Badanie ruchów zębów ortodontycznych u myszy
2 sierpnia 2024
Tutaj prezentujemy protokół do badania ortodontycznego ruchu zębów (OTM), służący jako odpowiedni model do badania mechanizmów adaptacji kości, resorpcji korzeni i reakcji komórek kostnych na bodźce mechaniczne. Ten obszerny przewodnik zawiera szczegółowe informacje na temat modelu OTM, akwizycji mikrotomografii komputerowej i późniejszej analizy.
Pierwszym celem tego badania jest analiza przebudowy kości szczęki, a następnie resorpcji w odpowiedzi na bodźce farmakologiczne lub zastosowanie transgenicznych Badanie to ma na celu utorowanie drogi dla przyszłych strategii terapeutycznych w celu modulowania utraty masy kostnej związanej z przebudową kości. Najnowsze osiągnięcia obejmują analizę projektu molekularnego w celu zapobiegania lub leczenia utraty śmiertelności z powodu masy kostnej. Ta innowacja ma na celu ulepszenie leczenia stomatologicznego, obejmującego takie struktury, jak ortodoncja i implanty dentystyczne.
Technologie stosowane obecnie do postępu badań w naszej dziedzinie obejmują wykorzystanie genetycznie modyfikowanych zwierząt, komputerową analizę makrotomografii, postęp w technologii sprężyn oraz rozwój materiałów do deskryptorów zębów Podstawowym wyzwaniem eksperymentalnym jest nabycie umiejętności manualnych niezbędnych do wytwarzania sprężyn w precyzyjnym przyleganiu ich do prawego górnego pierwszego zęba trzonowego myszy. Procedura ta jest przeprowadzana w znieczuleniu z pozycją myszy na stole operacyjnym i wspomagana mikroskopią w celu uzyskania dokładności. Niedobór estrogenów obserwowany w osteoporozie wiąże się ze zwiększoną przebudową kości szczęki.
Przyszłe badania mogą zbadać potencjał cząsteczek takich jak kinaza fosforanowa i dioksygenaza 1 jako terapii ukierunkowanych na enzymy osteoklastyczne. Jest to strategia mająca na celu wzmocnienie ochrony kości w warunkach stresu mechanicznego. Aby rozpocząć, użyj szczypiec do cięcia dystalnego, aby przeciąć otwartą, niklowo-tytanową sprężynę śrubową o wymiarach 0,25 na 0,76 cala na sześć pętli, z dwoma końcami w kształcie pętli ustawionymi prostopadle do sprężyny, za pomocą ortodontycznych szczypiec Weingart.
Uformuj okrągły drut chromowo-niklowy o średnicy 0,20 milimetra do żądanej konfiguracji z końcami w kształcie pętli za pomocą pęsety Matthew i okrągłego instrumentu jako odniesienia rozmiaru. Połącz końce cewki w kształcie pętli i okrągły drut chromowo-niklowy o średnicy 0,20 milimetra. Po znieczuleniu myszy oceń głębokość znieczulenia za pomocą odruchu pedału.
Ustaw mysz w grzbietowej pozycji odleżynowej na stole chirurgicznym, unieruchamiając jej kończyny, aby ograniczyć ruch i umożliwić dostęp wewnątrzustny. Użyj otwieracza do ust, wykonanego z drutu o średnicy 0,50 milimetra i zabezpieczonego drutem o średnicy 0,08 milimetra, aby ułatwić pełną wizualizację, jednocześnie zapobiegając ruchom głowy. Pod mikroskopem stereoskopowym obserwuj struktury wewnątrzustne.
Oczyść i wytraw prawą powierzchnię pierwszych zębów trzonowych i siekaczy za pomocą odpowiednio acetonu i podkładu samotrawiącego. Za pomocą mikropędzla zbierz niewielką ilość samotrawiącego podkładu. I nałóż go na powierzchnię zgryzową górnego pierwszego zęba trzonowego.
Utwardzaj światłem podkład na powierzchni zgryzowej zębów trzonowych i siekaczy przez 30 sekund. Za pomocą żywicy światłoutwardzalnej przymocuj dystalny koniec sześciopętlowej sprężyny cewkowej niklowo-tytanowej z otwartą powierzchnią zgryzową prawego pierwszego zęba trzonowego szczęki. I utwardzać światłem przez 30 sekund.
Aktywuj cewkę za pomocą specjalnie zaprojektowanego aparatu z szyną i mechanizmem korbowym przymocowanym do stołu operacyjnego. Podłącz wolny koniec okrągłego drutu o średnicy 0,20 milimetra w kształcie pętli do haka miernika napięcia. Po uruchomieniu korby przesuwaj stół chirurgiczny wzdłuż szyny, aż dynamometr zarejestruje siłę 0,35 niutona.
Przymocuj okrągły drut o średnicy 0,20 milimetra do obu górnych siekaczy, aby zakotwiczyć cewkę. Przetnij przewód, aby odłączyć mysz od dynamometru. Dodaj kolejny przyrost żywicy, aby metalowa krawędź urządzenia nie była odsłonięta i nie raniła myszy.
I utwardzać światłem przez 30 sekund. Zdemontuj mysz ze stołu. Po zabiegu potraktuj mysz roztworem soli fizjologicznej, aby uniknąć odwodnienia w okresie adaptacji z urządzeniem.
Na początek zbierz kość szczęki od uśpionej myszy ostrymi nożyczkami, przecinając całą tkankę miękką. Kość jarzmowa w płaszczyźnie strzałkowej i szew czołowy nosa oraz synchodroza klinowo-potyliczna w płaszczyźnie czołowej. Zamocuj kość szczęki w 10% neutralnej buforowanej formalinie na 48 godzin.
Aby wykonać mikrotomografię komputerową kości szczęki, użyj izotropowego rozmiaru woksela od 9 do 18 mikrometrów, ustawień promieniowania rentgenowskiego 50 kilowoltów, aluminiowego filtra 0,5 milimetra i kąta obrotu 0,5 stopnia dla skanów o wysokiej rozdzielczości. Rekonstrukcję uzyskanych obrazów należy wykonać za pomocą programu rekonstrukcji mikrotomografii wskazanego przez producenta zastosowanego mikrotomografu komputerowego. Aby określić ilościowo ruch zębów ortodontycznych, zmierz różnicę w odległości liniowej między połączeniem szkliwa cementowego pierwszego i drugiego zęba trzonowego prawej szczęki hemi w stosunku do lewej szczęki hemi.
W celu sprawdzenia próbek pod kątem obecności resorpcji korzenia zapalnego wywołanej przez ortodoncję, przy użyciu metody konturowania ręcznego należy wybrać obszar zainteresowania korzenia dystalnego przedsionkowego pierwszego zęba trzonowego szczęki. Zmierz gęstość mineralną korzenia i procent objętości korzenia na całkowitą objętość. Badanie mysiego modelu ortodontycznego ruchu zębów z przyłożoną siłą 0,35 niutona wykazało, że średnia odległość połączenia szkliwa cementowego po stronie kontrolnej między pierwszym a drugim zębem trzonowym wynosiła 243,69 mikrometra.
Po stronie ruchomości zębów ortodontycznych średnia odległość połączenia szkliwa cementowego wynosiła 284,66 mikrometrów.
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół badania ortodontycznego przemieszczania zębów (OTM) w modelu mysim, koncentrując się na przebudowie kości szczęki oraz resorpcji korzeni w odpowiedzi na bodźce mechaniczne. Kluczowe wyniki wykazują skuteczność tego modelu w analizie przemieszczania zębów oraz ocenie potencjalnych strategii terapeutycznych mających na celu zapobieganie utracie kości.
Kluczowe elementy badania
Obszar badań
- Ortodontyczne przemieszczanie zębów
- Mechanizmy adaptacji kości
- Odpowiedź w postaci resorpcji kości
Wstęp
- Badanie przebudowy kości szczęki górnej
- Wpływy farmakologiczne i genetyczne na utratę kości
- Postępy w technologiach leczenia stomatologicznego
Zastosowane metody
- Chirurgiczne przykładanie sił ortodontycznych z użyciem sprężyn u myszy
- Transgeniczne modele mysie
- Mikrotomografia komputerowa do analizy obrazu
Główne wyniki
- Zmierzono średnie odległości połączenia cementowo-szkliwnego w celu ilościowego określenia przemieszczenia zębów
- Oceny gęstości mineralnej i objętości korzenia wskazały na zmiany zapalne wywołane ortodontycznie
- Badanie to pogłębia naszą wiedzę na temat wpływu naprężeń mechanicznych na kość
Wnioski
- Model mysi OTM dostarcza cennych informacji na temat adaptacji kości pod wpływem stresu mechanicznego
- Badania te stanowią wsparcie dla przyszłych studiów mających na celu udoskonalenie leczenia ortodontycznego oraz terapii utraty masy kostnej
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Ortodontyczny ruch zębów (OTM) u myszy stanowi solidny model in vivo do badania dynamiki przebudowy kości pod wpływem kontrolowanej siły mechanicznej, dostarczając bezpośrednich informacji niezbędnych do wczesnej walidacji celów dla szlaków adaptacji kości. Ilościowa analiza mikro-CT ruchu zębów i resorpcji korzeni umożliwia precyzyjny pomiar odpowiedzi biologicznych, co zwiększa pewność predykcyjną w translacyjnych badaniach nad biologią kości. Model ten jest strategicznie wykorzystywany do przedklinicznej oceny interwencji terapeutycznych ukierunkowanych na aktywność osteoklastów i osteoblastów.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia badanie funkcji osteoklastów i osteoblastów w odpowiedzi na określone bodźce mechaniczne.
- Wspiera biologiczną redukcję ryzyka dla celów terapeutycznych zaangażowanych w resorpcję i depozycję kości.
- Zapewnia ilościowe punkty końcowe dla funkcjonalnej walidacji celów w badaniach nad adaptacją kości.
Przesiewanie i opracowywanie testów
- Ułatwia przygotowanie zwalidowanych modeli in vivo do późniejszych badań przesiewowych farmakologicznych.
- Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wyników mikro-CT w celu standaryzacji testów.
- Umożliwia wiarygodną ocenę cząsteczek kandydackich wpływających na procesy przebudowy kości.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Jest zgodny z modelami chorób istotnymi dla osteoporozy i stanów utraty masy kostnej.
- Wspiera ciągłość procesu od odkryć mechanistycznych po walidację przedkliniczną terapii chroniących kości.
- Zapewnia translacyjne punkty końcowe biomarkerów, takie jak gęstość mineralna korzenia oraz stosunki objętości.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy model mysi OTM integruje się z kontinuum od etapu odkryć po badania przedkliniczne, łącząc studia mechanistyczne z badaniami translacyjnymi w zakresie adaptacji kości i interwencji ortodontycznych.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących szlaków przebudowy kości oraz mechanistyczną analizę ryzyka w odniesieniu do celów osteoklastycznych.
- Przesiewanie: Zapewnia gotowe do analizy, ilościowe pomiary mikro-CT do porównawczej oceny interwencji.
- Analityka: Umożliwia precyzyjny pomiar odległości od połączenia cementowo-nasieklnego oraz gęstości mineralnej korzenia w celu przeprowadzenia rzetelnej analizy statystycznej.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki in vivo z modelami przedklinicznymi ubytku kostnego i efektami leczenia ortodontycznego.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy powtarzalną platformę in vivo do oceny różnorodnych czynników modulujących tkankę kostną.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorczy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w odniesieniu do celów adaptacji kości i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje protokoły in vivo oraz obrazowanie ilościowe w celu zapewnienia powtarzalności i skalowalności.
- Wartość strategiczna: Dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania decyzji go/no-go w przypadku terapii celowanych w kości oraz zwiększa efektywność kapitałową.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację interwencji w zakresie przebudowy kości w wczesnych etapach rozwoju produktów z uwzględnieniem korekty o ryzyko.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w technikach mikrochirurgicznych oraz w obsłudze modeli in vivo.
- Wymaga dostępu do wysokorozdzielczego obrazowania micro-CT oraz infrastruktury analitycznej.
- Konieczna jest standaryzacja protokołów przykładania i pomiaru siły pomiędzy zespołami.
- Możlizna jest konieczność adaptacji metody do różnych tła genetycznych lub interwencji farmakologicznych.
- Należy kontrolować wymagane umiejętności manualne oraz zmienność modeli w celu uzyskania spójnych wyników.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:00
Introduction
1:55
Mechanically-Induced Alveolar Bone Remodeling in an Orthodontic Mouse Model
5:05
Quantitative Analysis of Orthodontic Tooth Movement and Root Resorption Using Micro-CT in an Orthodontic Mouse Model
6:44
Representative Results
