Studiare il movimento ortodontico dei denti nei topi
2 agosto 2024
Qui, presentiamo un protocollo per lo studio del movimento ortodontico dei denti (OTM), che funge da modello adatto per studiare i meccanismi di adattamento osseo, riassorbimento radicolare e risposta delle cellule ossee agli stimoli meccanici. Questa guida completa fornisce informazioni dettagliate sul modello OTM, sull'acquisizione della microtomografia computerizzata e sulla successiva analisi.
Il primo obiettivo di questa ricerca è analizzare il rimodellamento osseo mascellare e quindi il riassorbimento in risposta a stimoli farmacologici o all'uso di transgenici Questo studio mira a spianare la strada a future strategie terapeutiche per modulare la perdita ossea associata al rimodellamento osseo. I recenti progressi includono l'analisi del disegno molecolare per prevenire o trattare la mortalità per perdita di massa ossea. Questa innovazione ha permesso di migliorare i trattamenti odontoiatrici, coinvolgendo strutture come l'ortodonzia e gli impianti dentali.
Le tecnologie attualmente impiegate per far progredire la ricerca nel nostro campo includono l'uso di animali geneticamente modificati, l'analisi computerizzata della macrotomografia, i progressi nella tecnologia delle molle e lo sviluppo di materiali per i descrittori dei denti. La principale sfida sperimentale consiste nell'acquisire le abilità manuali necessarie per fabbricare molle in farle aderire con precisione al primo molare superiore destro dei topi. Questa procedura viene condotta in anestesia con la posizione dei topi su un tavolo chirurgico e aiutata dalla microscopia per una maggiore precisione. La carenza di estrogeni, come osservato nell'osteoporosi, è stata associata ad un aumento del rimodellamento osseo mascellare.
La ricerca futura potrebbe studiare il potenziale di molecole come la fosfato chinasi e la diossigenasi 1, come terapie mirate agli enzimi osteoclastici. Queste strategie mirano a migliorare la protezione dell'osteo in condizioni di stress meccanico. Per iniziare, utilizzare pinze a taglio distale per tagliare la molla elicoidale aperta in nichel titanio da 0,25 x 0,76 pollici in sei anelli, con due estremità a forma di anello posizionate perpendicolarmente alla molla, utilizzando pinze ortodontiche Weingart.
Modellare il filo rotondo di nichel cromato da 0,20 millimetri di diametro nella configurazione desiderata con estremità a forma di anello utilizzando una pinzetta Matthew e uno strumento di forma rotonda come riferimento dimensionale. Metti insieme le estremità a forma di anello della bobina e il filo rotondo di nichel cromato da 0,20 millimetri. Dopo aver anestetizzato il topo, valutare la profondità dell'anestesia utilizzando il riflesso del pedale.
Posizionare il topo in posizione di decubito dorsale su un tavolo chirurgico, immobilizzando gli arti per limitare i movimenti e consentire l'accesso intraorale. Utilizza un apribocca, ricavato da un filo di 0,50 millimetri di diametro e fissato con un filo di 0,08 millimetri per facilitare la visualizzazione completa impedendo il movimento della testa. Sotto uno stereomicroscopio, osservare le strutture intraorali.
Pulire e mordenzare le superfici del primo molare e dell'incisivo destro utilizzando rispettivamente acetone e un primer automordenzante. Utilizzando un micro pennello, raccogliere una piccola quantità di primer automordenzante. E applicalo sulla superficie occlusale del primo molare superiore.
Fotopolimerizzare il primer sulla superficie occlusale dei molari e degli incisivi per 30 secondi. Utilizzando resina fotopolimerizzabile, incollare l'estremità distale di una molla elicoidale aperta in nichel titanio a sei anelli alla superficie occlusale del primo molare mascellare destro. E fotopolimerizzare per 30 secondi.
Attivare la bobina utilizzando un apparecchio appositamente progettato con un binario e un meccanismo a manovella fissati al tavolo operatorio. Collegare l'estremità a forma di anello libero del filo rotondo da 0,20 millimetri al gancio del misuratore di tensione. All'attivazione della manovella, spostare il tavolo operatorio lungo il binario fino a quando il dinamometro registra una forza di 0,35 newton.
Incollare il filo rotondo da 0,20 millimetri a entrambi gli incisivi superiori, per ancorare la bobina. Tagliare il filo per staccare il mouse dal dinamometro. Aggiungi un altro incremento di resina in modo che il bordo metallico del dispositivo non sia esposto e danneggi il mouse.
E fotopolimerizzare per 30 secondi. Smontare il mouse dal tavolo. Dopo l'intervento chirurgico, trattare il topo con una soluzione salina per evitare la disidratazione durante il periodo di adattamento con il dispositivo.
Per iniziare, prelevare l'osso mascellare dal topo soppresso con forbici affilate tagliando tutti i tessuti molli. L'osso zigomatico nel piano sagittale e la sutura nasale frontonica e la sincondrosi sfeno-occipitale nel piano coronale. Fissare l'osso mascellare in formalina tamponata neutra al 10% per 48 ore.
Per eseguire la scansione micro CT dell'osso mascellare, utilizzare una dimensione del voxel isotropo da 9 a 18 micrometri, impostazioni dei raggi X di 50 kilovolt, filtro in alluminio da 0,5 millimetri e angolo di rotazione di 0,5 gradi per scansioni ad alta risoluzione. Ricostruire le immagini acquisite utilizzando il programma di ricostruzione con microtomografia indicato dal produttore della micro TC utilizzata. Per quantificare il movimento ortodontico dei denti, misurare la differenza di distanza lineare tra la giunzione dello smalto cementizio del primo e del secondo molare dell'emimascella destra rispetto all'emimascella sinistra.
Per verificare nei campioni la presenza di riassorbimento radicolare infiammatorio indotto dall'ortodonzia, utilizzando il metodo del contorno manuale, selezionare la regione di interesse della radice distovestibolare del primo molare mascellare. Misurare la densità minerale delle radici e la percentuale di volume delle radici per volume totale. L'indagine su un modello murino di movimento dentale ortodontico con una forza di 0,35 newton applicata, ha dimostrato che la distanza media di giunzione dello smalto cementizio sul lato di controllo tra il primo e il secondo molare era di 243,69 micrometri.
Dal punto di vista del movimento ortodontico dei denti, la distanza media di giunzione dello smalto cementizio era di 284,66 micrometri.
Panoramica
Questa ricerca presenta un protocollo per lo studio del movimento ortodontico del dente (OTM) in un modello murino, concentrandosi sul rimodellamento dell'osso mascellare e sulla riassorbimento radicolare in risposta a stimoli meccanici. I risultati principali dimostrano l'efficacia di questo modello nell'analisi dello spostamento dentale e nella valutazione di potenziali strategie terapeutiche per prevenire la perdita ossea.
Componenti Chiave dello Studio
Area di Ricerca
- Movimento ortodontico del dente
- Meccanismi di adattamento osseo
- Risposta al riassorbimento osseo
Sfondo
- Studio del rimodellamento dell'osso mascellare
- Influenze farmacologiche e genetiche sulla perdita ossea
- Progressi nelle tecnologie di trattamento odontoiatrico
Metodi Utilizzati
- Applicazione chirurgica di forze ortodontiche mediante molle nei topi
- Modelli murini transgenici
- Microtomografia computerizzata per l'analisi delle immagini
Risultati principali
- Le distanze medie della giunzione smalto-cementizia sono state misurate per quantificare lo spostamento dentale
- Le valutazioni della densità minerale radicolare e del volume hanno indicato cambiamenti infiammatori indotti dall'ortodonzia
- Lo studio migliora la nostra comprensione degli effetti dello stress meccanico sull'osso
Conclusioni
- Il modello murino OTM fornisce utili informazioni sull'adattamento osseo sotto stress meccanico
- Questa ricerca supporta studi futuri volti a migliorare i trattamenti ortodontici e le terapie per la perdita ossea
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Il movimento ortodontico del dente (OTM) nei topi fornisce un modello in vivo solido per lo studio della dinamica del rimodellamento osseo sotto forze meccaniche controllate, fornendo informazioni dirette sulla validazione precoce di bersagli per le vie di adattamento osseo. L'analisi quantitativa mediante micro-TC del movimento dentale e della riassorbimento radicolare consente misurazioni precise delle risposte biologiche, sostenendo la previsione nei ricercati di biologia ossea traslazionale. Questo modello è strategicamente adatto alla valutazione preclinica di interventi terapeutici mirati all'attività degli osteoclasti e degli osteoblasti.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Prima scoperta e validazione del bersaglio
- Permette l'analisi della funzione degli osteoclasti e degli osteoblasti in risposta a stimoli meccanici definiti.
- Supporta la riduzione del rischio biologico per bersagli coinvolti nel riassorbimento e nella deposizione ossea.
- Fornisce endpoint quantitativi per la validazione funzionale dei bersagli nella ricerca sull'adattamento osseo.
Sviluppo di screening e saggi
- Facilita la preparazione di modelli validati in vivo per lo screening farmacologico successivo.
- Fornisce output micro-CT riproducibili e quantitativi per la standardizzazione dei saggi.
- Consente una valutazione affidabile di molecole candidate che influenzano i processi di rimodellamento osseo.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Si allinea a modelli rilevanti per le malattie come l'osteoporosi e le condizioni di perdita ossea.
- Permette un approccio continuo che va dalla scoperta dei meccanismi alla validazione preclinica di terapie protettive per l'osso.
- Fornisce endpoint biomarcatori di tipo traslazionale, come densità minerale radicolare e rapporti volumetrici.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Questo modello murino OTM si inserisce nel percorso dalla scoperta alla fase preclinica, collegando studi meccanicistici e ricerca traslazionale per l'adattamento osseo e gli interventi ortodontici.
- Biologia della scoperta: Supporta la verifica di ipotesi relative ai percorsi del rimodellamento osseo e la riduzione del rischio meccanicistico di bersagli osteoclastici.
- Screening: Fornisce misurazioni quantitative di micro-TC pronte per saggi, per l'analisi comparativa di interventi.
- Analisi: Permette misurazioni precise delle distanze tra giunzione cemento-smalto e densità minerale radicolare, per analisi statistiche solide.
- Ricerca traslazionale: Collega i risultati ottenuti in vivo a modelli preclinici di perdita ossea e agli esiti dei trattamenti ortodontici.
- Riutilizzo aziendale: Stabilisce una piattaforma in vivo riutilizzabile per la valutazione di diversi agenti modulatori dell'osso.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nei bersagli di adattamento osseo e riduce l'ambiguità meccanicistica.
- Valore operativo: Standardizza i protocolli in vivo e l'imaging quantitativo per garantire riproducibilità e scalabilità.
- Valore strategico: Orienta le decisioni di avanzamento o interruzione per terapie mirate all'osso e migliora l'efficienza del capitale.
- Impatto sul portafoglio: Permette una priorizzazione corretta rispetto al rischio degli interventi sul rimodellamento osseo nelle fasi iniziali dei pipeline.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze nelle tecniche microchirurgiche e nella gestione di modelli in vivo.
- Richiede accesso a un'infrastruttura analitica e a immagini micro-TC ad alta risoluzione.
- Necessita di una standardizzazione tra i gruppi di lavoro dei protocolli di applicazione e misurazione delle forze.
- Potrebbe essere necessaria un'adattamento per diversi background genetici o interventi farmacologici.
- Le competenze manuali richieste e la variabilità del modello devono essere gestite per ottenere risultati costanti.
