$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
È generalmente noto che l'osso è sottoposto a costante ricostruzione per tutta la vita, in risposta a forze meccaniche secondo la legge di Wolff 1,2. Un'adeguata stimolazione meccanica, come la gravità e l'esercizio quotidiano, mantiene la massa ossea e la forza e previene la perdita ossea stimolando sia gli osteoblasti che gli osteoclasti. Gli osteoclasti, responsabili del riassorbimento osseo 3,4,5,6,7, e gli osteoblasti, responsabili della formazione ossea 8,9,10, mantengono l'omeostasi ossea e funzionano congiuntamente nel processo biologico di rimodellamento osseo. Al contrario, in assenza di stimoli di carico, come negli astronauti in condizioni di microgravità a lungo termine, le ossa subiscono una perdita di densità minerale ossea del 10%, aumentando così il rischio di osteoporosi11,12. Inoltre, le terapie meccaniche non invasive e convenienti, tra cui l'ortodonzia e l'osteogenesi da distrazione, sono emerse come trattamenti per le malattie ossee13,14. Tutto ciò ha dimostrato che la forza meccanica svolge un ruolo fondamentale nel mantenimento della qualità e della quantità dell'osso. Studi recenti hanno generalmente analizzato il rimodellamento osseo in risposta al carico meccanico utilizzando modelli che richiedono molto tempo come i test di sospensione della ruota e della coda, che di solito richiedevano 4 settimane o più per simulare il carico o lo scarico della forza15,16. Pertanto, c'è richiesta di un modello animale conveniente ed efficiente per lo studio del rimodellamento osseo guidato dal carico di forza.
L'osso alveolare è il più attivo in termini di rimodellamento osseo, con un alto tasso di turnover17. Il movimento ortodontico dei denti (OTM), un trattamento comune per la malocclusione, è un processo artificiale di rimodellamento dell'osso alveolare in risposta alla forza meccanica. Tuttavia, l'OTM, che induce un rapido rimodellamento osseo18, è anche un modo per risparmiare tempo per studiare gli effetti della forza meccanica sul rimodellamento osseo rispetto ad altri modelli con un lungo periodo sperimentale. Pertanto, l'OTM è un modello ideale per studiare il rimodellamento osseo sotto stimoli meccanici. È interessante notare che il meccanismo del rimodellamento dell'osso alveolare è spesso sensibile al tempo ed è necessario osservare i cambiamenti nel rimodellamento dell'osso alveolare in determinati momenti dopo la modellazione. Con il duplice vantaggio del controllo temporale e spaziale della ricombinazione del DNA e della specificità tissutale, un modello murino knockout genico condizionale inducibile è una scelta adatta per gli studi OTM.
Convenzionalmente, il rimodellamento dell'osso alveolare mediato da OTM è stato suddiviso in zone di tensione che coinvolgono la formazione ossea e zone di pressione che coinvolgono il riassorbimento osseo 19,20,21, che è più dettagliato ma difficile da regolare. Inoltre, Yuri et al. hanno riportato che il tempo di formazione dell'osso in OTM differiva sui lati di tensione e compressione22. Inoltre, uno studio precedente aveva dimostrato che il primo molare poteva avviare un ampio rimodellamento dell'osso alveolare mascellare sotto la forza ortodontica, che non era vincolata alle zone di tensione e pressione23. Pertanto, abbiamo selezionato l'area situata all'interno di tre radici di M1 nella sezione trasversale dell'osso mascellare come regione di interesse (ROI) e abbiamo descritto metodi per valutare l'attività di osteoblasti e osteoclasti nella stessa area per valutare il rimodellamento dell'osso alveolare sotto OTM.
Come fattore di trascrizione nucleare, il trasduttore di segnale e attivatore della trascrizione 3 (STAT3) si è dimostrato critico nell'omeostasi ossea24,25. Studi precedenti hanno riportato bassa densità minerale ossea e fratture patologiche ricorrenti nei topi con mutazione Stat3 26,27. Il nostro studio precedente ha dimostrato che la delezione di Stat3 negli osteoblasti Osx+ ha causato malformazione craniofacciale e osteoporosi, nonché fratture ossee spontanee28. Recentemente, abbiamo fornito evidenze in vivo con un modello murino inducibile di delezione di Stat3 osteoblasto-specifico (Col1α2CreERT2; Stat3 fl/fl, di seguito denominato Stat3Col1α2ERT2) che STAT3 è fondamentale nel mediare gli effetti della forza ortodontica che guida il rimodellamento dell'osso alveolare29. In questo studio, forniamo metodi e protocolli per l'utilizzo di topi knockout Stat3 inducibili per la linea osteoblastica specifica per studiare il rimodellamento osseo sotto forza ortodontica e descrivere metodi per analizzare il rimodellamento osseo alveolare durante l'OTM, facendo così luce sulla biologia meccanica scheletrica.