이 연구는 상악 티타늄 임플란트를 이용한 쥐 모델을 확립했으며, 치아 발치, 티타늄 고정구의 외과적 이식, 그리고 치유 후 임플란트 목 주위에 포 르피로모나스 치유 소침 결찰을 통한 염증성 골 손실 유도를 포함합니다.
방법 논문
* These authors contributed equally
이 연구는 상악 티타늄 임플란트를 이용한 쥐 모델을 확립했으며, 치아 발치, 티타늄 고정구의 외과적 이식, 그리고 치유 후 임플란트 목 주위에 포 르피로모나스 치유 소침 결찰을 통한 염증성 골 손실 유도를 포함합니다.
임플란트주위염(PI)은 염증성 연조직 병변과 진행성 골 손실이 특징인 임플란트 실패의 주요 원인으로, 기전 및 치료 연구를 위해 신뢰할 수 있는 동물 모델이 필요합니다. 이 연구는 기계적 자극과 박테리아 감염을 시너지 효과적으로 결합하여 인간 PI의 발병 기전을 더 잘 모방하는 새로운 쥐 모델을 확립했습니다. 4주 된 수컷 스프래그-도울리 쥐 12마리의 상악 제1어금니를 발치하고 8주간의 치유 기간을 거친 후, 티타늄 임플란트가 삽입되었습니다. 4주간의 골통합 후, PI 그룹(n = 6)은 임플란트 목 주변에 Porphyromonas gingivalis(P. gingivalis) 를 적신 결찰을 받았으며, 음성 대조군(NC) 그룹(n = 6)은 결찰 치료를 받지 않았습니다. 유도 2주 후 , 마이크로 컴퓨터 단층촬영(micro-CT) 및 조직학 분석 결과, PI 그룹에서 유의미한 폐포골 손실과 심각한 연부 조직 염증, 그리고 뚜렷한 염증성 세포 침윤 및 조직 파괴가 NC 그룹에 비해 나타났습니다. 이 검증된 모델은 임상 PI의 주요 특징을 효과적으로 요약했습니다. 한계는 단순화된 단일 병원체 도전과 인간 PI에 비해 빠른 질병 경과를 포함합니다. 그럼에도 불구하고, 이 연구는 조사 및 치료 연구에 견고하고 임상적으로 적합한 도구를 제공합니다.
보철치과 기술의 발전으로 인해 치과 임플란트는 임상적 적용이 지속적으로 확대되고 있습니다. 그러나 가장 흔한 합병증인 임플란트주위염(PI)은 치과 임플란트의 장기 생존을 크게 저해하고 환자의 구강 건강에 지속적인 해로운 영향을 초래합니다2. PI는 임플란트 주위 조직의 병리적 염증 상태로, 주로 플라크 바이오필름 미생물군의 불균형에 의해 유발되며, 임플란트 주변 연조직의 점진적 염증과 이후 지지 뼈의 손실이 특징입니다. 환자 수준 유병률과 임플란트 수준 유병률이 각각 19.53%와 12.53%로 추정되며, 복잡하고 비용이 많이 드는 관리 과정을 고려할 때, PI는 상당한 임상 및 공중보건 부담을 나타냅니다6.
PI의 복잡한 발병 기전을 밝히고 효과적인 치료법 개발은 인간 질병을 충실히 재현하는 견고한 동물 모델에 근본적으로 의존합니다 7,8. 개나 미니피그와 같은 대형 동물 모델은 해부학적 유사성을 제공하지만, 심층 기전 탐구에서의 사용은 높은 비용, 윤리적 및 주거 문제, 그리고 종별 분자 도구의 부족으로 인해 제한됩니다. 반면 설치류 모델은 비용 효율성, 다루기 용이함, 풍부한 유전적 조작 가능성을 제공하여 분자 경로의 상세한 연구를 용이하게 합니다10. 하지만 마우스 모델은 작은 크기와 수술 절차의 기술적 어려움으로 인해 종종 제한을받습니다. 이러한 한계는 국소성 및 쥐 치주염 모델에서 흔한 조기 결찰 손실 등 기존 방법의 절차적 문제로 인해 더욱 심화됩니다. 쥐는 실용적인 타협안으로 등장하며, 더 넓은 수술 분야, 뼈 치유 연구에서의 확립된 유용성, 그리고 특정 유전적 인자를 탐구할 수 있는 형질전환 균주를 제공함으로써 PI 모델링에 매우 적합한 후보가 된다. 잠재력에도 불구하고, 쥐 PI 모델의 도입은 신뢰할 수 있는 치아 발치와 일관된 임플란트 삽입 등 수술 절차의 기술적 복잡성에 의해 제한됩니다.
기존 쥐 모델 유도 기법으로는 실크 결속 14,15, 국소 병원체 접종16, 지지방다당류 주입17이 있습니다. 구강 세균 세척에 의존했던 이전 감염 모델은 종종 불안정한 바이오필름 형성과 일관성 없는 염증 반응을 초래했습니다18. 실크 리거처 방법은 플라크 축적을 빠르게 촉진하는 데 흔히 사용됩니다. 그러나 단독 연결만으로는 비생리적 기계적 피해를 주고 통제된 병원성 도전을 포함하지 못해 PI19의 감염병 병인을 충분히 설명하지 못한다. 반면, P. gingivalis와 같은 병원체에 의한 단일 감염은 안정적인 바이오필름을 형성하는 데 어려움을 겪으며, 강한 염증을 일관되게 유도하지 못할 수 있습니다. 우리는 결찰 수술이 이중 자극을 주는데, 실크 봉합선은 기계적 자극제이자 복잡한 바이오필름 형성의 비계 역할을 하며, 전달된 핵심 병원체인 P. gingivalis는 불이성 염증 반응을 유발하고 지속시킨다고 가정합니다21. 이 통합 이중 병원 접근법과 그 시간적 진행을 시각적으로 요약하기 위해, 결합된 P. gingivalis-연결쥐 모델을 구축하기 위한 실험 절차와 일정에 대한 개요를 제공한다(그림 1). 이 글에서는 인간 PI의 중요한 뼈 및 연부 조직 병리를 신뢰성 있게 재현하도록 설계된 이 결합 치은발리스-연결 모델의 확립과 검증을 자세히 다루며, 이를 통해 모델의 임상 관련성과 전임상 연구에서의 유용성을 높이고 있습니다.

그림 1: 박테리아 적재 봉합 결찰법에 의해 유도된 쥐 임플란트염 모델을 확립하는 실험 절차 타임라인의 개략 도식. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하세요.
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표본 크기는 이전에 발표된 설치류 임플란트염(PI) 모델의 일반적인 관행과 이용 가능한 자원의 제약을 바탕으로 결정되었다22. 4주 된 수컷 스프래그-도울리 쥐 12마리(남서부 의과대학 실험동물센터 제공, 라이선스 번호: SCXK (Chuan) 2024-0046)가 치아 발치, 임플란트 삽입, PI 유도에 사용되었습니다. 모든 쥐는 표준 특이적 병원체 없는 (SPF) 장벽 시설에서 관리되었으며, 서로 다른 실험 그룹의 동물들은 별도로 보관되었습니다. 선반 내 케이지 위치는 매주 무작위로 배정되었습니다. 쥐들은 무작위 수 생성기를 사용해 음의 대조군(NC) 또는 PI 그룹(n=6명)에 배정되었습니다. 모든 쥐에 대한 수술 절차 순서는 무작위로 지정됩니다. 모든 절차는 사우스웨스트 의과대학 동물 연구 윤리 위원회(승인 번호 2024111-012)의 승인을 받으며 동물 복지 지침을 준수합니다. 이 연구는 윤리적 동물 연구를 위한 3R 원칙(대체, 감소, 정제)에 따라 수행됩니다. 시약과 사용된 장비는 재료표에 나열되어 있습니다.
1. 추출 전 준비
2. 치아 발치 절차

그림 2: 치아 발치 절차. 치주 인대(A,B)를 해제하기 위해 쥐 상악어금니의 원위 및 근위 부위에 치과 탐침을 삽입했습니다. 구개에 회전 및 교합력을 가해 치아를 탈구시키는 것입니다 (C, D). 소켓에 잔여된 근 조각(E)이 있는지 철저히 검사하였다. 온전한 쥐 상악어금니가 보입니다(F). 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
3. 임플란트 삽입 수술

그림 3: 임플란트 삽입 절차. 중간측 절개는 No. 12 곡선 블레이드(A)를 사용해 이루어졌습니다. 점막 판막은 치과 탐침(B)으로 반사되었습니다. 골절개술은 1.5mm 텅스텐 카바이드 드릴 비트를 손 드릴(C)에 부착하여 시행되었습니다. 임플란트는 맞춤형 임플란트 캐리어(D)를 통해 턱뼈에 삽입되었습니다. 착상 후에는 탐침을 사용해 운동성(E, F)을 검사했습니다. 맞춤형 티타늄 임플란트(매끄러운 표면 나사산, 직경 1.8mm, 길이 3.2mm), 해당 임플란트 캐리어(G,H), 미니 핸드드릴(I). 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
4. P. gingivalis - 결찰 봉합 준비
5. PI 유도

그림 4: 봉합 유도 PI 시술: 준비된 박테리아에 적신 봉합실(3-0)이 임플란트의 원위 끝(A)의 치은하 위치에 배치되었습니다. 첫 번째 매듭은 매듭 탈위를 방지하기 위해 바늘 홀더로 묶고 고정했습니다(B). 그 다음, 봉합선이 미끄러지지 않도록 삼중 매듭을 묶으세요 (C, D). 이 그림의 더 큰 버전을 보시려면 여기를 클릭해 주세요.
6. 안락사 및 샘플 채취
7. 마이크로 컴퓨터 단층촬영(micro-CT) 분석
8. 조직학적 처리
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연구에 등록된 4주 된 12마리 Sprague-Dawley 쥐 전원은 모든 수술 절차를 성공적으로 완료하고 결합 전 안정적인 골통합을 보였으며, 합병증 없이 회복하는 사전 정의된 포함 기준을 충족하였습니다. 분석 대상에서 동물은 제외되지 않았습니다. 쥐는 무작위 번호 생성기를 사용해 NC 또는 PI 그룹(n=6개)에 배정됩니다. 마이크로 CT 정량화 및 조직병리학적 평가를 수행하는 연구자들은 결과 평가와 데이터 분석 전반에 걸쳐 그룹 배정에 눈을 채지 못합니다. 모든 임플란트는 4주간의 골통합과 이후 2주간의 결찰 단계에서 안정성을 유지하며, 임플란트 손실은 관찰되지 않았습니다.
임상 징후
NC군과 PI 그룹 간의 비교 분석에서 PI 그룹은 임플란트 주변의 홍반성 점막 변화, 심층 주머니 형성, 그리고 NC 그룹에 비해 유의미하게 악화된 연부 조직 부종 등 뚜렷한 임상 증상을 보였습니다(그림 5
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본 연구는 P. gingivalis에 적신 봉합사를 이용해 쥐 모델에서 PI를 유도하는 것이 가능함을 입증하고, 관련 수술 절차에 대한 상세한 문서화를 제공합니다. 특히 쥐에서 설치류 모델은 접근성, 낮은 유지비용, 높은 생식 효율성 덕분에 치주염과 PI 연구를 위한 치과 연구에서 잘 확립되어 있으며, 이는 기존 문헌에 의해 뒷받침됩니다15,25. 대부분의 쥐 수술은 현미경 없이 직접 시야 하에서 시행할 수 있지만, 제한된 구강 크기 때문에 수술 중 입을 일관되게 벌리는 것을 유지하는 데 어려움이 있으며, 이는 세심한 주의가 필요한 중요한 기술적 측면입니다.
#5 치과 탐침을 이용한 첫 번째 어금니 발치는 치주 인대를 철저히 느슨하게 하고 뼈 저항을 줄여 뿌...
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저자들은 이 논문에서 보고된 연구에 영향을 미칠 수 있는 잠재적 이해 충돌이 없다고 확인한다.
이 연구는 쓰촨 의학회(보조금 번호 S2024052)의 지원금으로 지원받고 있습니다; 루저우 과학기술국(지원금 번호 2024JYJ070)과 남남의과대학교 산하 구내병원(지원금 번호 2025DS03)이 있습니다. 저자들은 또한 사우스웨스트 의과대학 동물실험센터의 기술 지원에 감사의 뜻을 표합니다. 과학적 다이어그램은 BioRender로 작성됩니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
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| 1% 산성 알코올 | 시노팜 화학 시약 유한회사, 상하이, CN | 10000018 (에탄올) & 10000118 (HCL) | 헤마톡실린 분화 |
| 10% EDTA (pH 7.4) | 서비스바이오 테크놀로지 주식회사, 우한, CN | G1105 | 골 탈칼슘화 |
| 100% 에탄올 용액 | 맥클린 생화학 기술 주식회사, 상하이, 중국 | E708068 | 완전한 탈수 및 용매 준비 |
| 12c 블레이드와 수술용 메스 | 톈다 메디컬 유한회사, 화안, CN | 6951933811154 | 점막 피판 생성 |
| 3-0 실크 리가처 | 진환 의료, 상하이, CN | NC9201232 | 합자 |
| 4% 파라포름알데히드 | 바이오샤프, 허페이, CN | BL539A | 조직 고정 |
| 에탄올 70% | 실험실 준비 | - | 샘플 저장 |
| 75% 에탄올 용액 | 맥클린 생화학 기술 주식회사, 상하이, 중국 | E885996 | 표면 소독 및 초기 탈수 |
| 아목시실린 50 & 뮤; g/mL | 북중국제약유한회사, 스자좡, CN | H13020635 | 식수에서의 항생제 보충 |
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| 안과 겸자 | Solingmed Technology Co., Ltd, 선전, CN | SS-5002 | 합자 위치 |
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