Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Medicine
Click here for the English version

Medicine

Etablering af en murin maksillær ortodontisk model

Published: October 27, 2023 doi: 10.3791/66033
Automatic Translation
1,2, 1,2, 1,2
1State Key Laboratory of Oral Diseases and National Clinical Research Center for Oral Diseases, West China Hospital of Stomatology, Sichuan University, 2Department of Endodontics, West China Stomatology Hospital, Sichuan University

Summary

Her demonstrerer vi trin for trin en håndterbar, ortodontisk tandbevægelsesprotokol, der drives på en murin maksillær model. Med den eksplicitte forklaring af hvert trin og visuel demonstration kan forskere mestre denne model og anvende den på deres eksperimentelle behov med nogle få ændringer.

Abstract

På grund af manglen på reproducerbare protokoller til etablering af en murin maksillær ortodontisk model præsenterer vi en pålidelig og reproducerbar protokol for at give forskere et gennemførligt værktøj til at analysere mekanisk belastningsassocieret knoglemodellering. Denne undersøgelse præsenterer et detaljeret rutediagram ud over forskellige typer skematiske diagrammer, operationsfotos og videoer. Vi udførte denne protokol på 11 voksne brede C57/B6J-mus og høstede prøver på postoperative dage 3, 8 og 14. De mikro-CT og histopatologiske data har bevist succesen med tandbevægelser kombineret med knoglemodellering ved hjælp af denne protokol. Desuden har vi ifølge mikro-CT-resultaterne på dag 3, 8 og 14 opdelt knoglemodellering i tre faser: forberedelsesfase, knogleresorptionsstadium og knogledannelsesstadium. Disse faser forventes at hjælpe forskere, der beskæftiger sig med forskellige faser, med at fastsætte prøveindsamlingstid med rimelighed. Denne protokol kan udstyre forskere med et værktøj til at udføre regenerativ analyse af knoglemodellering.

Introduction

Knogle er et meget aktivt rekonstrueret væv, der tilpasser sin størrelse, form og egenskaber gennem individets levetid 1,2. Ud over hormoner, aldring, ernæring og andre biologiske eller biokemiske faktorer3 har ideen om, at mekanisk belastning er den mest afgørende faktor, opnået generel accept 4,5. Under nogle omstændigheder med unormal mekanisk belastning kan ubalancen mellem knogleresorption og knogledannelse føre til unormal knoglemodellering og knogleforstyrrelser. Knoglesygdomme som brug, osteoporose og knogletab under langvarig sengeleje eller i nærvær af mikrogravitation ved rumflyvning har et tæt forhold til unormal mekanisk belastning 6,7,8.

Mekanisk belastning er også blevet brugt til behandling af knoglerelaterede sygdomme såsom distraktionsbehandling og tandregulering. Distraktionsbehandling er blevet anvendt i udviklingssygdomme som kraniosynostose og mandibulær hypoplasi 9,10, mens tandregulering i vid udstrækning er blevet brugt til at rette op på unormal tandposition og enhver malokklusion11. Kernen i tandregulering er også styringen af mekanisk belastning. Når knoglevævet udsættes for mekanisk belastning, induceres en stærkt koordineret knoglemodelleringsproces ved kobling af knogleresorption efterfulgt af knogledannelse, som kan bevæge tænderne for at opnå det ortodontiske formål12,13.

Selvom tandregulering har været bredt anvendt til klinisk praksis, da vores viden om de biologiske virkninger af mekanisk belastning er begrænset, er resultaterne af tandregulering ukontrollerbare. For at overvinde disse begrænsninger er der etableret flere dyremodeller såsom mus, rotte, kanin, kat, hund, abe og gris for at undersøge den underliggende mekanisme for mekanisk belastningsinduceret knoglemodellering (tabel 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29,30,31,32. Store dyr som hunde, aber og svin har nogle fordele i forhold til små dyr i tandregulering - de har mere menneskelignende tænder og tandprotese, så den kirurgiske procedure er let at replikere hos mennesker. Derudover kan et bredt overblik reducere driftsvanskeligheden og gøre det muligt at anvende en række ortodontiske ordninger33,34. Store dyr er imidlertid vanskelige at skaffe, hvilket fører til udfordringer i forbindelse med stikprøvestørrelsen, og de er underlagt etiske begrænsninger35. Desuden gør rutinemæssige ekstraktionsprocedurer og komplekse instrumenter forsøgene vanskelige at udføre, hvorfor store dyr sjældent anvendes.

Under sådanne omstændigheder anvendes gnavere hovedsageligt til at etablere ortodontiske modeller. Blandt disse modeller har rotter og kaniner lavere driftsvanskeligheder og flere tandbevægelsesordninger sammenlignet med mus. Murinmodellen har dog den unikke fordel, at der findes et stort antal gensplejsede mus, hvilket især er afgørende for at undersøge de bagvedliggende mekanismer36. Imidlertid er murinmodellen den sværeste model at manipulere på grund af dens lille størrelse. Gennemgang af de nuværende metoder, flytning af den første molære i mesial retning er den eneste praktiske metode til en ortodontisk model. To enheder bruges hovedsageligt til at flytte tandspiralfjederen og elastikken. Det er lettere at bruge et elastikbånd, men den ortodontiske kraft varierer meget, hvilket gør det vanskeligt at opnå stabile resultater.

Xu et al.15 har etableret en murinmodel med en spiralfjeder på underkæben. På grund af underkæbens mobilitet og tungenes obstruktive karakter er operation på maxillaen imidlertid altid det første valg til både intraoperative og postoperative overvejelser. Taddei et al.16 beskrev en mere detaljeret protokol om murine maxilla for 10 år siden, og flere visuelle og pellucide detaljer bør tilføjes. Sammenfattende har denne protokol systematisk beskrevet en detaljeret ortodontisk tandbevægelsesprotokol i en murin maksillær model for at hjælpe forskere med at mestre modelleringsmetoden på en standardiseret måde og muliggøre komparativ evaluering mellem forskellige undersøgelser.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

Dyreprocedurerne i denne undersøgelse blev gennemgået og godkendt af den etiske komité for West China School of Stomatology, Sichuan University (WCHSIRB-D-2017-041). Voksne C57BL/6-mus blev anvendt i denne undersøgelse (se materialetabellen). Denne protokol tilføjer mekanisk belastning til højre maksillære første molære (M1) til mesial bevægelse, hvor en stærkt koordineret knoglemodelleringsproces induceres ved kobling af knogleresorption og knogledannelse (figur 1).

1. Præoperativ forberedelse

  1. Kirurgiske genstande
    1. Forbered følgende kirurgiske genstande til operationen: kirurgisk platform (figur 2A), fastgørelseselement (figur 2B), kirurgiske instrumenter (figur 2C og supplerende figur S1), ortodontiske forsyninger (figur 2C) og tandrestaureringsforsyninger (figur 2D).
      BEMÆRK: Den tilpassede spiralfjeder er specialfremstillet og giver en kraft på 10cN, når den strækkes til 10 mm.
  2. Sterilisering
    1. Steriliser de kirurgiske instrumenter ved autoklavering og alle kirurgiske genstande med ultraviolet bestråling i mindst 30 minutter.
  3. Anæstesi
    1. Bedøv musen ved at administrere ketamin (100 mg / kg) og diazepam (5 mg / kg) ved intraperitoneal injektion.
    2. Påfør dyrlægesalve på murins øjne med en bomuldspind for at undgå øjentørhed.
    3. Fortsæt kun med operationen, når musen ikke reagerer, når tæerne klemmes med tang.

2. Kirurgisk proces

  1. Spred og tape lemmerne på den bedøvede mus i liggende stilling til den kirurgiske platform ved hjælp af tape.
  2. Pin en 27 G nål på hver side over hovedet og en anden 27 G nål på hver side under axillen.
  3. Vind et elastik rundt om de to ovennævnte nåle og de øverste fortænder og en anden omkring yderligere to nåle og de nederste fortænder. Skift kanylepositionerne for at kontrollere åbningsgraden og mundens retning (figur 3A).
    BEMÆRK: Ved tandregulering skal munden holdes åben i det maksimale omfang, før buccinatoren bliver helt stram. Tungen skal trækkes mod den ikke-operative side for at udsætte det kirurgiske felt og forhindre iskæmi.
  4. Bøj 1,5 mm-enden af en 3 cm 304 rustfrit ståltråd, og skub den bøjede ende gennem det interproximate rum mellem M1 og den maksillære anden molære (M2) fra bukkalsiden med buet oftalmisk pincet (figur 3B). Når den palatale ende af ligaturtråden ses fra palatalsiden, skal du trække den ud op til ca. halvdelen af dens længde og føre den gennem den ene ende af den tilpassede spiralfjeder.
  5. Bind en firkantet knude med de to ender af ligaturtråden i mesialretningen af den maksillære M1, indtil fjederen er fastgjort til tanden (figur 3C). Træk den overskydende ledning fra.
  6. På samme måde skal du gennembore en anden 3 cm 304 rustfrit ståltråd gennem den anden ende af spiralfjederen.
  7. Rengør og tør fortændernes overflader med bomuldskugler. Påfør klæbemidler på alle disse overflader med bomuldspinde og let hærd dem.
  8. Skub den anden rustfri ståltråd gennem det interproximate rum mellem de maksillære fortænder, og bind en glideknude i labial retning (figur 3D). Træk den overskydende ledning fra og lad resten af ledningen ligge tæt på tandoverfladen.
  9. Injicer lyshærdet harpiks for at dække knuden og fortænderne; lyshærdning af harpiksen (figur 3E).

3. Postoperativ ledelse

  1. Efter operationen injiceres musene med 0,05 mg/kg buprenorphin intraperitonealt til postoperativ analgesi.
  2. Anbring den bedøvede mus på et 37 °C termostatisk elektrisk tæppe. Når murinen genvinder bevidstheden med ambulation, skal du returnere den til et separat husbur.
  3. På grund af forændernes begrænsede funktion efter operationen skal du udskifte almindeligt hårdt foder med kun en blød kost.
  4. Kontroller de ortodontiske apparater hver dag. Hvis der observeres nogen tilstand under inspektionen, der påvirker ledningen af ortodontisk kraft, såsom fjederdeformation, fjederløsning og enhed, der falder af, skal musen udelukkes fra eksperimentet.
  5. For at opretholde sammenligneligheden af eksperimenter skal du vurdere musenes vægt dagligt efter operationen. Mus, der udviser et vægttab på over 30% af deres præoperative vægt, skal udelukkes fra forsøget.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Vi har udført OTM-operationen på 11 voksne hanmus (C57/BL6, 3 måneder gamle). De blev aflivet for resultater på dag 3, 8 og 14 efter operationen. I disse eksperimenter er den højre maksillære side operationssiden, mens den venstre maksillære side er kontrolsiden. Mikro-CT viste, at der var en tidsmæssig fortløbende stigning i afstanden mellem M1 og M2: 30 μm, 70 μm og 110 μm på henholdsvis dag 3, 8 og 14 efter operationen (figur 4). Det parodontale ledbånd med lav densitet viste udvidelse på den distale side og indsnævring på mesialsiden af rødderne som følge af den mekaniske belastning (figur 5). Endvidere var parodontalt ledbånd kontinuerligt, og der forekom ingen absorption i nogen rod. Disse resultater viser, at det er muligt og sikkert at flytte M1 fysisk med denne protokol.

Desuden har vi analyseret knogleområdet indesluttet i rødderne af M1 med parametre vist i figur 6. Procentdelen af knoglevolumen og knoglemineraltæthed på operationssiden på dag 8 viste et signifikant fald sammenlignet med kontrolsiden (figur 6A,B). I modsætning hertil viste den procentvise knoglevolumen på operationssiden på dag 3 og 14 en signifikant stigning sammenlignet med operationssiden på dag 8 (figur 6A). Disse resultater tyder på, at knoglemodellering er inaktiv før dag 3 efter operationen. Efter dag 3 efter operationen begynder knogleabsorption at dominere knoglemodelleringsprocessen. Efter dag 8 efter operationen får knogledannelsen en fordel i knoglemodellering, og den alveolære knogle vender næsten tilbage til det fysiologiske niveau, hvilket også indebærer, at tandbevægelsen næsten stopper. På dag 14 i denne protokol gennemgår knoglemodelleringen, der er indesluttet i rødderne af M1, tre faser, som groft kan opdeles i præparations-, knogleresorptions- og knogledannelsesstadierne. Forskere kan således studere forskellige stadier af knoglemodellering med denne model.

Figur 7 viser resultaterne af hæmatoxylin-eosinfarvning og Masson-trikromfarvning. Vi valgte den alveolære knogle mellem mesial bukkalrod (MB) og den distale bukkalrod (DB) af M1 som interesseområde. De periodontale ledbånd i den distale ende af MB og mesialenden af DB er fronterne for kraftoverførsel af knogleområdet af interesse. Kontrolsiden af hver gruppe viste en lignende manifestation: Disse periodontale ledbånd delte en lignende bredde med bølgelignende fiber og spindelformede celler i justering, og overfladen af den alveolære knogle var intakt lineær. Dette tyder på, at periodontale væv indesluttet i rødderne af M1 ikke blev udsat for ubalanceret og overdreven mekanisk belastning under fysiologiske forhold.

På dag 3 efter operationen blev periodontal ligamentfiber strakt tæt på spændingssiden, mens periodontal ligamentfiber blev komprimeret med morfologisk tvetydighed. Hyalinisering blev noteret i området med størst pres. Overfladen af den alveolære knogle havde stadig bevaret sin integritet på begge sider. I overensstemmelse med mikro-CT-resultaterne bevægede M1 sig i de første 3 dage efter operationen inden for det alveolære sokkel ved at komprimere det periodontale ledbånd på tryksiden, mens knogleresorption eller dannelse endnu ikke blev observeret.

På dag 8 efter operationen viste periodontale ledbånd på begge sider de samme træk som dem på dag 3, selvom overfladen af den alveolære knogle var begyndt at se ru ud. Desuden blev marvhulen forstørret, og antallet af trabekulære knogler syntes at reducere som det ses i CT-dataene. Derfor viser den histopatologiske fænotype af knoglemodellering på dag 8 efter operationen en stigning i knogleresorption. Den alveolære knogle indikerer også, at M1 bevæger sig med høj hastighed.

På dag 14 efter operationen syntes bredden af parodontale ledbånd på begge sider at være næsten ens. Overfladen af den alveolære knogle var blevet meget grovere sammenlignet med overfladen på dag 8 efter operationen. Imidlertid blev knoglen genoprettet til det fysiologiske niveau på kontrolsiden, hvilket også blev indikeret af CT-dataene. Denne fase viser, at knogledannelse dominerede knoglemodelleringsprocessen. Da den mekaniske belastning kun blev påført én gang på driftstidspunktet, faldt belastningen, efterhånden som bevægelsesafstanden steg. Da den alveolære knogle vendte tilbage til normal, stoppede bevægelsen af M1 også.

Figure 1
Figur 1: Skematisk gengivelse af tandbevægelse. Når en mekanisk belastning påføres molaren, kan træk- og tryksiderne af den alveolære knoglemodellering defineres. Den tykke pil angiver retningen af den mekaniske belastning. Tynde pile angiver trækstyrken og de komprimerende sider af knoglemodelleringsfronten. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 2
Figur 2: Kirurgiske genstande. (A) (1) Kirurgisk platform: en skumplade eller korkplade indpakket i medicinsk ikke-vævet stof. B) Fastgørelsesanordninger: 2) to gummibånd, 3) tape og 4) fire 27 G-nåle. (C) Kirurgiske instrumenter og ortodontiske forsyninger: (5) kirurgisk saks, (6) oftalmisk pincet, (7) nåleholdere, (8) 304 rustfrit ståltråd og (9) en tilpasset spiralfjeder. Det hvide rektangel refererer til den tilpassede spiralfjeder. Forstørrede versioner af fjederen med og uden kraft er vist i supplerende figur S1. (D) Tandrestaureringsforsyninger: (10) luftpumpeflaske, (11) lyshærder, (12) vatkugler, (13) vatpinde, (14) lyshærdet væskeharpiks og (15) klæbemidler. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 3
Figur 3: Kirurgisk proces. (A) Fastgør musen til den kirurgiske platform. (B) Skub 304 rustfrit ståltråd gennem det nærmeste rum mellem M1 og M2 fra bukkalsiden. (B1) Der er tilføjet et skematisk diagram for at hjælpe forståelsen. (C) En spiralfjeder er fastgjort til M1, og der forekommer ingen okklusal interferens ved M1. (C1) Der er tilføjet et skematisk diagram for at hjælpe forståelsen. (D) Den anden ende af spiralfjederen er fastgjort til den ipsilaterale øvre fortand. (D1) Der er tilføjet et skematisk diagram for at hjælpe forståelsen. (E) Påfør flydende harpiks for at vikle fortænderne og rustfrit stål sammen. (F) Den endelige visning af alle ortodontiske apparater. Forkortelser: M1 = den maksillære første molar; M2 = den maksillære anden molar. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 4
Figur 4: Repræsentative mikro-CT tredimensionelle billeder og statistisk analyse af forskellige stadier af M1-bevægelse. (A) Under fysiologiske omstændigheder er der ikke mellemrum mellem M1 og M2. (B-D) M1 begynder at bevæge sig, og bevægelsesafstanden øges i henhold til det gensidige positionsforhold mellem M1 og M2 over tid. Den røde boks henviser til afstanden mellem M1 og M2. Den sorte pil refererer til retningen af den mekaniske belastning. E) Den statistiske analyse af bevægelsesafstanden M1. Forkortelser: M1 = den maksillære første molar; M2 = den maksillære anden molar; OTM = ortodontisk tandbevægelse. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 5
Figur 5: Repræsentative mikro-CT todimensionelle billeder fra vandrette og sagittale visninger af forskellige stadier af M1-bevægelse. (A,B) Under fysiologiske omstændigheder er parodontalt ledbånd med lav densitet aequilatus og optager kontinuerligt noget plads i stedet for at blive komprimeret, og overfladen af den alveolære knogle er intakt lineær. (C,D) Det periodontale ledbånd udvides på den distale side og indsnævres på mesialsiden af rødderne, hvilket kan observeres på dag 3 efter operationen. (E-H) Det skæve parodontale ledbånd begynder at vende tilbage, og overfladen af den alveolære knogle bliver ru som følge af absorption og afsætning af knogle på dag 8 og 14 efter operationen. Gule pile henviser til det komprimerede parodontale ledbånd. Røde pile refererer til den ru overflade af alveolær knogle til absorption og afsætning af knogle. * P < 0,05; P < 0,005. Envejs ANOVA. Data er gennemsnitlige ± SD, n ≥ 3. Skalabjælke = 100 μm. Forkortelser: M1 = den maksillære første molar; M2 = den maksillære anden molar; OTM = ortodontisk tandbevægelse. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 6
Figur 6: Statistisk analyse af alveolær knogle indesluttet i rødderne af M1 på forskellige stadier af M1-bevægelse fra mikro-CT. (A) Det signifikante fald i det procentvise knoglevolumen på dag 8 indikerer den aktive knogleresorption mellem dag 3 og dag 8. Den signifikante stigning i den procentvise knoglevolumen på dag 14 indikerer aktiv knogledannelse mellem dag 8 og dag 14. (B) Den signifikante forskel på dag 8 i knoglemineraltætheden sammenlignet med kontrolsiden. støtter også ovenstående konklusion. (C-E) Der blev anvendt tre supplerende indikatorer til evalueringen. Der blev fundet få væsentlige forskelle, men tendensen understøtter stadig ovenstående konklusioner. *P < 0,05. Envejs ANOVA. Data er betyde± SD, n ≥ 3. Forkortelser: M1 = den maksillære første molar; OTM = ortodontisk tandbevægelse; BV / TV = procent knoglevolumen; BMD = knoglemineraltæthed; Tb. N = trabekulært tal; Tb. Th = trabekulær tykkelse; Tb. Sp = trabekulær adskillelse. Klik her for at se en større version af denne figur.

Figure 7
Figur 7: Repræsentative resultater af hæmatoxylin-eosinfarvning og Masson-trikromfarvning af de forskellige stadier af M1-bevægelse. (A,B) Under fysiologiske forhold udsættes periodontale ledbåndsfibre for visse kræfter med en tydelig bølgelignende form som "~", og overfladen af den alveolære knogle er intakt lineær. Når M1 udsættes for mekanisk belastning, er (C, E, G, I, K, M) fiber blevet strakt tæt på spændingssiden, mens (D, F, H, J, L, N) periodontal ligamentfiber er komprimeret med morfologisk tvetydighed. (C-N) Overfladen af den alveolære knogle bliver mere og mere ujævn, efterhånden som knoglemodelleringen fortsætter. Skalastang = 20 μm. Forkortelser: M1 = den maksillære første molar; OTM = ortodontisk tandbevægelse. Klik her for at se en større version af denne figur.

Art Bevægelig tand Ankerplads Apparat Bevægende retning Henvisning
Murine Første molær Fortænder spiralfjeder mesial 14,15
Første molær Anden molær elastik mesial 16
Rotte Første molær miniimplantat spiralfjeder mesial 17
Første molær Fortænder spiralfjeder mesial 18
anden og tredje molær kontralaterale enslydende tænder fjeder ekspansion apparat Buccale 19
Første molær Anden molær ortodontisk ledning mesial 20
Kanin Første præmolar Fortænder spiralfjeder mesial 21
Første præmolar miniimplantat spiralfjeder mesial 22
fortand kontralaterale enslydende tænder spiralfjeder distal 23
fortand kontralaterale enslydende tænder Omega sløjfe distal 24
Hund Anden præmolar og første molær miniimplantat spiralfjeder mesial 25
Anden præmolar Hunde spiralfjeder mesial 26
Første præmolar miniimplantat elastik distal 27
lateral fortænder Hunde elastik distal 28
Svin Første molær løvfældende tredje molære og mini implantat spiralfjeder mesial 29
Første molær Anden molær ortodontisk ledning Buccale 30
Abe central fortænder første molar, premolar, hund og lateral fortænder spiralfjeder og ortodontisk ledning labial 31
Kat Hunde miniimplantat spiralfjeder mesial 32

Tabel 1: Oversigt over de eksisterende ortodontiske dyremodeller. Tabellen viser de almindeligt anvendte modeller af konventionelle forsøgsdyr, der fokuserer på simpel tandregulering. De består altid af tre elementer: målbevægetanden, forankringen og forbindelsesanordningen for at tilføje mekanisk belastning. Forskellige ortodontiske programmer er afledt ved at ændre de tre elementer. Komplekse ortodontiske tandbevægelser med flere tænder er udelukket.

Supplerende figur S1: Forstørrede udgaver af fjederen. (A) Uden og (B) med mekanisk belastning. Vægtstang = 5 mm. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur S2: Metoden til fastspænding af ligaturtråden med tang. Under protokoltrin 2.4. vises den sikreste og mest bekvemme måde at klemme bøjningen af ligaturtråden før piercing her. Klik her for at downloade denne fil.

Supplerende figur S3: Omfanget af harpiksbelægning. Under protokoltrin 2.9 vises forænderenden af fjederen (A) uden og (B) med en belægning med harpiks her. Harpiksen må ikke tilsættes til den elastiske del. Klik her for at downloade denne fil.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

I dette papir forsøgte vi at beskrive den enkleste ortodontiske tandbevægelsesprotokol på murin maksillær model trin for trin for at studere de latente mekanismer for mekanisk belastningsinduceret knoglemodellering. Bortset fra forskning i knoglemodellering er der nogle andre almindelige anvendelser af denne metode: 1) metodologisk forskning i accelerationen af ortodontisk tandbevægelse; 2) forskning i ortodontisk rodresorption; 3) biologiske mekanismer for ortodontisk tandbevægelse og smerte; 4) Forskning i den transgene model.

Sammenlignet med andre mekaniske belastningsassocierede behandlinger såsom mandibulær distraktion osteogenese37 er tandregulering den enkleste og mildeste metode uden sår og blødning. Desuden har murinmodellen fordelene ved at være nem at betjene på med mindre tid og mindre omkostninger38. Den maksillære model kan give et bredt synsfelt og stabil fiksering under drift og mindst mulig interferens på apparatet fra tungen efter drift14.

Baseret på den model, der er etableret her, har vi yderligere beskrevet tre repræsentative tidspunkter. Tandbevægelse kunne måles makroskopisk fra den tredje postoperative dag, og bevægelsesafstanden øges med tiden. På dag 3 efter operationen blev mekanisk belastning tilføjet knoglen gennem periodontal ligamentfiber uden nogen åbenlyse ændringer i knoglen. På dag 8 efter operationen var knoglemodelleringen allerede startet, og knogleresorption var i dominerende stilling, mens knogledannelse var dominerende på dag 14 efter operationen. Denne model kan vise egenskaberne ved forskellige stadier af knoglemodellering under tandregulering.

Der er nogle kritiske driftstrin, der skal overvejes. Før protokoltrin 2.7 skal musens hoved være mod operatøren for et bedre kirurgisk synsfelt. Efter protokoltrin 2.4 er driftsområdet nær fortænderne, og musens hale skal være mod operatøren. Når rustfri ståltråd skal skubbes gennem det interproximate rum mellem M1 og M2 fra bukkalsiden, er præbøjning nødvendig for at lokalisere målområdet sikkert og reducere det rum, der optages af instrumenterne i munden. Bøjningsvinklen skal være >45 ° for at sikre, at rustfrit ståltråd ikke kan gennembore tandkødet, når den passerer gennem det mellemliggende rum. Piercing på en parallel måde er vejen for mindst modstand. Den okklusale trådpiercing i en lille vinkel kan også føres til den palatale side af den glatte og hårde tandoverflade. Spidsen af den buede oftalmiske pincet skal klemme bøjningen for at reducere det besatte rum i munden og gøre det praktisk til anstrengelse (supplerende figur S2).

Da rustfrit ståltråd muligvis ikke kan passere gennem det nærmeste rum mellem de maksillære fortænder, er tandede oftalmiske pincetter nyttige til fortandadskillelse. Derudover er en firkantet knude ikke nødvendig, da harpiksbinding er den vigtigste metode til tilbageholdelse her. En glideknude kan laves næsten tæt på tandoverfladen, hvor en firkantet knude øger volumenet af belægningsharpiksen.

Denne model har dog også sine mangler. De ortodontiske apparater kan blive ødelagt af musene på grund af følelsen af tilstedeværelsen af fremmedlegemer i munden. Den del af den molære side forbliver under det okklusale plan, hvilket er vanskeligt at ødelægge. Imidlertid bider de nedre snit nøjagtigt på fastgørelsesdelen af forændersiden, inklusive enden af spiralfjederen. Derfor foreslår vi, at alle overflader af begge øvre forænder skal pakkes ind i harpiks for at øge retentionskraften. Fortænderne på fjederen - den svageste del - kan være dækket af harpiks (supplerende figur S3). Afslutningsvis har denne protokol demonstreret detaljerne i ortodontisk tandbevægelse, der drives på murin maksillær model trin for trin. Med den eksplicitte forklaring af hvert trin og visuel demonstration kan forskere mestre denne model og anvende den på deres eksperimentelle behov med nogle få ændringer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Forfatterne erklærer ingen interessekonflikter.

Acknowledgments

Dette arbejde blev støttet af National Natural Science Foundation of China bevilling 82100982 til 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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Kenkre, J. S., Bassett, J. The bone remodeling cycle. Annals of Clinical Biochemistry. 55 (3), 308-327 (2018).
  2. Feng, X., McDonald, J. M. Disorders of bone remodeling. Annual Review of Pathology. 6 (1), 121-145 (2011).
  3. Alliston, T. Biological regulation of bone quality. Current Osteoporosis Reports. 12 (3), 366-375 (2014).
  4. Duncan, R. L., Turner, C. H. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcified Tissue International. 57 (5), 344-358 (1995).
  5. 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).
  6. Rolvien, T., Amling, M. Disuse osteoporosis: clinical and mechanistic insights. Calcified Tissue International. 110 (5), 592-604 (2022).
  7. Vico, L., Hargens, A. Skeletal changes during and after spaceflight. Nature Reviews Rheumatology. 14 (4), 229-245 (2018).
  8. Iwaniec, U. T., Turner, R. T. Influence of body weight on bone mass, architecture and turnover. Journal of Endocrinology. 230 (3), R115-R130 (2016).
  9. Governale, L. S. Craniosynostosis. Pediatric Neurology. 53 (5), 394-401 (2015).
  10. Sahoo, N. K., Issar, Y., Thakral, A. Mandibular Distraction osteogenesis. Journal of Craniofacial Surgery. 30 (8), e743-e746 (2019).
  11. Roberts-Harry, D., Sandy, J. Orthodontics. Part 1: Who needs orthodontics. British Dental Journal. 195 (8), 433-437 (2003).
  12. 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).
  13. Will, L. A. Orthodontic tooth movement: a historic prospective. Frontiers of Oral Biology. 18, 46-55 (2016).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. Lira Dos Santos, E. J., et al. Orthodontic tooth movement alters cementocyte ultrastructure and cellular cementum proteome signature. Bone. 153 (12), 116-139 (2021).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).
  30. 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).
  31. 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).
  32. 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).
  33. 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).
  34. 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).
  35. 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).
  36. 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).
  37. Ransom, R. C., et al. Mechanoresponsive stem cells acquire neural crest fate in jaw regeneration. Nature. 563 (7732), 514-521 (2018).
  38. 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).

Tags

Denne måned i JoVE udgave 200 mekanisk belastningsassocieret knoglemodellering flowchart skematiske diagrammer operationsfotos videoer voksne brede type C57 / B6J-mus postoperative dage 3 8 og 14 mikro-CT histopatologiske data tandbevægelser knoglemodelleringsfaser forberedelsesstadium knogleresorptionsstadium knogledannelsesfase prøveopsamlingstid
Etablering af en murin maksillær ortodontisk model
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Liu, J., Yu, C., Li, F. The… More

Liu, J., Yu, C., Li, F. The Establishment of a Murine Maxillary Orthodontic Model. J. Vis. Exp. (200), e66033, doi:10.3791/66033 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter