Summary
Burada, bir murin maksiller modelinde ameliyat edilen yönetilebilir, ortodontik bir diş hareketi protokolünü adım adım gösteriyoruz. Her adımın açık bir şekilde açıklanması ve görsel gösterim ile araştırmacılar bu modelde ustalaşabilir ve birkaç değişiklikle deneysel ihtiyaçlarına uygulayabilirler.
Abstract
Bir murin maksiller ortodontik model oluşturmak için tekrarlanabilir protokollerin olmaması nedeniyle, araştırmacılara mekanik yüklemeyle ilişkili kemik yeniden şekillenmesini analiz etmek için uygun bir araç sağlamak için güvenilir ve tekrarlanabilir bir protokol sunuyoruz. Bu çalışma, farklı şematik diyagramlar, operasyon fotoğrafları ve videolara ek olarak ayrıntılı bir akış şeması sunmaktadır. Bu protokolü 11 yetişkin geniş tip C57/B6J faresi üzerinde uyguladık ve postoperatif 3, 8 ve 14. günlerde örnekler topladık. Mikro-BT ve histopatolojik veriler, bu protokol kullanılarak kemiğin yeniden şekillendirilmesi ile birlikte diş hareketlerinin başarısını kanıtlamıştır. Ayrıca, 3, 8 ve 14. günlerdeki mikro-BT sonuçlarına göre, kemik modellemesini üç aşamaya ayırdık: hazırlık aşaması, kemik erimesi aşaması ve kemik oluşum aşaması. Bu aşamaların, farklı aşamalarla ilgilenen araştırmacıların numune toplama süresini makul bir şekilde belirlemelerine yardımcı olması beklenmektedir. Bu protokol, araştırmacıları kemik yeniden şekillenmesinin rejeneratif analizini yapmak için bir araçla donatabilir.
Introduction
Kemik, bireyin ömrü boyunca boyutunu, şeklini ve özelliklerini uyarlayan oldukça aktif bir yeniden yapılandırılmış dokudur 1,2. Hormonlar, yaşlanma, beslenme ve diğer biyolojik veya biyokimyasal faktörlere3 ek olarak, mekanik yükün en belirleyici faktör olduğu fikri genel kabul görmüştür 4,5. Anormal mekanik yüke sahip bazı durumlarda, kemik erimesi ve kemik oluşumu arasındaki dengesizlik, anormal kemik yeniden şekillenmesine ve kemik bozukluklarına yol açabilir. Uzun süreli yatak istirahati sırasında veya uzay uçuşunda mikro yerçekimi varlığında kullanılmayan osteoporoz ve kemik kaybı gibi kemik hastalıklarının anormal mekanik yük ile yakın bir ilişkisi vardır 6,7,8.
Mekanik yük, distraksiyon tedavisi ve ortodontik tedavi gibi kemikle ilgili hastalıkların tedavisinde de kullanılmıştır. Distraksiyon tedavisi, kraniosinostoz ve mandibular hipoplazigibi gelişimsel hastalıklarda 9,10 kullanılırken, ortodontik tedavi anormal diş pozisyonunu ve herhangi bir maloklüzyonu düzeltmek için yaygın olarak kullanılmaktadır11. Ortodontik tedavinin özü aynı zamanda mekanik yükün yönetimidir. Kemik dokusu mekanik yüke maruz kaldığında, ortodontik amaca ulaşmak için dişleri hareket ettirebilen kemik rezorpsiyonunun ve ardından kemik oluşumunun birleştirilmesiyle oldukça koordineli bir kemik yeniden şekillenme süreci indüklenir12,13.
Ortodontik tedavi, klinik uygulama için yaygın olarak uygulanmasına rağmen, mekanik yükün biyolojik etkileri hakkındaki bilgilerimiz sınırlı olduğundan, ortodontik tedavinin sonuçları kontrol edilemez. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, mekanik yüke bağlı kemik yeniden şekillenmesinin altında yatan mekanizmayı araştırmak için fare, sıçan, tavşan, kedi, köpek, maymun ve domuz gibi çeşitli hayvan modelleri oluşturulmuştur (Tablo 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29,30,31,32. Köpekler, maymunlar ve domuzlar gibi büyük hayvanların ortodontik operasyonda küçük hayvanlara göre bazı avantajları vardır - daha fazla insan benzeri dişlere ve dişlere sahiptirler, böylece cerrahi prosedürün insanlarda kopyalanması kolaydır. Ek olarak, geniş bir görüş operasyon zorluğunu azaltabilir ve çeşitli ortodontik şemaların uygulanmasını mümkün kılabilir33,34. Bununla birlikte, büyük hayvanların elde edilmesi zordur, bu da örneklem büyüklüğü ile ilgili zorluklara yol açar ve etik kısıtlamalara tabidir35. Ayrıca, rutin ekstraksiyon prosedürleri ve karmaşık aletler, büyük hayvanların nadiren kullanılması nedeniyle deneylerin gerçekleştirilmesini zorlaştırmaktadır.
Bu koşullar altında, kemirgenler esas olarak ortodontik modeller oluşturmak için kullanılır. Bu modeller arasında, sıçanlar ve tavşanlar, farelere kıyasla daha düşük çalışma zorluğuna ve daha fazla diş hareketi şemasına sahiptir. Bununla birlikte, murin modeli, özellikle altta yatan mekanizmaları araştırmak için çok önemli olan, çok sayıda genetiği değiştirilmiş farenin mevcut olması gibi benzersiz bir avantaja sahiptir36. Bununla birlikte, murin modeli, küçük boyutu nedeniyle manipüle edilmesi en zor modeldir. Mevcut yöntemleri gözden geçirerek, ilk azı dişini mesial yönde hareket ettirmek, ortodontik bir model için tek pratik yöntemdir. Diş-helezon yayı ve elastik bandı hareket ettirmek için esas olarak iki cihaz kullanılır. Elastik bant kullanmak daha kolaydır, ancak ortodontik kuvvet büyük ölçüde değişir ve bu da stabil sonuçlar elde etmeyi zorlaştırır.
Xu ve ark.15 , mandibula üzerinde helezon yaylı bir murin modeli oluşturmuşlardır. Bununla birlikte, mandibulanın hareketliliği ve dilin tıkayıcı doğası nedeniyle, maksilla operasyonu hem intraoperatif hem de postoperatif düşünceler için her zaman ilk tercihtir. Taddei ve ark.16 10 yıl önce murin maksilla ile ilgili daha ayrıntılı bir protokol tanımlamışlardır ve daha fazla görsel ve pellucid detay eklenmelidir. Özetle, bu protokol, araştırmacıların modelleme yöntemine standart bir şekilde hakim olmalarına yardımcı olmak ve farklı çalışmalar arasında karşılaştırmalı değerlendirmeyi sağlamak için bir murin maksiller modelinde ayrıntılı bir ortodontik diş hareketi protokolünü sistematik olarak tanımlamıştır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Bu çalışmadaki hayvan prosedürleri, Sichuan Üniversitesi Batı Çin Stomatoloji Okulu Etik Komitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır (WCHSIRB-D-2017-041). Bu çalışmada yetişkin C57BL / 6 fareleri kullanıldı (Materyal Tablosuna bakınız). Bu protokol, kemik rezorpsiyonu ve kemik oluşumunun birleştirilmesiyle yüksek derecede koordineli bir kemik yeniden şekillenme sürecinin indüklendiği mesial hareket için sağ maksiller birinci azı dişine (M1) mekanik yük ekler (Şekil 1).
1. Ameliyat öncesi hazırlık
- Cerrahi malzemeler
- Operasyon için aşağıdaki cerrahi malzemeleri hazırlayın: cerrahi platform (Şekil 2A), bağlantı elemanı (Şekil 2B), cerrahi aletler (Şekil 2C ve Ek Şekil S1), ortodontik malzemeler (Şekil 2C) ve diş restorasyon malzemeleri (Şekil 2D).
NOT: Özelleştirilmiş helezon yay özel yapımdır ve 10 mm'ye gerildiğinde 10cN'lik bir kuvvet sağlar.
- Operasyon için aşağıdaki cerrahi malzemeleri hazırlayın: cerrahi platform (Şekil 2A), bağlantı elemanı (Şekil 2B), cerrahi aletler (Şekil 2C ve Ek Şekil S1), ortodontik malzemeler (Şekil 2C) ve diş restorasyon malzemeleri (Şekil 2D).
- Sterilizasyon
- Cerrahi aletleri otoklavlayarak ve tüm cerrahi malzemeleri ultraviyole ışınlama ile en az 30 dakika sterilize edin.
- Anestezi
- İntraperitoneal enjeksiyon ile ketamin (100 mg / kg) ve diazepam (5 mg / kg) uygulayarak fareyi uyuşturun.
- Göz kuruluğunu önlemek için murinin gözlerine pamuklu bir çubukla veteriner merhemi sürün.
- Ameliyata yalnızca fare ayak parmakları forseps ile sıkıştığında yanıt vermediğinde devam edin.
2. Cerrahi süreç
- Anestezi uygulanmış farenin uzuvlarını yapışkan bant kullanarak cerrahi platforma sırtüstü pozisyonda yayın ve bantlayın.
- Başın her iki tarafına 27 G'lik bir iğne ve aksillanın altındaki her iki tarafa başka bir 27 G'lik iğne batırın.
- Yukarıdaki iki iğnenin ve üst kesici dişlerin etrafına bir lastik bant ve diğer iki iğnenin ve alt kesici dişlerin etrafına bir lastik bant sarın. Açılma derecesini ve ağzın yönünü kontrol etmek için iğne konumlarını değiştirin (Şekil 3A).
NOT: Ortodontik diş hareketi operasyonu için, buccinator tamamen sıkılaşana kadar ağzı maksimum ölçüde açık tutun. Cerrahi alanı ortaya çıkarmak ve iskemiyi önlemek için dil ameliyatsız tarafa doğru çekilmelidir. - 1.5 cm 3 paslanmaz çelik telin 304 mm'lik ucunu bükün ve bükülmüş ucu kavisli oftalmik cımbızla bukkal taraftan M1 ile maksiller ikinci azı dişi (M2) arasındaki yakın boşluktan itin (Şekil 3B). Bağ telinin palatal ucu palatal taraftan görüldüğünde, uzunluğunun yaklaşık yarısına kadar dışarı çekin ve özelleştirilmiş helezon yayın bir ucundan geçirin.
- Yay dişe sıkıca sabitlenene kadar bağ telinin iki ucuyla maksiller M1'in mesial yönünde kare bir düğüm bağlayın (Şekil 3C). Fazla kabloyu çıkarın.
- Benzer şekilde, helezon yayın diğer ucundan ikinci bir 3 cm 304 paslanmaz çelik teli delin.
- Kesici dişlerin yüzeylerini pamuk toplarla temizleyin ve kurulayın. Tüm bu yüzeylere pamuklu çubuklarla yapıştırıcı uygulayın ve ışıkla sertleştirin.
- İkinci paslanmaz çelik teli maksiller kesici dişler arasındaki yakın boşluktan itin ve labial yönde bir kayma düğümü bağlayın (Şekil 3D). Fazla teli çıkarın ve telin geri kalanının diş yüzeyine yakın durmasını sağlayın.
- Düğümü ve kesici dişleri örtmek için ışıkla sertleşen reçine enjekte edin; reçineyi ışıkla sertleştirin (Şekil 3E).
3. Postoperatif yönetim
- Ameliyattan sonra, postoperatif analjezi için farelere intraperitoneal olarak 0.05 mg / kg buprenorfin enjekte edin.
- Anestezi uygulanmış fareyi 37 °C termostatik elektrikli battaniyenin üzerine yerleştirin. Murin ambulasyonla bilincini geri kazandığında, ayrı bir muhafaza kafesine geri koyun.
- Ameliyattan sonra kesici dişlerin sınırlı çalışması nedeniyle, normal sert yemi sadece yumuşak bir diyetle değiştirin.
- Ortodontik apareyleri her gün kontrol edin. Muayene sırasında ortodontik kuvvetin iletimini etkileyen yay deformasyonu, yay gevşemesi, cihazın düşmesi gibi herhangi bir durum gözlemlenirse, fare deneyden çıkarılmalıdır.
- Deneylerin karşılaştırılabilirliğini korumak için, ameliyat sonrası günlük olarak farelerin ağırlığını değerlendirin. Ameliyat öncesi ağırlıklarının %30'unu aşan kilo kaybı sergileyen fareler deneyden çıkarılmalıdır.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
OTM ameliyatını 11 yetişkin erkek fareye (C57/BL6, 3 aylık) uyguladık. Ameliyat sonrası 3, 8 ve 14. günlerde sonuçlar için ötenazi yapıldı. Bu deneylerde sağ maksiller taraf operasyon tarafı, sol maksiller taraf ise kontrol tarafıdır. Mikro-BT, M1 ve M2 arasındaki mesafede, ameliyattan sonraki 3, 8 ve 14. günlerde sırasıyla 30 μm, 70 μm ve 110 μm zamansal ardışık bir artış olduğunu gösterdi (Şekil 4). Düşük dansiteli periodontal ligament, mekanik yük sonucu distal tarafta genişleme ve köklerin mezial tarafında daralma gösterdi (Şekil 5). Ayrıca, periodontal ligament sürekliydi ve herhangi bir kökte emilim meydana gelmedi. Bu sonuçlar, M1'i bu protokolle fiziksel olarak hareket ettirmenin mümkün ve güvenli olduğunu kanıtlıyor.
Ayrıca, M1'in kökleri içinde yer alan kemik alanını Şekil 6'da gösterilen parametrelerle analiz ettik. 8. günde operasyon tarafının kemik hacmi ve kemik mineral yoğunluğu yüzdesi, kontrol tarafına göre anlamlı bir azalma gösterdi (Şekil 6A,B). Buna karşılık, 3. ve 14. günlerde operasyon tarafının kemik hacmi yüzdesi, 8. gündeki operasyon tarafına kıyasla önemli bir artış göstermiştir (Şekil 6A). Bu sonuçlar, kemik yeniden şekillenmesinin ameliyattan sonraki 3. günden önce inaktif olduğunu göstermektedir. Ameliyattan sonraki 3. günden sonra, kemik emilimi kemiğin yeniden şekillenme sürecine hakim olmaya başlar. Ameliyattan sonraki 8. günden sonra, kemik oluşumu kemiğin yeniden şekillenmesinde bir avantaj kazanır ve alveol kemiği neredeyse fizyolojik seviyeye geri döner, bu da diş hareketinin neredeyse durma noktasına geldiği anlamına gelir. Bu protokolün 14. gününde, M1'in kökleri içinde yer alan kemik yeniden şekillenmesi, kabaca hazırlık, kemik erimesi ve kemik oluşumu aşamalarına ayrılabilen üç aşamadan geçer. Araştırmacılar bu modelle kemik yeniden şekillenmesinin farklı aşamalarını inceleyebilirler.
Şekil 7 , hematoksilen-eozin boyama ve Masson-trikrom boyamanın sonuçlarını göstermektedir. M1'in mezial bukkal kökü (MB) ile distal bukkal kökü (DB) arasındaki alveolar kemiği ilgilenilen bölge olarak seçtik. MB'nin distal ucundaki periodontal ligamentler ve DB'nin mesial ucu, ilgilenilen kemik bölgesinin kuvvet iletiminin ön cepheleridir. Her grubun kontrol tarafı benzer bir tezahür gösterdi: Bu periodontal ligamentler, aynı hizada dalga benzeri lif ve iğ şeklindeki hücrelerle benzer bir genişliği paylaştı ve alveolar kemiğin yüzeyi sağlam doğrusaldı. Bu, M1 kökleri içinde yer alan periodontal dokuların fizyolojik koşullar altında dengesiz ve aşırı mekanik yüke maruz kalmadığını göstermektedir.
Ameliyat sonrası 3. günde, periodontal ligament lifi gerginlik tarafında sıkıca gerilirken, periodontal ligament lifi morfolojik belirsizlikle sıkıştırıldı. En büyük basınç alanında hyalinizasyon kaydedildi. Alveol kemiğinin yüzeyi her iki tarafta da bütünlüğünü korumuştu. Mikro-BT sonuçları ile uyumlu olarak, ameliyat sonrası ilk 3 gün içinde M1, basınç tarafında periodontal ligamenti sıkıştırarak alveol yuvası içinde hareket ederken, kemik rezorpsiyonu veya oluşumu henüz gözlenmedi.
Ameliyattan sonraki 8. günde, her iki taraftaki periodontal ligamentler, alveol kemiğinin yüzeyi pürüzlü görünmeye başlamış olmasına rağmen, 3. gündekilerle aynı özellikleri gösterdi. Ayrıca, kemik iliği boşluğu genişledi ve BT verilerinde görüldüğü gibi trabeküler kemik sayısı azalmış gibi görünüyordu. Bu nedenle, ameliyattan sonraki 8. günde, kemik yeniden şekillenmesinin histopatolojik fenotipi, kemik rezorpsiyonunda bir artış gösterir. Alveol kemiği ayrıca M1'in yüksek hızda hareket ettiğini gösterir.
Ameliyattan sonraki 14. günde, her iki taraftaki periodontal bağların genişlikleri neredeyse eşit görünüyordu. Alveol kemiğinin yüzeyi, ameliyattan sonraki 8. güne kıyasla çok daha pürüzlü hale gelmişti. Bununla birlikte, kemik, BT verileriyle de belirtilen kontrol tarafında fizyolojik seviyeye geri getirildi. Bu aşama, kemik oluşumunun kemik modelleme sürecine hakim olduğunu göstermektedir. Mekanik yük operasyon anında sadece bir kez uygulandığı için hareket mesafesi arttıkça yük azaldı. Alveol kemiği normale döndüğünde, M1'in hareketi de durdu.
Şekil 1: Diş hareketinin şematik gösterimi. Azı dişine mekanik bir yük uygulandığında, alveol kemiğinin yeniden şekillenmesinin gerilme ve basınç tarafları tanımlanabilir. Kalın ok, mekanik yükün yönünü gösterir. İnce oklar, kemik yeniden şekillenme cephesinin gerilme ve basınç taraflarını gösterir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Cerrahi malzemeler. (A) (1) Cerrahi platform: tıbbi dokunmamış kumaşa sarılmış bir köpük levha veya mantar pano. (B) Bağlantı elemanları: (2) iki lastik bant, (3) bant ve (4) dört adet 27 G iğne. (C) Cerrahi aletler ve ortodontik malzemeler: (5) cerrahi makas, (6) oftalmik cımbız, (7) iğne tutucular, (8) 304 paslanmaz çelik tel ve (9) özelleştirilmiş bir helezon yay. Beyaz dikdörtgen, özelleştirilmiş helezon yayı ifade eder. Yayın kuvvetli ve kuvvetsiz büyütülmüş versiyonları Ek Şekil S1'de gösterilmiştir. (D) Diş restorasyon malzemeleri: (10) hava pompası şişesi, (11) hafif sertleştirici, (12) pamuk topları, (13) pamuk çubukları, (14) ışıkla sertleşen sıvı reçine ve (15) yapıştırıcılar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Cerrahi süreç. (A) Fareyi cerrahi platforma sabitleyin. (B) 304 paslanmaz çelik teli bukkal taraftan M1 ve M2 arasındaki yakın boşluktan itin. (B1) Anlamaya yardımcı olmak için şematik bir diyagram eklenmiştir. (C) M1'e bir helezon yay bağlanır ve M1'de oklüzal girişim olmaz. (C1) Anlamaya yardımcı olmak için şematik bir diyagram eklenmiştir. (D) Helezon yayın diğer ucu ipsilateral üst kesici dişe sabitlenir. (D1) Anlamaya yardımcı olmak için şematik bir diyagram eklenmiştir. (E) Kesici dişleri ve paslanmaz çeliği birbirine sarmak için sıvı reçine uygulayın. (F) Tüm ortodontik apareylerin son görünümü. Kısaltmalar: M1 = maksiller birinci azı dişi; M2 = maksiller ikinci azı dişi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Temsili mikro-BT üç boyutlu görüntüler ve M1 hareketinin farklı aşamalarının istatistiksel analizi. (A) Fizyolojik koşullar altında, M1 ve M2 arasında boşluk yoktur. (B-D) M1 hareket etmeye başlar ve zamanla M1 ve M2 arasındaki karşılıklı konumsal ilişkiye göre hareket mesafesi artar. Kırmızı kutu, M1 ve M2 arasındaki mesafeyi ifade eder. Siyah ok, mekanik yükün yönünü ifade eder. (E) M1 hareket mesafesinin istatistiksel analizi. Kısaltmalar: M1 = maksiller birinci azı dişi; M2 = maksiller ikinci azı dişi; OTM = ortodontik diş hareketi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: M1 hareketinin farklı aşamalarının yatay ve sagital görünümlerinden temsili mikro-BT iki boyutlu görüntüler. (A,B) Fizyolojik koşullar altında, düşük yoğunluklu periodontal ligament aequilatus'tur ve sıkıştırılmak yerine sürekli olarak bir miktar yer kaplar ve alveol kemiğinin yüzeyi sağlam doğrusaldır. (C,D) Periodontal ligament, ameliyattan sonraki 3. günde görülebilen distal tarafta genişler ve köklerin mezial tarafında daralır. (E-H) Ameliyattan sonraki 8. ve 14. günlerde orantısız periodontal ligament geri dönmeye başlar ve kemiğin emilimi ve birikmesi sonucu alveol kemiğinin yüzeyi pürüzlü hale gelir. Sarı oklar sıkıştırılmış periodontal ligamenti ifade eder. Kırmızı oklar, kemiğin emilimi ve birikmesi için alveol kemiğinin pürüzlü yüzeyini ifade eder. * P < 0.05; P < 0.005. Tek yönlü ANOVA. Veriler ortalama ± SD, n ≥ 3'tür. Ölçek çubuğu = 100 μm. Kısaltmalar: M1 = maksiller birinci azı dişi; M2 = maksiller ikinci azı dişi; OTM = ortodontik diş hareketi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Mikro-BT'den M1 hareketinin farklı aşamalarında M1 kökleri içine alınmış alveolar kemiğin istatistiksel analizi. (A) 8. günde yüzde kemik hacmindeki önemli azalma, 3. gün ile 8. gün arasındaki aktif kemik erimesini gösterir. 14. günde yüzde kemik hacmindeki önemli artış, 8. gün ile 14. gün arasında aktif kemik oluşumunu gösterir. (B) Kontrol tarafına kıyasla kemik mineral yoğunluğunda 8. günde önemli fark. Yukarıdaki sonucu da desteklemektedir. (C-E) Değerlendirme için üç ek gösterge kullanılmıştır. Birkaç önemli fark bulundu, ancak eğilim hala yukarıdaki sonuçları destekliyor. *P < 0,05. Tek yönlü ANOVA. Veriler ortalamadır± SD, n ≥ 3. Kısaltmalar: M1 = maksiller birinci azı dişi; OTM = ortodontik diş hareketi; BV / TV = kemik hacmi yüzdesi; BMD = kemik mineral yoğunluğu; Tb. N = trabeküler sayı; Tb. Th = trabeküler kalınlık; Tb. Sp = trabeküler ayırma. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: M1 hareketinin farklı aşamalarının hematoksilen-eozin boyaması ve Masson-trikrom boyamanın temsili sonuçları. (A,B) Fizyolojik koşullar altında, periodontal ligament lifleri "~" gibi belirgin bir dalga benzeri şekle sahip belirli kuvvetlere maruz kalır ve alveol kemiğinin yüzeyi sağlam doğrusaldır. M1 mekanik yüke maruz kaldığında, (C,E,G,I,K,M) lifi gerilim tarafında sıkıca gerilirken, (D,F,H,J,L,N) periodontal ligament lifi morfolojik belirsizlikle sıkıştırılmıştır. (C-N) Alveol kemiğinin yüzeyi, kemik modellemesi ilerledikçe giderek daha düzensiz hale gelir. Ölçek çubuğu = 20 μm. Kısaltmalar: M1 = maksiller birinci azı dişi; OTM = ortodontik diş hareketi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Tür | Hareketli diş | Anchorage | Aygıt | Hareket yönü | Referans |
| Murin (Sessiz Sinema) | birinci azı dişi | Kesici | helezon yay | mesial | 14,15 |
| birinci azı dişi | ikinci azı dişi | elastik bant | mesial | 16 | |
| Sıçan | birinci azı dişi | Mini İmplant | helezon yay | mesial | 17 |
| birinci azı dişi | Kesici | helezon yay | mesial | 18 | |
| ikinci ve üçüncü azı dişi | kontralateral homonim dişler | Yaylı Genişletme Cihazı | Bukkal | 19 | |
| birinci azı dişi | ikinci azı dişi | ortodontik tel | mesial | 20 | |
| Tavşan | ilk küçük azı dişi | Kesici | helezon yay | mesial | 21 |
| ilk küçük azı dişi | Mini İmplant | helezon yay | mesial | 22 | |
| Kesici | kontralateral homonim dişler | helezon yay | Distal | 23 | |
| Kesici | kontralateral homonim dişler | Omega döngüsü | Distal | 24 | |
| Köpek | ikinci küçük azı dişi ve birinci büyük azı dişi | Mini İmplant | helezon yay | mesial | 25 |
| ikinci küçük azı dişi | köpek | helezon yay | mesial | 26 | |
| ilk küçük azı dişi | Mini İmplant | elastik bant | Distal | 27 | |
| yanal kesici diş | köpek | elastik bant | Distal | 28 | |
| Domuz | birinci azı dişi | süt üçüncü azı dişi ve mini implant | helezon yay | mesial | 29 |
| birinci azı dişi | ikinci azı dişi | ortodontik tel | Bukkal | 30 | |
| Maymun | merkezi kesici diş | birinci azı dişi, küçük azı dişi, köpek dişi ve yan kesici diş | helezon yay ve ortodontik tel | Labial | 31 |
| Kedi | köpek | Mini İmplant | helezon yay | mesial | 32 |
Tablo 1: Mevcut hayvan ortodonti modellerinin özeti. Tablo, basit ortodontik diş hareketine odaklanan geleneksel laboratuvar hayvanlarının yaygın olarak kullanılan modellerini listeler. Her zaman üç elemandan oluşurlar: hedef hareketli diş, ankraj ve mekanik yük eklemek için bağlantı cihazı. Üç unsur değiştirilerek çeşitli ortodontik programlar türetilmiştir. Birden fazla dişin olduğu karmaşık ortodontik diş hareketleri hariç tutulmuştur.
Ek Şekil S1: Yayın büyütülmüş versiyonları. (A) Mekanik yük olmadan ve (B) mekanik yük ile. Ölçek çubuğu = 5 mm. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil S2: Bağ telini forseps ile sıkıştırma yöntemi. Protokol adımı 2.4. sırasında, delmeden önce bağ telinin kıvrımını sıkıştırmanın en güvenli ve en uygun yolu burada gösterilmektedir. Bu Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil S3: Reçine kaplamanın kapsamı. Protokol adımı 2.9 sırasında, yayın kesici ucu (A) olmadan ve (B) reçine ile kaplıdır. Reçine elastik kısma eklenmemelidir. Bu dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Bu yazıda, mekanik yüke bağlı kemik yeniden şekillenmesinin gizli mekanizmalarını incelemek için murin maksiller modelinde en basit ortodontik diş hareketi protokolünü adım adım tanımlamaya çalıştık. Kemiğin yeniden şekillenmesi üzerine yapılan araştırmaların yanı sıra, bu yöntemin başka ana uygulamaları da vardır: 1) ortodontik diş hareketinin hızlandırılması üzerine metodolojik araştırma; 2) ortodontik kök rezorpsiyonu ile ilgili araştırmalar; 3) ortodontik diş hareketi ve ağrısının biyolojik mekanizmaları; 4) Transgenik model üzerine araştırma.
Mandibular distraksiyon osteogenezisi37 gibi diğer mekanik yükleme ile ilişkili tedavilerle karşılaştırıldığında, ortodontik diş hareketi, yara ve kanama olmaksızın en basit ve en hafif yöntemdir. Ayrıca, murin modeli, daha az zaman ve daha az maliyetle çalıştırılması kolay olma avantajlarına sahiptir38. Maksiller model, çalışma sırasında geniş bir görme alanı ve stabil sabitleme sağlayabilir ve işlemden sonra dilden cihaza en az paraziti sağlayabilir14.
Burada oluşturulan modele dayanarak, üç temsili zaman noktası tanımladık. Ameliyat sonrası üçüncü günden itibaren diş hareketi makroskopik olarak ölçülebilir ve hareket mesafesi zamanla artar. Ameliyattan sonraki 3. günde, kemikte belirgin bir değişiklik olmaksızın periodontal ligament lifi yoluyla kemiğe mekanik yük eklendi. Ameliyattan sonraki 8. günde kemik yeniden şekillenmesi başlamıştı ve kemik erimesi baskın konumdaydı, ameliyattan sonraki 14. günde ise kemik oluşumu baskındı. Bu model, ortodontik diş tedavisi sırasında kemiğin yeniden şekillenmesinin farklı aşamalarının özelliklerini gösterebilir.
Dikkate alınması gereken bazı kritik işlem adımları vardır. Protokol adımı 2.7'den önce, daha iyi bir cerrahi görüş alanı için farenin başı operatöre doğru olmalıdır. Protokol adımı 2.4'ten sonra, çalışma alanı kesici dişlerin yakınındadır ve farenin kuyruğu operatöre doğru olmalıdır. Paslanmaz çelik telin bukkal taraftan M1 ve M2 arasındaki yakın boşluktan itilmesi gerektiğinde, hedef alanı güvenli bir şekilde bulmak ve aletlerin ağızda kapladığı alanı azaltmak için ön bükme gereklidir. Paslanmaz çelik telin yakın boşluktan geçerken diş etini delmemesini sağlamak için bükülme açısı >45° olmalıdır. Paralel bir şekilde delmek en az direnç gösteren yoldur. Küçük bir açıyla delilen oklüzal tel, pürüzsüz ve sert diş yüzeyi tarafından damak tarafına da yönlendirilebilir. Kavisli oftalmik cımbızın ucu, ağızda işgal edilen alanı azaltmak ve efor için uygun hale getirmek için kıvrımı kelepçelemelidir (Ek Şekil S2).
Paslanmaz çelik tel, maksiller kesici dişler arasındaki yakın boşluktan geçemeyebileceğinden, dişli oftalmik cımbız kesici dişlerin ayrılmasında yardımcı olur. Ek olarak, reçine bağlama burada ana tutma yöntemi olduğundan kare bir düğüm gerekli değildir. Kare bir düğümün kaplama reçinesinin hacmini artıracağı diş yüzeyine neredeyse yakın bir kayma düğümü yapılabilir.
Ancak bu modelin eksiklikleri de var. Ortodontik apareyler, ağızda yabancı cisim varlığının hissedilmesi nedeniyle fareler tarafından tahrip edilebilir. Molar tarafın bir kısmı, yok edilmesi zor olan oklüzal düzlemin altında kalır. Bununla birlikte, alt kesici dişler, helezon yayın ucu da dahil olmak üzere, kesici tarafın sabitleme kısmını tam olarak ısırır. Bu nedenle, tutma kuvvetini artırmak için her iki üst kesici dişin tüm yüzeylerinin reçine ile sarılmasını öneriyoruz. Yayın kesici ucu - en zayıf kısım - reçine ile kaplanabilir (Ek Şekil S3). Sonuç olarak, bu protokol murin maksiller modelinde ameliyat edilen ortodontik diş hareketinin ayrıntılarını adım adım ortaya koymuştur. Her adımın açık bir şekilde açıklanması ve görsel gösterim ile araştırmacılar bu modelde ustalaşabilir ve birkaç değişiklikle deneysel ihtiyaçlarına uygulayabilirler.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmezler.
Acknowledgments
Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından F.L.'ye 82100982 hibe ile desteklenmiştir.
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).
