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방법 논문

쥐 상악 교정 모델의 확립

2K 조회수

⸱

DOI:

10.3791/66033

⸱

2023년 10월 27일

 ,  , 
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

이 논문에서

요약

여기에서 우리는 쥐 상악 모델에서 작동하는 관리 가능한 교정 치아 이동 프로토콜을 단계별로 보여줍니다. 각 단계에 대한 명확한 설명과 시각적 시연을 통해 연구원은 이 모델을 마스터하고 약간의 수정을 통해 실험 요구 사항에 적용할 수 있습니다.

초록

쥐 상악 교정 모델을 구축하기 위한 재현 가능한 프로토콜이 부족하기 때문에 우리는 연구자들에게 기계적 하중 관련 뼈 리모델링을 분석할 수 있는 실행 가능한 도구를 제공하기 위해 신뢰할 수 있고 재현 가능한 프로토콜을 제시합니다. 이 연구는 다양한 유형의 회로도, 작동 사진 및 비디오 외에도 자세한 순서도를 제공합니다. 11마리의 성체 와이드 타입 C57/B6J 마우스에 이 프로토콜을 수행하고 수술 후 3일, 8일, 14일에 샘플을 수집했습니다. 마이크로 CT 및 조직병리학적 데이터는 이 프로토콜을 사용한 뼈 리모델링과 결합된 치아 운동의 성공을 입증했습니다. 또한 3일, 8일, 14일째의 micro-CT 결과에 따라 뼈 모델링을 준비 단계, 골 흡수 단계, 골 형성 단계의 세 단계로 나눴습니다. 이러한 단계는 다양한 단계에 관심이 있는 연구원이 샘플 수집 시간을 합리적으로 설정하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다. 이 프로토콜은 연구자들에게 뼈 리모델링의 재생 분석을 수행할 수 있는 도구를 제공할 수 있습니다.

서론

뼈는 개체의 일생 동안 크기, 모양 및 특성을 조정하는 매우 활동적인 재건 조직입니다 1,2. 호르몬, 노화, 영양 및 기타 생물학적 또는 생화학적 요인3 외에도 기계적 부하가 가장 결정적인 요인이라는 생각이 널리 받아들여지고 있다 4,5. 비정상적인 기계적 부하가 있는 일부 상황에서는 뼈 흡수와 뼈 형성 사이의 불균형으로 인해 비정상적인 뼈 리모델링 및 뼈 장애가 발생할 수 있습니다. 장기간 침상 안정 중 또는 우주 비행시 미세 중력의 존재 하에서 사용하지 않는 골다공증 및 뼈 손실과 같은 뼈 질환은 비정상적인 기계적 부하 6,7,8과 밀접한 관계가 있습니다.

기계적 하중은 또한 산만 치료 및 교정 치료와 같은 뼈 관련 질병을 치료하는 데 사용되었습니다. 주의 산만 치료는 두개유합증 및 하악 형성 부전증과 같은 발달 질환에 사용되어 왔으며 9,10 교정 치료는 비정상적인 치아 위치와 부정교합을 교정하는 데 널리 사용되어 왔다11. 교정 치료의 핵심은 기계적 부하의 관리이기도 합니다. 뼈 조직이 기계적 하중을 받을 때, 뼈 흡수에 이은 뼈 형성의 결합에 의해 고도로 조정된 뼈 리모델링 과정이 유도되며, 이는 치아를 움직여 교정 목적(12,13)을 달성할 수 있다.

교정 치료는 임상 실습에 널리 적용되어 왔지만 기계적 하중의 생물학적 영향에 대한 지식이 제한되어 있기 때문에 교정 치료의 결과는 통제할 수 없습니다. 이러한 한계를 극복하기 위해 생쥐, 쥐, 토끼, 고양이, 개, 원숭이, 돼지 등 여러 동물 모델을 확립하여 기계적 하중 유도 골 리모델링의 근본적인 메커니즘을 조사했습니다(표 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29,30,31,32입니다. 개, 원숭이, 돼지와 같은 큰 동물은 교정 수술에서 작은 동물에 비해 몇 가지 장점이 있습니다 - 그들은 더 인간과 유사한 치아와 치열을 가지고 있어 수술 절차를 인간에게 쉽게 복제할 수 있습니다. 또한, 넓은 시야는 수술 난이도를 감소시킬 수 있고, 다양한 교정 계획(33,34)을 적용할 수 있다. 그러나 대형 동물은 구하기 어려워 표본 크기와 관련된 문제가 발생하며 윤리적 제한35. 또한 일상적인 추출 절차와 복잡한 기기로 인해 실험을 수행하기 어렵기 때문에 대형 동물은 거의 사용되지 않습니다.

이러한 상황에서 설치류는 주로 교정 모델을 설정하는 데 사용됩니다. 이 모델 중 쥐와 토끼는 쥐에 비해 작동 난이도가 낮고 치아 이동 방식이 더 많습니다. 그러나, 쥐 모델은 많은 수의 유전자 변형 마우스가 이용 가능하다는 독특한 이점을 가지며, 이는 기저 메커니즘(36)을 조사하는데 특히 중요하다. 그러나 쥐 모델은 크기가 작기 때문에 조작하기 가장 어려운 모델입니다. 현재 방법을 검토하면 첫 번째 어금니를 근심 방향으로 이동하는 것이 교정 모델을 위한 유일한 실용적인 방법입니다. 두 개의 장치는 주로 톱니 코일 스프링과 탄성 밴드를 이동하는 데 사용됩니다. 고무줄을 사용하는 것이 더 쉽지만 교정력이 크게 달라 안정적인 결과를 얻기가 어렵습니다.

Xu et al.15 는 하악골에 코일 스프링이 있는 쥐 모델을 확립했습니다. 그러나 하악골의 이동성과 혀의 폐쇄성으로 인해 상악 수술은 수술 중 및 수술 후 고려 사항에서 항상 첫 번째 선택입니다. Taddei et al.[16 ]은 10년 전에 쥐 상악골에 대한 보다 상세한 프로토콜을 기술했으며, 더 많은 시각적이고 명확한 세부 사항이 추가되어야 합니다. 요약하면, 이 프로토콜은 쥐 상악 모델에서 상세한 교정 치아 이동 프로토콜을 체계적으로 설명하여 연구원이 표준화된 방식으로 모델링 방법을 마스터하고 서로 다른 연구 간의 비교 평가를 가능하게 합니다.

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프로토콜

이 연구의 동물 절차는 쓰촨 대학교 중국 서부 구강학 학교 윤리 위원회(WCHSIRB-D-2017-041)에서 검토 및 승인되었습니다. 이 연구에서는 성체 C57BL/6 마우스를 사용했습니다( 재료 표 참조). 이 프로토콜은 뼈 흡수와 뼈 형성의 결합에 의해 고도로 조정된 뼈 리모델링 과정이 유도되는 근심 이동을 위해 오른쪽 상악 제1대구치(M1)에 기계적 부하를 추가합니다(그림 1).

1. 수술 전 준비

  1. 수술 용품
    1. 수술을 위해 수술 플랫폼(그림 2A), 패스너(그림 2B), 수술 기구(그림 2C 및 보충 그림 S1), 교정 용품(그림 2C) 및 치과 수복 용품(그림 2D)과 같은 수술 품목을 준비합니다.
      알림: 맞춤형 코일 스프링은 맞춤형이며 10mm로 늘어났을 때 10cN의 힘을 제공합니다.
  2. 멸균
    1. 고압멸균으로 수술 기구와 모든 수술 품목을 자외선 조사로 최소 30분 동안 살균합니다.
  3. 마취
    1. 복강 내 주사로 케타민(100mg/kg)과 디아제팜(5mg/kg)을 투여하여 마우스를 마취합니다.
    2. 눈 건조를 피하기 위해 면봉으로 쥐의 눈에 수의사 연고를 바릅니다.
    3. 집게로 발가락을 눌렀을 때 쥐가 반응하지 않는 경우에만 수술을 진행하십시오.

2. 수술 과정

  1. 마취된 쥐의 팔다리를 접착 테이프를 사용하여 수술 플랫폼에 누운 자세로 벌리고 테이프로 붙입니다.
  2. 머리 위 양쪽에 27G 바늘을 고정하고 겨드랑이 아래 양쪽에 27G 바늘을 더 고정합니다.
  3. 위의 두 바늘과 위쪽 앞니에 고무 밴드를 감고 다른 두 개의 바늘과 아래 앞니에 다른 바늘을 감습니다. 바늘 위치를 변경하여 입의 개방 정도와 방향을 제어합니다(그림 3A).
    알림: 교정 치아 이동 작업의 경우 부치네이터가 완전히 조여지기 전에 입을 최대한 벌리십시오. 혀를 수술 부위를 노출시키고 허혈을 방지하기 위해 비수술 쪽으로 당겨야 합니다.
  4. 3cm 304 스테인리스강 와이어의 1.5mm 끝을 구부리고 구부러진 안과 핀셋을 사용하여 협측에서 M1과 상악 두 번째 어금니(M2) 사이의 내간 공간을 통해 구부러진 끝을 밀어 넣습니다(그림 3B). 합자 와이어의 구개 끝이 구개 쪽에서 보이면 길이의 약 절반까지 당겨 맞춤형 코일 스프링의 한쪽 끝을 통과시킵니다.
  5. 스프링이 치아에 단단히 고정될 때까지 합자 와이어의 두 끝을 상악 M1의 중간 방향으로 정사각형 매듭으로 묶습니다(그림 3C). 여분의 와이어를 뺍니다.
  6. 마찬가지로 코일 스프링의 다른 쪽 끝을 통해 두 번째 3cm 304 스테인리스 스틸 와이어를 뚫습니다.
  7. 면봉으로 앞니 표면을 청소하고 말립니다. 면봉으로 모든 표면에 접착제를 바르고 광경화하십시오.
  8. 상악 앞니 사이의 근접 공간을 통해 두 번째 스테인리스강 와이어를 밀어 넣고 순 방향으로 슬립 매듭을 묶습니다(그림 3D). 여분의 와이어를 빼고 나머지 와이어를 치아 표면 가까이에 놓습니다.
  9. 매듭과 앞니를 덮기 위해 광경화 수지를 주입합니다. 수지를 광경화합니다(그림 3E).

3. 수술 후 관리

  1. 수술 후 수술 후 진통을 위해 복강내 0.05mg/kg 부프레노르핀을 쥐에게 주사합니다.
  2. 마취된 마우스를 37°C 자동 온도 조절 전기 담요 위에 놓습니다. 뮤린이 보행을 통해 의식을 되찾으면 별도의 하우징 케이지로 되돌려 보냅니다.
  3. 수술 후 앞니의 기능이 제한되어 있기 때문에 일반 딱딱한 사료를 부드러운 사료로 대체하십시오.
  4. 매일 교정 장치를 확인하십시오. 검사 중 스프링 변형, 스프링 풀림, 장치 탈락과 같이 교정력 전도에 영향을 미치는 조건이 관찰되면 마우스를 실험에서 제외해야 합니다.
  5. 실험의 비교 가능성을 유지하기 위해 수술 후 매일 마우스의 체중을 평가하십시오. 수술 전 체중의 30%를 초과하는 체중 감소를 보이는 마우스는 실험에서 제외해야 합니다.

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결과

11마리의 성체 수컷 마우스(C57/BL6, 3개월령)를 대상으로 OTM 수술을 시행했습니다. 그들은 수술 후 3일, 8일, 14일에 결과를 위해 안락사되었습니다. 이 실험에서 오른쪽 상악 쪽은 수술 쪽이고 왼쪽 상악 쪽은 대조군입니다. micro-CT는 수술 후 3일, 8일, 14일째에 각각 30μm, 70μm, 110μm로 M1과 M2 사이의 거리가 일시적으로 연속적으로 증가했음을 보여주었습니다(그림 4). 저밀도 치주 인대는 기계적 부하의 결과로 뿌리의 원위부에서 넓어지고 근간부에서 좁아지는 것을 보여주었습니다(그림 5). 또한, 치주 인대는 연속적이었고 어떤 뿌리에서도 흡수가 일어나지 않았습니다. 이러한 결과는 이 프로토콜로 M1을 물리적으로 이동하는 것이 가능하고 안전하다는 것을 증명합니다.

또한, M1의 뿌리 안에 둘러싸인 뼈 영역을

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토론

이 논문에서는 기계적 하중 유도 골 리모델링의 잠재 메커니즘을 연구하기 위해 쥐 상악 모델에 대한 가장 간단한 교정 치아 운동 프로토콜을 단계별로 설명하려고 했습니다. 뼈 리모델링에 대한 연구 외에도 이 방법의 다른 주류 응용 분야가 있습니다: 1) 교정 치아 운동의 가속화에 대한 방법론적 연구; 2) 치열 교정 치근 흡수에 관한 연구; 3) 치아 교정의 움직임과 통증의 생물학적 메커니즘; 4) 형질전환 모델 연구.

하악 산만 골형성(mandibular distraction osteogenesis)37과 같은 다른 기계적 하중 관련 치료법과 비교했을 때, 치아 교정은 상처와 출혈이 없는 가장 간단하고 가벼운 방법이다. 또한, 뮤린 모델은 더 적은 시간과 더 적은 비용으로 쉽게 조작할 수 있다는 장점이 있다38. 상악 모델은 수술 중 넓은 시야와 안정적인 고정을 제공할 수 있으며 수술 후 혀에서 ...

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공개 사항

저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.

감사의 글

이 연구는 중국 국립 자연 과학 재단 (National Natural Science Foundation of China)의 보조금 82100982 지원을 받았습니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
실험 모델: Mouse Lines
C57/B6J Gempharmatech 실험 동물 회사 C57/B6J
Critical Commercial Assay
Hematoxylin and Eosin Stain KitBiosharpBL700B
Masson' s 트리크롬 얼룩 키트SolarbioG1340
Instruments
27 G 바늘Chengdu Xinjin Shifeng 의료 기기 및 악기 (주)SB1-074(IV)
접착제Minnesota Mining and Manufacturing Co., Ltd.41282
코르크 보드DELI 그룹 (주)8705
면봉Haishi Hainuo 그룹 유한   주식 회사
코튼 스틱Lakong Medical Devices Co., Ltd.M6500R
맞춤형 코일 스프링Chengdu Mingxing Spring Co., Ltd.1109-02
겸자Chengdu Shifeng Co., Ltd.없음
광경화 유체 수지Shofu Dental Trading (SHANGHAI) Co., Ltd.
광 경화기Liang Ya Dental Equipment Co., Ltd.LY-A180
의료용 접착 테이프 Haishi Hainuo 그룹 Co.,   주식 회사.0008-2014
의료용 부직포Henan Yadu Industrial Co., Ltd.
바늘 홀더Chengdu Shifeng Co., Ltd.없음
고무 밴드Haishi Hainuo Group Co.,   Ltd.32X1
외과용 가위Chengdu Shifeng Co., Ltd.없음
핀셋Chengdu Shifeng Co., Ltd.없음
2012004751878501011500018

참고문헌

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