model for bone regeneration in oral and cranio-maxillo-facial surgery. Journal of Investigative Surgery. 27 (1), 32-49 (2014).
