Name: 생쥐의 치아 교정 운동 연구 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-08-02T14:20:00.000+00:00
Duration: 7 min 17 s
Description: 배우세요 생쥐 치아 교정 운동 모델을 이용한 상악골 재형성 및 골 흡수 분석 방법을 마이크로 CT 영상 분석과 외과적 스프링 장치를 활용하여 기계적 자극에 따른 골 적응 메커니즘을 연구하고 치료 전략을 개발합니다.

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회로도에 기여한 Miss Beatriz M. Szawka와 기술 지원을 제공한 Mrs. Ilma Marçal de Souza에게 진심으로 감사드립니다. J.A.A.A.는 브라질 Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro(FAPERJ, E-26/200.331/2024)에서 수여하는 펠로우십의 수혜자입니다. 이 연구는 브라질 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (406928/2023-1), Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais 및 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior(금융 코드 001)의 지원을 받았습니다. 저자들은 X선 마이크로단층촬영 분석을 위해 LabBio/UFMG의 Eduardo H. M. Nunes 교수에게 감사를 표했습니다.

모든 절차는 Universidade Federal de Minas Gerais 윤리 위원회(No. 166/2022)에서 정한 윤리 기준을 엄격하게 준수합니다. 각 실험 전에 표본 크기 계산은 필수입니다. 약 20-30g의 8-10주 된 수컷 C57BL6/J 야생형 마우스를 사용하십시오. 마우스는 12시간 밝음/12시간 어둡기 주기를 준수하여 25°C로 유지되는 방 내의 케이지에 수용해야 합니다. 코일을 부착한 후에는 동물에게 부드러운 식단을 먹여야 합니다. 일일 모니터링에는 체중 및 전반적인 건강 평가가 포함되어야 합니다.
1. 기계적으로 유도된 치조골 리모델링
<ol><li>말단 절단 플라이어를 사용하여 0.25 x 0.76인치 NiTi 오픈 코일 스프링을 교정용 Weingart 플라이어를 사용하여 스프링에 수직으로 위치한 6개의 루프와 2개의 루프 모양의 끝으로 다음 치수로 자릅니다.</li>
	<li>Mathieu 핀셋과 원형 기구를 크기 참조로 사용하여 고리 모양의 끝단을 사용하여 0.20mm 직경의 원형 크롬-니켈(CrNi) 와이어를 원하는 구성으로 성형합니다.</li>
	<li>코일의 고리 모양 끝과 0.20mm 원형 CrNi 와이어를 결합합니다.</li>
	<li>자일라진(10mg/Kg)과 케타민(100mg/Kg)을 함유한 용액 0.2mL의 복강내 주사로 동물을 마취합니다. 절차를 시작하기 전에 페달 반사를 사용하여 마취 깊이를 평가하십시오. 핀셋을 사용하여 동물의 발가락 중 하나를 조심스럽게 꼬집습니다. 반사가 없다는 것은 전신 마취가 적절하다는 것을 나타냅니다. 각막 손상과 수술 후 통증을 피하려면 동물을 마취한 후 안구 윤활제를 바르십시오.</li>
	<li>등쪽 욕창 상태에 있는 동물을 수술 테이블에 놓고 팔다리를 움직이지 못하게 하여 움직임을 제한하고 구강 내 접근을 가능하게 합니다.</li>
	<li>0.50mm 직경의 와이어로 제작되고 0.08mm 와이어로 고정된 입 오프너를 사용하여 머리의 움직임을 방지하면서 완전한 시각화를 용이하게 합니다. 오른쪽은 실험면(OTM 측)으로, 왼쪽은 교정 코일이 없는 대조군(대조군)으로 사용합니다. 참고: 구강 내 구조의 향상된 시각화는 실체현미경과 광학 광 시스템을 사용하여 달성해야 합니다.</li>
	<li>오른쪽 첫 번째 어금니와 앞니 표면을 각각 아세톤과 자가 에칭 프라이머를 사용하여 청소하고 에칭합니다. 이 시스템은 자체 에칭 방식이므로 사전 산성 컨디셔닝이 필요하지 않습니다.<ol><li>프라이머를 한 번에 도포하면 산과 접착제로 동시에 기능합니다. 마이크로브러시를 사용하여 소량의 자가 에칭 프라이머를 채취하여 위쪽 첫 번째 어금니와 앞니의 교합면에 바릅니다. 이 단계에서는 자가 에칭 프라이머가 첫 번째 어금니와 두 번째 어금니 사이의 근위 표면에 도달하지 않도록 주의해야 하며, 이로 인해 치아 요소가 서로 달라붙어 치아의 움직임을 방해할 수 있습니다. 어금니와 앞니의 교합면에서 프라이머를 30초 동안 광 경화시킵니다.</li>
	</ol></li>
	<li>6루프 NiTi 오픈 코일 스프링의 말단 끝을 광경화 레진과 광경화로 오른쪽 첫 번째 상악 어금니의 교합면에 접착합니다. 30초 동안 마우스와 광 경화에 해를 끼치지 않도록 와이어 가장자리에 추가 수지 증가를 추가합니다.</li>
	<li>수술 테이블에 부착된 레일과 크랭크 메커니즘으로 구성된 특별히 설계된 장치를 사용하여 코일을 활성화합니다. 이를 통해 종방향 이동이 앞뒤로 미끄러질 수 있습니다.</li>
	<li>0.20mm 원형 와이어의 자유 고리 모양 끝을 장력 게이지의 후크에 연결합니다.</li>
	<li>크랭크가 활성화되면 동력계가 0.35N의 힘을 등록할 때까지 레일을 따라 수술 테이블을 움직입니다.</li>
	<li>0.20mm 원형 와이어를 양쪽 앞니에 접착하여 코일을 고정합니다. 실험 기간 동안에는 더 이상의 재활성화가 수행되지 않습니다. 와이어를 절단하여 동력계에서 동물을 분리합니다.  장치의 금속 가장자리가 노출되지 않고 동물이 다치지 않도록 수지를 더 추가하십시오. 30초 동안 광 경화. 테이블에서 동물을 분해하십시오.</li>
	<li>mesial 방향으로 0.35N의 힘을 가하는 장치가 있는 오른쪽 상단의 첫 번째 어금니는 실험면으로 구성됩니다. 상악의 왼쪽(교정 장치 없음)을 대조군 4,16으로 사용합니다.</li>
	<li>활성화할 필요 없이 12일 동안 이 장치를 유지 관리하십시오. 진통제를 사용하지 마십시오. 교정 운동은 염증 과정을 통해 발생하며 통증 완화 약물은 아라키돈산 캐스케이드에 부정적인 영향을 미쳐 뼈 리모델링 속도에 영향을 미치고 잠재적으로 결과를 무효화할 수 있습니다.</li>
	<li>수술이 끝난 후에는 장치에 적응하는 기간 동안 탈수를 피하기 위해 식염수 피하 주사로 동물을 치료하십시오. 완전히 회복될 때까지 동물을 가열하여 개별 케이지에 보관하고 이 기간이 지난 후에만 동물을 집단 케이지에 넣으십시오.</li>
	<li>12일째 되는 날에 자일라진(10mg/Kg)과 케타민(100mg/Kg)이 함유된 0.2mL 용액을 복강내 주사로 진정시킨 후 날카로운 가위로 목을 베는 방식으로 생쥐를 안락사시켰다.</li>
</ol>2. Micro-CT 측정
<ol><li>날카로운 가위로 상악골을 채취하여 모든 연조직, 시상면의 접합골, 관상면의 전두골 봉합사와 접두-후두부 싱크로시스를 채취합니다. 상악골을 10% 중성 완충 포르말린(pH=7.4)에 48시간의 고정 기간 동안 담그십시오. 이 기간이 지나면 포름알데히드 용액을 70% 알코올로 변경하십시오.</li>
	<li>고해상도 스캔을 위해 9 - 18 μm의 등방성 복셀 크기, 50 kV의 X선 설정, 0.5 mm 알루미늄 필터 및 0.5°의 회전 각도를 사용하여 상악골의 micro-CT 스캔을 수행합니다. microCT 스캔 중에 하나 이상의 턱이 들어갈 수 있습니다.</li>
	<li>사용된 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(microCT)의 제조업체가 지시한 마이크로단층 촬영 재구성 프로그램을 사용하여 획득한 이미지를 재구성17.</li>
	<li>사용된 마이크로단층 촬영 제조업체에서 지정한 3D 검사 프로그램을 사용하여 복원된 이미지를 배치합니다.</li>
	<li>좌측 반악골(대조측)에 대한 우측 반상악골(OTM 측)의 첫 번째 및 제2 대구치의 시멘트-법랑질 접합부(CEJ) 사이의 선형 거리 차이를 측정하여 OTM을 정량화합니다. 이 측정 17,18,19,20을 위한 라인 도구와 함께 적절한 microCT 분석기 소프트웨어를 활용하십시오.</li>
	<li>교정 유도 염증성 뿌리 흡수(OIIRR)의 존재 여부를 검체에서 확인하십시오. 수동으로 그려진 불규칙한 해부학적 관심 영역을 사용하여 첫 번째 상악 어금니의 원위-전정근의 관심 영역(ROI)을 선택합니다. 다음 매개변수를 측정합니다: 뿌리 미네랄 밀도(RMD; g/cm3) 및 총 부피당 뿌리 부피의 백분율(RV/TV; %). 이 측정을 위해 3D 체적 도구와 함께 적절한 microCT 분석기 소프트웨어를 사용하십시오16,21.</li>
	<li>Mimics 소프트웨어를 사용하여 첫 번째 상악 어금니의 재건을 수행하고 얻은 데이터를 분석하여 실험 모델16,21에서 OTM 및 OIIRR에 대한 결론을 도출합니다.</li>
</ol>

Investigating Orthodontic Tooth Movement and Bone Adaptation Mechanisms in Mice(생쥐의 치아 교정 운동 및 뼈 적응 메커니즘 조사)

<ol><li>Kohli, N., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+remodelling+in+vitro%3A+Where+are+we+headed%3F%3A+-A+review+on+the+current+understanding+of+physiological+bone+remodelling+and+inflammation+and+the+strategies+for+testing+biomaterials+in+vitro%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Bone remodelling in vitro: Where are we headed?: -A review on the current understanding of physiological bone remodelling and inflammation and the strategies for testing biomaterials in vitro.</a> Bone. 110, 38-46 (2018).</li>
<li>Epsley, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+effect+of+inflammation+on+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">The effect of inflammation on bone.</a> Front Physiol. 11, 511799(2021).</li>
<li>Bolamperti, S., Villa, I., Rubinacci, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+remodeling%3A+an+operational+process+ensuring+survival+and+bone+mechanical+competence%5BTitle%5D)+AND+%22Bone+Res%22%5BJournal%5D)">Bone remodeling: an operational process ensuring survival and bone mechanical competence.</a> Bone Res. 10 (1), 48(2022).</li>
<li>Taddei, S. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+model+of+tooth+movement+in+mice%3A+a+standardized+protocol+for+studying+bone+remodeling+under+compression+and+tensile+strains%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Experimental model of tooth movement in mice: a standardized protocol for studying bone remodeling under compression and tensile strains.</a> J Biomech. 45 (16), 2729-2735 (2012).</li>
<li>Guerrero, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Maxillary+suture+expansion%3A+A+mouse+model+to+explore+the+molecular+effects+of+mechanically-induced+bone+remodeling%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Maxillary suture expansion: A mouse model to explore the molecular effects of mechanically-induced bone remodeling.</a> J Biomech. 108, 109880(2020).</li>
<li>Ibrahim, A. Y., Gudhimella, S., Pandruvada, S. N., Huja, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resolving+differences+between+animal+models+for+expedited+orthodontic+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Orthod+Craniofac+Res%22%5BJournal%5D)">Resolving differences between animal models for expedited orthodontic tooth movement.</a> Orthod Craniofac Res. 20, Suppl 1 72-76 (2017).</li>
<li>Kirschneck, C., Bauer, M., Gubernator, J., Proff, P., Schröder, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparative+assessment+of+mouse+models+for+experimental+orthodontic+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Comparative assessment of mouse models for experimental orthodontic tooth movement.</a> Sci Rep. 10 (1), 12154(2020).</li>
<li>Huang, H., Williams, R. C., Kyrkanides, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Accelerated+orthodontic+tooth+movement%3A+molecular+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Orthod+Dentofac+Ortho%22%5BJournal%5D)">Accelerated orthodontic tooth movement: molecular mechanisms.</a> Am J Orthod Dentofac Ortho. 146 (5), 620-632 (2014).</li>
<li>Ariffin, S. H. Z., Yamamoto, Z., Abidin, I. Z., Wahab, R. A. M., Ariffin, Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cellular+and+molecular+changes+in+orthodontic+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+World+J%22%5BJournal%5D)">Cellular and molecular changes in orthodontic tooth movement.</a> Sci World J. 11, 1788-1803 (2011).</li>
<li>Alhasyimi, A. A., Pudyani, P. P., Asmara, W., Ana, I. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Enhancement+of+post-orthodontic+tooth+stability+by+carbonated+hydroxyapatite-incorporated+advanced+platelet-rich+fibrin+in+rabbits%5BTitle%5D)+AND+%22Orthod+Craniofac+Res%22%5BJournal%5D)">Enhancement of post-orthodontic tooth stability by carbonated hydroxyapatite-incorporated advanced platelet-rich fibrin in rabbits.</a> Orthod Craniofac Res. 21, 112-118 (2018).</li>
<li>Klein, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Immunorthodontics%3A+in+vivo+gene+expression+of+orthodontic+tooth+movement%5BTitle%5D)+AND+%22Sci+Rep%22%5BJournal%5D)">Immunorthodontics: in vivo gene expression of orthodontic tooth movement.</a> Sci Rep. 10 (1), 8172(2020).</li>
<li>Fujimura, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Influence+of+bisphosphonates+on+orthodontic+tooth+movement+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+J+Orthod%22%5BJournal%5D)">Influence of bisphosphonates on orthodontic tooth movement in mice.</a> Eur J Orthod. 31 (6), 572-577 (2009).</li>
<li>Waldo, C. M., Rothblatt, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Histologic+response+to+tooth+movement+in+the+laboratory+rat%3B+procedure+and+preliminary+observations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dental+Res%22%5BJournal%5D)">Histologic response to tooth movement in the laboratory rat; procedure and preliminary observations.</a> J Dental Res. 33 (4), 481-486 (1954).</li>
<li>Chavez, M. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+micro-computed+tomography+analysis+of+rodent+dentoalveolar+tissues%5BTitle%5D)+AND+%22JBMR+Plus%22%5BJournal%5D)">Guidelines for micro-computed tomography analysis of rodent dentoalveolar tissues.</a> JBMR Plus. 5 (3), e10474(2021).</li>
<li>Trelenberg-Stoll, V., Wolf, M., Busch, C., Drescher, D., Becker, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Standardized+assessment+of+bone+micromorphometry+around+teeth+following+orthodontic+tooth+movement%3A+A+%C2%B5CT+split-mouth+study+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orofac+Ortho%22%5BJournal%5D)">Standardized assessment of bone micromorphometry around teeth following orthodontic tooth movement: A µCT split-mouth study in mice.</a> J Orofac Ortho. 83 (6), 403-411 (2022).</li>
<li>Santos, M. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Targeting+phosphatidylinositol-3-kinase+for+inhibiting+maxillary+bone+resorption%5BTitle%5D)+AND+%22J+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Targeting phosphatidylinositol-3-kinase for inhibiting maxillary bone resorption.</a> J Cell Physiol. 238 (11), 2651-2667 (2023).</li>
<li>Macari, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oestrogen+regulates+bone+resorption+and+cytokine+production+in+the+maxillae+of+female+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Oral+Biol%22%5BJournal%5D)">Oestrogen regulates bone resorption and cytokine production in the maxillae of female mice.</a> Arch Oral Biol. 60 (2), 333-341 (2015).</li>
<li>Macari, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lactation+induces+increases+in+the+RANK%2FRANKL%2FOPG+system+in+maxillary+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Lactation induces increases in the RANK/RANKL/OPG system in maxillary bone.</a> Bone. 110, 160-169 (2018).</li>
<li>Pereira, L. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Aerobic+and+resistance+training+improve+alveolar+bone+quality+and+interferes+with+bone-remodeling+during+orthodontic+tooth+movement+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Aerobic and resistance training improve alveolar bone quality and interferes with bone-remodeling during orthodontic tooth movement in mice.</a> Bone. 138, 115496(2020).</li>
<li>Silva, F. R. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Protective+effect+of+bovine+milk+extracellular+vesicles+on+alveolar+bone+loss%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Nutri+Food+Res%22%5BJournal%5D)">Protective effect of bovine milk extracellular vesicles on alveolar bone loss.</a> Mol Nutri Food Res. 68 (3), 2300445(2024).</li>
<li>Amaro, E. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estrogen+protects+dental+roots+from+orthodontic-induced+inflammatory+resorption%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Oral+Biol%22%5BJournal%5D)">Estrogen protects dental roots from orthodontic-induced inflammatory resorption.</a> Arch Oral Biol. 117, 104820(2020).</li>
<li>Xu, X., Zhou, J., Yang, F., Wei, S., Dai, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+micro-computed+tomography+to+evaluate+the+dynamics+of+orthodontically+induced+root+resorption+repair+in+a+rat+model%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">Using micro-computed tomography to evaluate the dynamics of orthodontically induced root resorption repair in a rat model.</a> PLoS One. 11 (3), e0150135(2016).</li>
<li>Bouxsein, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Guidelines+for+assessment+of+bone+microstructure+in+rodents+using+micro-computed+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22J+Bone+Mineral+Res%22%5BJournal%5D)">Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography.</a> J Bone Mineral Res. 25 (7), 1468-1486 (2010).</li>
<li>Kanou, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+age+on+orthodontic+tooth+movement+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Dent+Sci%22%5BJournal%5D)">Effect of age on orthodontic tooth movement in mice.</a> J Dent Sci. 19 (2), 828-836 (2024).</li>
</ol>

저자는 선언할 이해 상충이 없습니다.

여기에서는 OTM 중 뼈 리모델링의 기저에 있는 세포 및 분자 메커니즘을 설명하기 위해 고안된 표준화된 프로토콜에 대해 설명합니다. 생쥐에서 이러한 메커니즘을 철저히 이해하려면 정확성과 신뢰성을 보장하기 위해 꼼꼼하게 계획된 프로토콜이 필요합니다 7,11. 우리 연구 그룹에서 수행한 연구에 따르면 이 프로토콜은 장력 게이지와 특별히 설계된 장치를 통합하여 마우스 모델 4,16,17,18,19,20에서 OTM을 위한 최적의 힘으로 0.35N을 설정함으로써 작업자 변동성을 효과적으로 줄이는 것으로 나타났습니다.. 실험 절차의 효율성을 개선하고 동물 샘플의 사용을 극대화하기 위해 마이크로 CT 분석에 사용되는 검체는 일상적인 조직학을 위한 처리도 수행할 수 있습니다. 그 후, OTM은 CEJ를 측정16,19에 대한 기준점으로 활용하여 5μm 섹션에서 평가할 수 있습니다. 주석산염 저항성 산성 인산가수분해효소(TRAP) 및 Masson's trichrome과 같은 특수 기법과 함께 Hematoxylin 및 eosin 염색은 관심 영역 내에서 뿌리 무결성을 평가하고 골세포, 파골세포 및 조골세포를 정량화하는 효과적인 방법이기도 합니다 4,5,16.
설치류에서 OTM 중 폐포골의 미세 구조의 동적 변화는 마이크로 CT 시스템을 사용하여 조사되었습니다. 이러한 평가는 임상 교정 치료에 대한 귀중한 통찰력을 제공하는 것을 목표로 합니다14,15. Micro-CT는 고해상도 및 미크론 수준의 정밀도로 내부 구조를 캡처할 수 있는 분석 기술입니다. 이 방법을 사용하면 소규모 표본을 상세한 3D 이미지로 재구성할 수 있어 표본22의 정확한 정성적 및 정량적 분석이 가능합니다. 이전 연구와 일관되게 OTM은 좌측 반악골과 비교하여 우측 반상악골의 첫 번째 및 두 번째 대구치의 CEJ 사이의 선형 불일치를 정량화하여 평가했습니다 17,18,19,20. 치과 영상의 맥락에서 마이크로 CT는 몇 가지 이점을 제공합니다. 뿌리 표면의 작은 결함을 식별하고, 선형 치아 변화를 정확하게 측정하며, 섬유주 및 피질 뼈 형태를 평가할 수 있습니다22,23. micro-CT를 사용하여 설치류의 뼈 미세구조를 평가하기 위한 현재 지침이 섬유주 및 피질 뼈 형태측정법을 설명하기 위해 권장되는 최소한의 변수 세트를 강조하고 있다는 점은 주목할 만하다23. 또한 교정 치료 중 심각한 합병증인 OIIRR의 발생을 분석하는 것이 중요합니다16,21. OIIRR의 존재는 적용된 힘이 과도할 수 있음을 나타내므로 뿌리 흡수의 강도를 평가해야 합니다16,21.
동물 모델에서 OTM 연구의 중요한 단계를 준수하는 것은 신뢰할 수 있는 결과를 얻는 데 필수적입니다. 여기에는 변형, 연령, 뼈 대사, 성장 속도 및 유전적 배경과 같은 요소를 고려한 동물의 신중한 선택이 포함됩니다. 동물모델의 선택은 연구 결과에 큰 영향을 미치는데, 이러한 요인의 변화는 뼈 생리학적 특성과 교정력에 대한 반응에 영향을 미치기 때문이다6. 동물의 안락사 시기를 잡는 것도 중요한데, 이는 교정력에 대한 반응으로 뼈 재형성의 특정 단계를 포착하기 때문입니다. 예를 들어, Taddei et al.4 는 0, 12 및 72 시간에 분자 분석을 수행하고 6 일에 조직 병리학 분석을 수행하여 OTM 중 뼈 리모델링 마커의 시간적 변화를 평가할 수 있습니다. 또한, OTM의 노화 관련 변이를 조사하여 노화가 뼈 리모델링 과정에 미치는 영향을 밝혔다23.
NiTi 코일 스프링의 사용은 치아 움직임을 유도하는 데 효과적이지만 동물 복지 및 실험 결과에 영향을 미칠 수 있는 특정 단점이 있습니다. NiTi 코일 스프링을 삽입하는 것은 탄성 밴드7을 사용하는 것과 같은 다른 방법에 비해 시간이 많이 걸리고 기술적으로 까다롭다는 것이 알려져 있습니다. 이러한 복잡성의 증가는 삽입 중 부상의 위험을 높일 수 있으며, 이는 차례로 시술 후 체중 감소가 높아지고 동물의 폐사율이 높아지는 등의 부작용을 초래할 수 있다7. 우리의 경험에 비추어 볼 때, 동물에 대한 일일 모니터링과 연화 사료와 같은 지원 조치의 구현은 동물 모델에서 OTM용 NiTi 코일 스프링 사용과 관련된 부작용을 최소화하는 데 도움이 되는 것으로 입증되었습니다. 이러한 조치는 동물의 복지에 기여할 뿐만 아니라 교란 요인을 줄이고 연구 프로토콜 4,16,17,18,19,20의 일관성을 보장함으로써 실험 결과의 신뢰성과 타당성을 향상시킵니다.
마이크로 CT 분석과 결합된 마우스에서 OTM을 사용하면 뼈 적응, 뿌리 흡수 및 기계적 힘 자극에 대한 세포 반응의 메커니즘을 조사하는 데 적합한 모델을 제공합니다. 이 통합 접근법은 교정 치료의 기저에 있는 복잡한 과정에 대한 귀중한 통찰력을 제공하고 새로운 치료 전략 및 중재의 개발을 촉진합니다.

뼈 리모델링은 파골세포, 조골세포, 골내막 세포 및 골세포에 의해 조율되는 지속적인 과정으로, 성인 골격의 무결성을 유지하는 데 필수적입니다 1,2. 주로 파골세포(osteoclast)와 조골세포(osteoblast)의 분화와 활동에 의해 주도되는 이 역동적인 과정은 기계적 응력과 하중에 의해 유발되는 뼈의 흡수 및 침착을 포함한다 3,4,5.
동물 실험은 치아 교정 운동(OTM)을 뒷받침하는 복잡한 생물학적, 세포 메커니즘을 밝히는 데 중추적인 역할을 합니다6,7. 이 과정에는 조골세포, 파골세포, 골세포, 섬유아세포와 같은 다양한 세포 유형과 대식세포 및 T 세포와 같은 면역 세포가 포함되며 턱뼈 및 치주 인대 내에 위치합니다 7,8. 이 세포는 기계적 자극과 국소 환경의 변화에 동적으로 반응하여 주변 뼈의 구성 및 구조에 영향을 미칩니다 7,8. 또한, 병원체가 존재하지 않더라도 세포 수준에서 염증 반응을 유발합니다. 이 염증 반응은 뼈 조직의 회전율을 증가시키는 역할을 한다9.
생쥐, 쥐, 토끼, 개 및 원숭이를 포함한 다양한 동물 모델이 OTM 7,8,10의 실험 연구에 활용되었습니다. 이 중 설치류, 특히 생쥐는 치아 운동과 뼈 리모델링의 초기 단계를 조사하는 데 선호된다6. 이전 연구에서는 주로 유전자 변형 균주의 광범위한 가용성으로 인해 쥐 모델보다 마우스 모델을 사용하는 것이 이점이 있음을 강조하여 OTM 7,11에서 유전적 영향에 대한 자세한 탐구를 가능하게 했습니다. 현재 마우스의 치아 움직임을 유도하기 위해 두 가지 주요 모델이 사용됩니다. 첫 번째 방법은 첫 번째 상부 어금니와 상부 앞니 4,12 사이에 니켈-티타늄(NiTi) 코일 스프링을 삽입하는 것을 수반합니다. 두 번째 접근법은 제1 및 제2 상부 어금니(13) 사이의 치간 공간 내에 탄성 밴드를 배치하는 것을 포함한다. 분석되는 주요 결과에는 일반적으로 치아 움직임의 크기와 뼈 미세구조가 포함되며, 가급적이면 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(micro-CT)을 사용하여 평가하는 것이 좋습니다14. 이상적으로, OTM4를 생산하기 위해 적절한 힘이 사용되도록 보장하기 위해 치근의 무결성을 평가하는 것이 중요합니다.
마이크로 CT는 광물화된 조직(14)의 미세구조를 평가하기 위한 황금 표준으로 널리 인정받고 있지만, 데이터를 스캔, 분석 및 보고하기 위한 표준화된 방법론 및 프로토콜이 없기 때문에 사용된 정확한 절차를 식별하고, 결과를 해석하고, 서로 다른 OTM 모델 간의 비교를 용이하게 하는 데 어려움을 겪는 경우가 많습니다14,15.
여기에서는 OTM, 뼈 미세 구조 및 치근의 마이크로 CT 획득 및 분석을 포함하여 OTM 마우스 모델에 대한 단계별 가이드를 제공합니다. 이 방법은 턱뼈 내의 움직임을 유도하기 위해 첫 번째 어금니에 제어된 기계적 힘을 가하는 것을 수반합니다. 이 방법의 선택은 실현 가능성, 관련성 및 정밀도를 포함한 여러 요인에서 비롯됩니다. 이러한 접근 방식은 상세한 정량 분석을 가능하게 하여 교정 치아 운동의 기저에 있는 생물학적 과정에 대한 귀중한 통찰력을 제공하고 향후 개선된 교정 치료 전략의 개발을 촉진합니다.

<table><tbody><tr><td>아세톤</td><td>시그마 - 알드리치</td><td>67-64-1</td><td></td></tr><tr><td>말단 컷 플라이어</td><td>Quinelato</td><td>QO.700.00</td><td></td></tr><tr><td>동력계</td><td>SHIMPO</td><td>FGE-5XY</td><td></td></tr><tr><td>광섬유 조명기</td><td>Cole-Parmer</td><td>N / A</td><td></td></tr><tr><td>케타민</td><td>Syntec</td><td>100477-72-3</td><td></td></tr><tr><td>NiTi 오픈 코일 스프링 0.25 x 0.76</td><td>Lancer Orthodontics</td><td></td><td></td></tr><tr><td>&Oslash; 0.20 mm 라운드 크롬-니켈 (CrNi)</td><td>Morelli</td><td>55.01.208</td><td></td></tr><tr><td>라운드 CrNi 하드 탄성 교정 와이어 &Oslash; 0.50 mm (.020 inch)</td><td>Morelli</td><td>55.01.050</td><td></td></tr><tr><td>라운드 CrNi 타이 와이어 &오슬래시; 0.20mm(.008인치)</td><td>Morelli</td><td>55.01.208</td><td></td></tr><tr><td>실체현미경</td><td>Quimis</td><td>Q7740SZ</td><td></td></tr><tr><td>Transbond Plus 셀프 에칭 프라이머</td><td>3M</td><td>LE-Q100-1004-7</td><td></td></tr><tr><td>Weingart Plier</td><td>Quinelato</td><td>QO.120.00</td><td></td></tr><tr><td>Xylazine</td><td>Syntec</td><td>23076-35-9</td><td></td></tr><tr><td>MicroCT 분석</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Skyscan 1174v2</td><td>Bruker</td><td>1174v2</td><td></td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NRecon</td><td>Skyscan</td><td>N/A</td><td></td></tr><tr><td>DataViewer</td><td>스카이스캔</td><td>해당 없음</td><td></td></tr><tr><td>CTAn</td><td>Skyscan</td><td>해당</td><td></td></tr> 없음 <tr><td>Mimics</td><td>Materialise</td><td>해당 없음</td><td></td></tr></tbody></table>

생쥐의 치아 교정 운동 연구

Studying Orthodontic Tooth Movement in Mice

치아 교정 운동(OTM)은 치조골이 압박 부위에서 흡수되고 긴장 부위에서 침착을 겪는 역동적인 과정을 나타내며, 각각 파골세포와 조골세포에 의해 조정됩니다. 이 메커니즘은 뿌리 흡수 및 기계적 힘 자극에 대한 세포 반응을 포함하여 뼈 적응의 다양한 측면을 연구하는 데 유용한 모델 역할을 합니다. 여기에 설명된 프로토콜은 OTM을 조사하기 위한 간단한 접근 방식을 제공하여 니켈-티타늄(NiTi) 코일 스프링을 사용하는 마우스 모델에서 0.35N을 최적의 힘으로 설정합니다. 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 분석을 활용하여 시멘트-에나멜 접합부에서 선형 거리의 차이를 평가하여 OTM을 정량화했습니다. 이 평가에는 또한 교정 유도 염증성 뿌리 흡수에 대한 분석이 포함되었으며, 뿌리 미네랄 밀도 및 총 부피당 뿌리 부피의 백분율과 같은 매개변수를 평가했습니다. 이 포괄적인 프로토콜은 뼈 리모델링 과정에 대한 이해를 높이고 효과적인 교정 치료 전략을 개발할 수 있는 능력을 향상시키는 데 기여합니다.

이 프로토콜을 사용하면 NiTi 코일 스프링을 사용하여 OTM 마우스 모델을 조사할 수 있습니다. 0.35N의 힘이 가해졌을 때, 첫 번째와 두 번째 어금니 사이의 대조군 측의 평균 CEJ 거리는 243.69 μm(그림 1A, 라인 A)인 반면, OTM 측에서는 284.66 μm(그림 1A, 라인 B)로 측정되었습니다. OTM과 대조군의 차이는 40.97μm였습니다 (그림 1B). 우측 반구-상악골(OTM 측)의 첫 번째 및 제2 대구치와 좌측 반-상악골(대조군 측) 사이의 CEJ 사이의 선형 거리는 적절한 microCT 분석기 소프트웨어를 사용하여 라인 도구로 최소 6개의 다른 섹션에서 측정되었습니다. OTM 측의 6개 측정값의 평균값을 대조측의 평균값에서 빼서 OTM 결과를 생성했습니다(그림 1).
OIIRR과 관련하여, 치과용 RV/TV와 RMD의 값은 대조군 측(각각 71.02 ± 10.11% 및 1.071 ± 0.1536 g/cm2)과 OTM 측(각각 73.38 ± 6.162% 및 1.048 ± 0.2119 g/cm2 μm)에서 입증되었습니다. 그림 2).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66884/66884fig01.jpg"> 그림 1: 치아 교정 운동(OTM). (A) 컨트롤 및 OTM 측면의 대표 이미지. (B) 컨트롤 측과 OTM 측의 CEJ 거리 및 OTM 거리로 인한 거리 간의 차이 결과. NiTi 코일 스프링을 사용하여 우측 상단 첫 번째 어금니의 중간 방향으로 0.35N의 힘을 가했으며 연구의 종점은 12일째였습니다. 10마리의 마우스에서 생성된 OTM 결과의 평균 ± 표준 편차입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66884/66884fig01large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66884/66884fig02.jpg"> 그림 2: 선택한 관심 영역(ROI)의 대표 이미지. 제1 상악 어금니의 원위-전정근의 ROI가 표시되며, 이는 뿌리 미네랄 밀도(RMD; g/cm3) 및 총 부피당 뿌리 부피의 백분율(RV/TV; %)을 분석하기 위해 수동 윤곽 방법을 사용하여 그려진 불규칙한 해부학적 관심 영역을 사용하여 선택되었습니다. 평균 ± 표준 편차 결과는 10 마리의 마우스에서 생성되었습니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66884/66884fig02large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

여기에서는 뼈 적응, 뿌리 흡수 및 기계적 자극에 대한 뼈 세포의 반응 메커니즘을 조사하는 데 적합한 모델 역할을 하는 치아 교정 운동(OTM)을 연구하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 포괄적인 가이드는 OTM 모델, 마이크로 컴퓨터 단층 촬영 획득 및 후속 분석에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

Orthodontic tooth movement (OTM) represents a dynamic process in which the alveolar bone undergoes resorption at compression sites and deposition at ...

studying-orthodontic-tooth-movement-in-mice

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

우리는 마우스에서 치열 교정 치아 운동을 생성하기위한 프로토콜과 교단없이 치주 인대의 콜라겐 섬유및 혈관의 3D 시각화방법을 제시한다.

만디큘러 뮤린 모델의 치열 교정 치아 운동 중 PDL 콜라겐 섬유의 3D 이미징

본 연구는 유도성 조골세포 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스를 사용하여 교정력 하에서 뼈 리모델링을 연구하기 위한 프로토콜을 제공하고, 치아 교정 운동 중 치조골 리모델링을 분석하는 방법을 설명하여 골격 기계 생물학에 대한 실마리를 제공합니다.

유도 가능한 조골 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스를 사용하여 교정 치아 운동 중 치조골 리모델링 연구

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.

쥐 상악 교정 모델의 확립

(과일 파리) Drosophila의 침략을 유학

숙련된 도달 규모는 3 점 만점으로 평가된 것입니다 각각의 복합 요소로 음식 행위에 대한 도달의 forelimb하여 운동을 구분됩니다. 등급 규모는 정상 쥐에 대한 설명과 신경 운동 장애를 평가하는 방향으로 적용할 수 있습니다.

쥐에 도달 전문 Forelimb의 구조 : 운동 평가 척도

마우스의 가로 대동맥 수축 (TAC)은 심장 비대 및 심장 마비 개발을 기본 메커니즘을 연구하기 위해 일반적으로 사용되는 실험적인 모델입니다. 여기, 우리는 절차가 생쥐에서 심장 비대의 재현성 학위를 만들 수있는 대동맥을 수축에 대해 설명합니다.

마우스의 가로 대동맥 수축

Telemetric ECG는 심장 arrhythmias과 갑작스런 심장 죽음에 대한 동물 모델을 평가 필수적인 도구로 떠오르고있다. 여기, 우리는 생쥐의 장기 외래 ECG 모니터링 응용 프로그램에 대한 telemetric ECG 녹음에 stepwise 가이드를 제시한다.

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이온 채널 유학을위한 패치 클램프 및 재관류 기법으로 표현 Xenopus oocytes

여기에 디테일이 조직 헬기를 이용하여 하악 조각 문화 치아 세균에 방법을 우리는. 이 방법은 전통적인 배양 방법을 사용하여 사용 가능한 조작과 혈통 추적하지를위한 절호의 기회를 제공하고, 개발하는 동안 치아에 고유 한 액세스 할 수 있습니다.

이식편 문화 치아 세균의 개발을 다음과 같은 사항에 대해 슬라이스 문화 방법

Nanopodia 셀의 전면을 선행 또는 후행 후면에서 100 μM까지 확장하고 세포 환경을 감지 얇고 깨지기 쉬운 막 채널입니다. 37 ° C에서, 부드러운 세정, 에탄올, 메탄올, 아세톤과 같은 유기 용매의 방지에 높은 트리톤 X-100 농도의 직접 고정 이러한 세포 구조를 관찰해야합니다.

Nanopodia - 세포 이동 및 세포 간 상호 작용의 역할로 얇고 깨지기 쉬운 막 계획

배우세요 생쥐 치아 교정 운동 모델을 이용한 상악골 재형성 및 골 흡수 분석 방법을 마이크로 CT 영상 분석과 외과적 스프링 장치를 활용하여 기계적 자극에 따른 골 적응 메커니즘을 연구하고 치료 전략을 개발합니다.

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