Kość jest wysoce aktywną zrekonstruowaną tkanką, która dostosowuje swój rozmiar, kształt i właściwości przez cały okres życia osobnika1,2. Oprócz hormonów, starzenia się, odżywiania i innych czynników biologicznych lub biochemicznych3, idea, że obciążenie mechaniczne jest najważniejszym czynnikiem decydującym, zyskała ogólną akceptację4,5. W pewnych okolicznościach, przy nieprawidłowym obciążeniu mechanicznym, brak równowagi między resorpcją kości a tworzeniem kości może prowadzić do nieprawidłowej przebudowy kości i zaburzeń kostnych. Choroby kości, takie jak nieużywanie, osteoporoza i utrata masy kostnej podczas długotrwałego leżenia w łóżku lub w obecności mikrograwitacji podczas lotu kosmicznego, mają ścisły związek z nieprawidłowym obciążeniem mechanicznym6,7,8.
Obciążenie mechaniczne było również używane do leczenia chorób związanych z kośćmi, takich jak leczenie rozproszenia uwagi i leczenie ortodontyczne. Leczenie rozproszenia uwagi było stosowane w chorobach rozwojowych, takich jak kraniosynostoza i hipoplazja żuchwy9,10, podczas gdy leczenie ortodontyczne było szeroko stosowane w celu skorygowania nieprawidłowej pozycji zębów i wszelkich wad zgryzu11. Istotą leczenia ortodontycznego jest również zarządzanie obciążeniem mechanicznym. Kiedy tkanka kostna jest poddawana obciążeniu mechanicznemu, wysoce skoordynowany proces przebudowy kości jest indukowany przez sprzężenie resorpcji kości, po której następuje tworzenie kości, która może przesuwać zęby, aby osiągnąć cel ortodontyczny12,13.
Chociaż leczenie ortodontyczne jest szeroko stosowane w praktyce klinicznej, ponieważ nasza wiedza na temat biologicznych skutków obciążenia mechanicznego jest ograniczona, wyniki leczenia ortodontycznego są niekontrolowane. Aby przezwyciężyć te ograniczenia, stworzono kilka modeli zwierzęcych, takich jak mysz, szczur, królik, kot, pies, małpa i świnia, w celu zbadania mechanizmu leżącego u podstaw mechanicznej przebudowy kości wywołanej obciążeniem (Tabela 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,28,29,30,31, 32. Duże zwierzęta, takie jak psy, małpy i świnie, mają pewną przewagę nad małymi zwierzętami w operacjach ortodontycznych - mają bardziej ludzkie zęby i uzębienie, dzięki czemu zabieg chirurgiczny jest łatwy do powtórzenia u ludzi. Dodatkowo, szeroki widok może zmniejszyć trudność operacji i umożliwić zastosowanie różnych schematów ortodontycznych33,34. Jednak duże zwierzęta są trudne do pozyskania, co prowadzi do wyzwań związanych z wielkością próby i podlegają ograniczeniom etycznym35. Ponadto rutynowe procedury ekstrakcji i skomplikowane instrumenty utrudniają przeprowadzanie eksperymentów, przez co rzadko wykorzystuje się duże zwierzęta.
W takich okolicznościach, gryzonie są głównie wykorzystywane do tworzenia modeli ortodontycznych. Wśród tych modeli szczury i króliki mają mniejszą trudność operacyjną i więcej schematów ruchów zębów w porównaniu z myszami. Jednak model mysi ma tę wyjątkową zaletę, że dostępna jest duża liczba genetycznie zmodyfikowanych myszy, co jest szczególnie ważne dla badania mechanizmów leżących u podstaw 36. Jednak model mysi jest najtrudniejszy do manipulowania ze względu na jego mały rozmiar. Przeglądając obecne metody, przesunięcie pierwszego zęba trzonowego w kierunku mezjalnym jest jedyną praktyczną metodą dla modelu ortodontycznego. Dwa urządzenia służą głównie do przesuwania sprężyny cewki zęba i elastycznej opaski. Korzystanie z gumki jest łatwiejsze, ale siła ortodontyczna jest bardzo zróżnicowana, co utrudnia uzyskanie stabilnych rezultatów.
Xu et al.15 stworzyli model mysi ze sprężyną śrubową na żuchwie. Jednak ze względu na ruchomość żuchwy i obturacyjny charakter języka, operacja szczęki jest zawsze pierwszym wyborem zarówno w rozważaniach śródoperacyjnych, jak i pooperacyjnych. Taddei et al.16 opisali bardziej szczegółowy protokół dotyczący mysiej szczęki 10 lat temu i należy dodać więcej szczegółów wizualnych i przezroczystych. Podsumowując, w protokole tym systematycznie opisano szczegółowy protokół ortodontycznego ruchu zębów w mysim modelu szczękowym, aby pomóc naukowcom opanować metodę modelowania w ustandaryzowany sposób i umożliwić ocenę porównawczą między różnymi badaniami.