Summary
Her demonstrerer vi trinn for trinn en håndterbar, kjeveortopedisk tannbevegelsesprotokoll operert på en murine maxillarmodell. Med den eksplisitte forklaringen av hvert trinn og visuell demonstrasjon, kan forskere mestre denne modellen og bruke den til deres eksperimentelle behov med noen få modifikasjoner.
Abstract
På grunn av mangelen på reproduserbare protokoller for å etablere en murine maxillær kjeveortopedisk modell, presenterer vi en pålitelig og reproduserbar protokoll for å gi forskere et gjennomførbart verktøy for å analysere mekanisk belastningsassosiert beinremodellering. Denne studien presenterer et detaljert flytskjema i tillegg til forskjellige typer skjematiske diagrammer, operasjonsbilder og videoer. Vi utførte denne protokollen på 11 voksne brede C57/B6J-mus og høstet prøver på postoperative dager 3, 8 og 14. Mikro-CT og histopatologiske data har bevist suksessen til tannbevegelser kombinert med beinremodellering ved hjelp av denne protokollen. Videre, i henhold til mikro-CT-resultatene på dag 3, 8 og 14, har vi delt beinmodellering i tre faser: forberedelsesstadium, benresorpsjonsstadium og beindannelsesstadium. Disse stadiene forventes å hjelpe forskere som er opptatt av ulike stadier til å sette prøveinnsamlingstiden rimelig. Denne protokollen kan utstyre forskere med et verktøy for å utføre regenerativ analyse av beinremodellering.
Introduction
Ben er et svært aktivt rekonstruert vev som tilpasser sin størrelse, form og egenskaper gjennom levetiden til individet 1,2. I tillegg til hormoner, aldring, ernæring og andre biologiske eller biokjemiske faktorer3, har ideen om at mekanisk belastning er den mest avgjørende faktoren fått generell aksept 4,5. Under noen omstendigheter med unormal mekanisk belastning kan ubalansen mellom benresorpsjon og beindannelse føre til unormal beinremodellering og beinforstyrrelser. Bensykdommer som misbruk av osteoporose og bentap under langvarig sengeleie eller i nærvær av mikrogravitasjon ved romfart har et nært forhold til unormal mekanisk belastning 6,7,8.
Mekanisk belastning har også blitt brukt til å behandle beinrelaterte sykdommer som distraksjonsbehandling og kjeveortopedisk behandling. Distraksjonsbehandling har vært brukt ved utviklingssykdommer som kraniosynostose og mandibulær hypoplasi 9,10, mens kjeveortopedisk behandling har vært mye brukt for å rette opp unormal tannstilling og eventuell maloklusjon11. Kjernen i kjeveortopedisk behandling er også styring av mekanisk belastning. Når beinvevet utsettes for mekanisk belastning, induseres en høyt koordinert beinremodelleringsprosess ved kobling av benresorpsjon etterfulgt av beindannelse, som kan bevege tenner for å oppnå kjeveortopedisk formål12,13.
Selv om kjeveortopedisk behandling har vært mye brukt i klinisk praksis, da vår kunnskap om biologiske effekter av mekanisk belastning er begrenset, er resultatene av kjeveortopedisk behandling ukontrollerbare. For å overvinne disse begrensningene har flere dyremodeller som mus, rotte, kanin, katt, hund, ape og gris blitt etablert for å undersøke den underliggende mekanismen for mekanisk belastningsindusert beinremodellering (tabell 1) 14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29,30,31,32. Store dyr som hunder, aper og griser har noen fordeler i forhold til små dyr i kjeveortopedisk operasjon - de har mer menneskelignende tenner og tannkjøtt, slik at den kirurgiske prosedyren er lett å replikere hos mennesker. I tillegg kan et bredt syn redusere operasjonsvanskene og gjøre det mulig å anvende en rekke kjeveortopediske ordninger33,34. Store dyr er imidlertid vanskelige å få tak i, noe som fører til utfordringer knyttet til utvalgsstørrelse, og de er underlagt etiske begrensninger35. Videre gjør rutinemessige ekstraksjonsprosedyrer og komplekse instrumenter forsøkene vanskelige å utføre på grunn av hvilke store dyr sjelden brukes.
Under slike omstendigheter brukes gnagere hovedsakelig til å etablere ortodontiske modeller. Blant disse modellene har rotter og kaniner lavere driftsvansker og flere tannbevegelsesskjemaer sammenlignet med mus. Murine modellen har imidlertid den unike fordelen at det er et stort antall genmodifiserte mus tilgjengelig, noe som er spesielt viktig for å undersøke de underliggende mekanismene36. Murine modellen er imidlertid den vanskeligste modellen å manipulere på grunn av sin lille størrelse. Gjennomgang av dagens metoder, flytting av den første molaren i mesial retning er den eneste praktiske metoden for en kjeveortopedisk modell. To enheter brukes hovedsakelig til å flytte tannspiralfjæren og elastikken. Å bruke et elastisk bånd er enklere, men kjeveortopedisk kraft varierer sterkt, noe som gjør det vanskelig å oppnå stabile resultater.
Xu et al.15 har etablert en murinmodell med spiralfjær på mandibelen. På grunn av mandibelens mobilitet og tungens obstruktive natur er operasjon på maxillaen imidlertid alltid førstevalget for både intraoperative og postoperative hensyn. Taddei et al.16 beskrev en mer detaljert protokoll på murine maxilla for 10 år siden, og flere visuelle og pellucid detaljer bør legges til. Oppsummert har denne protokollen systematisk beskrevet en detaljert ortodontisk tannbevegelsesprotokoll i en murine maxillarmodell for å hjelpe forskere å mestre modelleringsmetoden på en standardisert måte og muliggjøre komparativ evaluering mellom ulike studier.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Dyreprosedyrene i denne studien ble gjennomgått og godkjent av den etiske komiteen ved West China School of Stomatology, Sichuan University (WCHSIRB-D-2017-041). Voksne C57BL/6-mus ble brukt i denne studien (se materialfortegnelsen). Denne protokollen legger mekanisk belastning til høyre maksillære første molar (M1) for mesial bevegelse der en høyt koordinert beinremodelleringsprosess induseres ved kobling av benresorpsjon og beindannelse (figur 1).
1. Preoperativ forberedelse
- Kirurgiske gjenstander
- Forbered følgende kirurgiske gjenstander for operasjonen: kirurgisk plattform (figur 2A), feste (figur 2B), kirurgiske instrumenter (figur 2C og tilleggsfigur S1), kjeveortopediske forsyninger (figur 2C) og tannrestaureringsutstyr (figur 2D).
NOTAT: Den tilpassede spiralfjæren er skreddersydd og gir en kraft på 10cN når den strekkes til 10 mm.
- Forbered følgende kirurgiske gjenstander for operasjonen: kirurgisk plattform (figur 2A), feste (figur 2B), kirurgiske instrumenter (figur 2C og tilleggsfigur S1), kjeveortopediske forsyninger (figur 2C) og tannrestaureringsutstyr (figur 2D).
- Sterilisering
- Steriliser de kirurgiske instrumentene ved autoklavering og alle kirurgiske gjenstander med ultrafiolett bestråling i minst 30 minutter.
- Anestesi
- Bedøv musen ved å administrere ketamin (100 mg / kg) og diazepam (5 mg / kg) ved intraperitoneal injeksjon.
- Påfør veterinærsalve på øynene til murinen med en bomullspinne for å unngå tørre øyne.
- Fortsett med operasjonen bare når musen ikke reagerer når tærne er klemt med tang.
2. Kirurgisk prosess
- Spred og tape lemmer av den bedøvede musen i en liggende stilling til den kirurgiske plattformen ved hjelp av tape.
- Fest en 27 G kanyle på hver side over hodet og en annen 27 G kanyle på hver side under armhulen.
- Vind et gummibånd rundt de to nålene ovenfor og de øvre fortennene og en annen rundt ytterligere to nåler og de nedre fortennene. Endre nåleposisjonene for å kontrollere graden av åpning og munnorientering (figur 3A).
MERK: For kjeveortopedisk tannbevegelse, hold munnen åpen i maksimal grad før buccinator blir helt stram. Tungen skal trekkes mot den ikke-operative siden for å eksponere det kirurgiske feltet og forhindre iskemi. - Bøy den 1,5 mm enden av en 3 cm 304 rustfritt ståltråd og skyv den bøyde enden gjennom det nærmeste rommet mellom M1 og den maksillære andre jekselen (M2) fra bukkalsiden med buet oftalmisk pinsett (figur 3B). Når den palatale enden av ligaturtråden ses fra palatalsiden, trekker du den ut opp til omtrent halvparten av lengden og fører den gjennom den ene enden av den tilpassede spiralfjæren.
- Bind en firkantet knute med de to endene av ligaturtråden i mesial retning av maxillary M1 til fjæren er fast festet til tannen (figur 3C). Trekk overflødig ledning.
- På samme måte stikker du en annen 3 cm 304 rustfritt ståltråd gjennom den andre enden av spiralfjæren.
- Rengjør og tørk fortennenes overflater med bomullsdotter. Påfør lim på alle overflater med bomullspinner og lys dem.
- Skyv den andre rustfrie ståltråden gjennom det nærmeste rommet mellom de maksillære fortennene og bind en glideknute i labialretningen (figur 3D). Trekk overflødig ledning og la resten av ledningen ligge nær tannoverflaten.
- Injiser lysherdet harpiks for å dekke knuten og fortennene; lysherding harpiksen (figur 3E).
3. Postoperativ ledelse
- Etter operasjonen, injiser musene med 0,05 mg/kg buprenorfin intraperitonealt for postoperativ analgesi.
- Plasser den bedøvede musen på et termostatteppe på 37 °C. Når murinen gjenvinner bevisstheten med ambulasjon, returner den til et eget boligbur.
- På grunn av den begrensede funksjonen til fortennene etter operasjonen, erstatt vanlig hardt fôr med bare et mykt kosthold.
- Sjekk kjeveortopediske apparater hver dag. Hvis det observeres en tilstand under inspeksjonen som påvirker ledningen av kjeveortopedisk kraft, for eksempel fjærdeformasjon, fjærløsning og enhet som faller av, bør musen utelukkes fra forsøket.
- For å opprettholde sammenlignbarheten av eksperimenter, vurder vekten av musene daglig etter operasjonen. Mus som viser et vekttap som overstiger 30 % av sin preoperative vekt, må utelukkes fra forsøket.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Vi har utført OTM-operasjonen på 11 voksne hannmus (C57/BL6, 3 måneder gamle). De ble avlivet for resultater på dag 3, 8 og 14 etter operasjonen. I disse forsøkene er høyre maksillærside operasjonssiden, mens venstre maksillærside er kontrollsiden. Mikro-CT viste at det var en tidsmessig fortløpende økning i avstanden mellom M1 og M2: 30 μm, 70 μm og 110 μm ved henholdsvis dag 3, 8 og 14 etter operasjonen (figur 4). Det periodontale ligamentet med lav tetthet viste utvidelse på distal side og innsnevring på mesialsiden av røttene som følge av den mekaniske belastningen (figur 5). Videre var periodontalligamentet kontinuerlig og det var ingen absorpsjon i noen rot. Disse resultatene viser at det er mulig og trygt å flytte M1 fysisk med denne protokollen.
Videre har vi analysert beinområdet innelukket i røttene til M1 med parametere vist i figur 6. Prosentandelen benvolum og benmineraltetthet på operasjonssiden på dag 8 viste en signifikant reduksjon sammenlignet med kontrollsiden (figur 6A,B). Derimot viste prosentvis benvolum på operasjonssiden på dag 3 og 14 en signifikant økning sammenlignet med operasjonssiden på dag 8 (figur 6A). Disse resultatene tyder på at beinremodellering er inaktiv før dag 3 etter operasjonen. Etter dag 3 etter operasjonen begynner beinabsorpsjon å dominere beinremodelleringsprosessen. Etter dag 8 etter operasjonen får beindannelsen en kant i beinremodellering og alveolarbenet vender nesten tilbake til det fysiologiske nivået, noe som også innebærer at tannbevegelsen nesten stopper. Ved dag 14 i denne protokollen går beinremodelleringen innelukket i røttene til M1 gjennom tre trinn, som grovt kan deles inn i preparatet, benresorpsjon og beindannelsesstadier. Forskere kan dermed studere ulike stadier av beinremodellering med denne modellen.
Figur 7 viser resultatene av hematoksylin-eosinfarging og Masson-trichrome-farging. Vi valgte det alveolære beinet mellom den mekiale bukkalroten (MB) og den distale bukkalroten (DB) av M1 som interesseområde. De periodontale leddbåndene i den distale enden av MB og den mesiale enden av DB er frontene for kraftoverføring av beinregionen av interesse. Kontrollsiden av hver gruppe viste en lignende manifestasjon: Disse periodontale leddbåndene delte en lignende bredde med bølgelignende fiber og spindelformede celler i justering, og overflaten av alveolarbenet var intakt lineær. Dette antyder at periodontale vev innelukket i røttene til M1 ikke ble utsatt for ubalansert og overdreven mekanisk belastning under fysiologiske forhold.
Dag 3 etter operasjonen ble periodontal ligamentfiber strukket tett på spenningssiden, mens periodontal ligamentfiber ble komprimert med morfologisk tvetydighet. Hyalinisering ble notert i området med størst trykk. Overflaten av alveolarbeinet hadde fortsatt beholdt sin integritet på begge sider. I samsvar med mikro-CT-resultatene beveget M1 seg i de første 3 dagene etter operasjonen i alveolarsokkelen ved å komprimere periodontalligamentet på trykksiden, mens benresorpsjon eller dannelse ennå ikke var observert.
På dag 8 etter operasjonen viste periodontale leddbånd på begge sider de samme trekkene som på dag 3, selv om overflaten av alveolarbenet hadde begynt å se grov ut. Videre var marghulen forstørret og antall trabekulære bein syntes å avta, som vist i CT-dataene. På dag 8 etter operasjonen viser derfor den histopatologiske fenotypen av beinremodellering en økning i benresorpsjon. Det alveolære beinet indikerer også at M1 beveger seg med høy hastighet.
Dag 14 etter operasjonen syntes breddene på periodontale leddbånd på begge sider å være nesten like. Overflaten av alveolarbeinet var blitt mye grovere sammenlignet med dag 8 etter operasjonen. Benet ble imidlertid gjenopprettet til fysiologisk nivå på kontrollsiden, noe som også ble indikert av CT-dataene. Dette stadiet viser at beindannelse dominerte beinmodelleringsprosessen. Siden den mekaniske belastningen bare ble påført én gang på operasjonstidspunktet, ble belastningen redusert etter hvert som avstanden i bevegelse økte. Da alveolarbenet gikk tilbake til det normale, stoppet også bevegelsen av M1.
Figur 1: Skjematisk fremstilling av tannbevegelse. Når en mekanisk belastning påføres molaren, kan strekk- og trykksidene av alveolar beinremodellering defineres. Den tykke pilen indikerer retningen på den mekaniske belastningen. Tynne piler indikerer strekk- og trykksidene av beinremodelleringsfronten. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 2 Kirurgiske gjenstander. (A) (1) Kirurgisk plattform: en skumplate eller korktavle innpakket i medisinsk ikke-vevd stoff. (B) Festemidler: (2) to gummistrikker, (3) tape og (4) fire 27 G kanyler. (C) Kirurgiske instrumenter og kjeveortopediske forsyninger: (5) kirurgisk saks, (6) oftalmisk pinsett, (7) nåleholdere, (8) 304 rustfritt ståltråd og (9) en tilpasset spiralfjær. Det hvite rektangelet refererer til den tilpassede spiralfjæren. Forstørrede versjoner av fjæren med og uten kraft er vist i tilleggsfigur S1. (D) Dental restaurering forsyninger: (10) luftpumpe flaske, (11) lys curer, (12) bomull baller, (13) bomullspinner, (14) lysherdet væske harpiks, og (15) lim. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 3: Kirurgisk prosess. (A) Fest musen til operasjonsplattformen. (B) Skyv 304 rustfritt ståltråd gjennom det nærmeste rommet mellom M1 og M2 fra bukkalsiden. (B1) Et skjematisk diagram er lagt til for å hjelpe forståelsen. (C) En spiralfjær er festet til M1 og ingen okklusjonsinterferens oppstår ved M1. (C1) Et skjematisk diagram er lagt til for å hjelpe forståelsen. (D) Den andre enden av spiralfjæren er festet til den ipsilaterale øvre fortennen. (D1) Et skjematisk diagram er lagt til for å hjelpe forståelsen. (E) Påfør flytende harpiks for å pakke fortennene og rustfritt stål sammen. (F) Den endelige visningen av alle kjeveortopediske apparater. Forkortelser: M1 = den maksillære første molaren; M2 = den maksillære andre molaren. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 4: Representative mikro-CT tredimensjonale bilder og statistisk analyse av ulike stadier av M1-bevegelse. (A) Under fysiologiske omstendigheter er det ikke mellomrom mellom M1 og M2. (VG Nett) M1 begynner å bevege seg og bevegelsesavstanden øker i henhold til det gjensidige posisjonsforholdet mellom M1 og M2 over tid. Den røde boksen refererer til avstanden mellom M1 og M2. Den svarte pilen refererer til retningen av den mekaniske belastningen. (E) Den statistiske analysen av M1 bevegelig avstand. Forkortelser: M1 = den maksillære første molaren; M2 = den maksillære andre molaren; OTM = kjeveortopedisk tannbevegelse. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 5: Representative mikro-CT todimensjonale bilder fra horisontale og sagittale visninger av ulike stadier av M1-bevegelse. (A,B) Under fysiologiske omstendigheter er periodontalligamentet med lav tetthet aequilatus og opptar kontinuerlig litt plass i stedet for å bli komprimert, og overflaten av alveolarbenet er intakt lineær. (C,D) Det periodontale ligamentet utvides på distal side og innsnevring på mesialsiden av røttene, som kan observeres på dag 3 etter operasjonen. (E-H) Det skjeve periodontale ligamentet begynner å gå tilbake og overflaten av alveolarbenet blir ru som følge av absorpsjon og avleiring av ben på dag 8 og 14 etter operasjonen. Gule piler refererer til det komprimerte periodontale ligamentet. Røde piler refererer til den grove overflaten av alveolar bein for absorpsjon og avsetning av bein. * P < 0,05; P < 0,005. Enveis ANOVA. Data er gjennomsnittlig ± SD, n ≥ 3. Skala bar = 100 μm. Forkortelser: M1 = den maksillære første molaren; M2 = den maksillære andre molaren; OTM = kjeveortopedisk tannbevegelse. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 6: Statistisk analyse av alveolær ben innelukket i røttene til M1 ved ulike stadier av M1-bevegelse fra mikro-CT. (A) Den signifikante reduksjonen i prosent benvolum på dag 8 indikerer aktiv benresorpsjon mellom dag 3 og dag 8. Den signifikante økningen i prosent benvolum på dag 14 indikerer aktiv bendannelse mellom dag 8 og dag 14. (B) Den signifikante forskjellen på dag 8 i benmineraltettheten sammenlignet med kontrollsiden. støtter også konklusjonen ovenfor. (VG Nett) Tre supplerende indikatorer ble brukt til evaluering. Det ble funnet få signifikante forskjeller, men trenden støtter fortsatt konklusjonene ovenfor. * P < 0,05. Enveis ANOVA. Data er gjennomsnitt± SD, n ≥ 3. Forkortelser: M1 = den maksillære første molaren; OTM = kjeveortopedisk tannbevegelse; BV / TV = prosent benvolum; BMD = benmineraltetthet; Tb. N = trabekulært tall; Tb. Th = trabekulær tykkelse; Tb. Sp = trabekulær separasjon. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Figur 7: Representative resultater av hematoksylin-eosinfarging og Masson-trichrome-farging av de forskjellige stadiene av M1-bevegelse. (A,B) Under fysiologiske forhold blir periodontale ligamentfibre utsatt for visse krefter med en distinkt bølgelignende form som "~", og overflaten av alveolarbenet er intakt lineær. Når M1 utsettes for mekanisk belastning, har (C, E, G, I, K, M) fiber blitt strukket tett på spenningssiden, mens (D, F, H, J, L, N) periodontal ligamentfiber har blitt komprimert med morfologisk tvetydighet. (VG Nett) Overflaten av alveolarbenet blir mer og mer ujevn ettersom beinmodellering fortsetter. Skala bar = 20 μm. Forkortelser: M1 = den maksillære første molaren; OTM = kjeveortopedisk tannbevegelse. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
| Art | Flytte tann | Ankerplass | Innretning | Bevegelig retning | Referanse |
| Murine | første molar | Fortenner | spiralfjær | Mesial | 14,15 |
| første molar | Andre molar | Elastisk bånd | Mesial | 16 | |
| Rotte | første molar | mini implantat | spiralfjær | Mesial | 17 |
| første molar | Fortenner | spiralfjær | Mesial | 18 | |
| Andre og tredje molar | kontralaterale homonyme tenner | Vårens ekspansjonsapparat | Bukkal | 19 | |
| første molar | Andre molar | kjeveortopedisk ledning | Mesial | 20 | |
| Kanin | første premolar | Fortenner | spiralfjær | Mesial | 21 |
| første premolar | mini implantat | spiralfjær | Mesial | 22 | |
| fortenner | kontralaterale homonyme tenner | spiralfjær | distalt | 23 | |
| fortenner | kontralaterale homonyme tenner | Omega sløyfe | distalt | 24 | |
| Hund | andre premolar og første molar | mini implantat | spiralfjær | Mesial | 25 |
| Andre premolar | Hjørnetann | spiralfjær | Mesial | 26 | |
| første premolar | mini implantat | Elastisk bånd | distalt | 27 | |
| Lateral fortennelse | Hjørnetann | Elastisk bånd | distalt | 28 | |
| Gris | første molar | løvfellende tredje molar og miniimplantat | spiralfjær | Mesial | 29 |
| første molar | Andre molar | kjeveortopedisk ledning | Bukkal | 30 | |
| Ape | Sentral fortennelse | første molar, premolar, hjørnetann og lateral snitt | spiralfjær og kjeveortopedisk ledning | Kjønnslepper | 31 |
| Katt | Hjørnetann | mini implantat | spiralfjær | Mesial | 32 |
Tabell 1: Oppsummering av eksisterende dyrekjeveortopediske modeller. Tabellen viser de vanlige modellene av konvensjonelle forsøksdyr som fokuserer på enkel kjeveortopedisk tannbevegelse. De består alltid av tre elementer: målet som beveger tannen, forankringen og tilkoblingsanordningen for å legge til mekanisk belastning. Ulike kjeveortopediske programmer har blitt avledet ved å endre de tre elementene. Komplekse kjeveortopediske tannbevegelser med flere tenner er utelukket.
Tilleggsfigur S1: Forstørrede versjoner av våren. (A) Uten og (B) med mekanisk belastning. Skalastang = 5 mm. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tilleggsfigur S2: Metoden for å klemme ligaturtråden med tang. Under protokolltrinn 2.4. vises den sikreste og mest praktiske måten å klemme bøyningen av ligaturtråden før piercing her. Klikk her for å laste ned denne filen.
Tilleggsfigur S3: Omfanget av harpiksbelegg. Under protokolltrinn 2.9 vises snittenden av fjæren (A) uten og (B) med et dekke med harpiks her. Harpiksen må ikke tilsettes den elastiske delen. Klikk her for å laste ned denne filen.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
I dette papiret prøvde vi å beskrive den enkleste kjeveortopediske tannbevegelsesprotokollen på murine maxillarmodell trinn for trinn for å studere latente mekanismer for mekanisk belastningsindusert beinremodellering. Bortsett fra forskning på beinremodellering, er det noen andre vanlige anvendelser av denne metoden: 1) metodologisk forskning på akselerasjon av kjeveortopedisk tannbevegelse; 2) forskning på kjeveortopedisk rotresorpsjon; 3) biologiske mekanismer for kjeveortopedisk tannbevegelse og smerte; 4) forskning på den transgene modellen.
Sammenlignet med andre mekaniske belastningsassosierte behandlinger som mandibulær distraksjonosteogenese 37, er kjeveortopedisk tannbevegelse den enkleste og mildeste metoden uten sår og blødning. Dessuten har murinmodellen fordelene ved å være enkel å betjene med mindre tid og mindre kostnad38. Den maksillære modellen kan gi et bredt synsfelt og stabil fiksering under drift og minst mulig forstyrrelse på apparatet fra tungen etter operasjon14.
Basert på modellen som er etablert her, har vi videre beskrevet tre representative tidspunkter. Tannbevegelse kan måles makroskopisk fra den tredje postoperative dagen, og den bevegelige avstanden øker med tiden. På dag 3 etter operasjonen ble mekanisk belastning lagt til beinet gjennom periodontal ligamentfiber uten noen åpenbare forandringer i beinet. Dag 8 etter operasjonen var beinremodelleringen allerede i gang, og benresorpsjonen var i dominerende stilling, mens beindannelsen var dominerende dag 14 etter operasjonen. Denne modellen kan vise egenskapene til forskjellige stadier av beinremodellering under kjeveortopedisk tannbehandling.
Det er noen kritiske operasjonstrinn som skal vurderes. Før protokoll trinn 2.7, bør musens hode være mot operatøren for et bedre kirurgisk synsfelt. Etter protokolltrinn 2.4 er operasjonsområdet nær fortennene og musens hale må være mot operatøren. Når den rustfrie ståltråden må skyves gjennom det nærmeste rommet mellom M1 og M2 fra bukkalsiden, er prebending nødvendig for å lokalisere målområdet trygt og redusere plassen som opptas av instrumentene i munnen. Bøyevinkelen skal være >45° for å sikre at den rustfrie ståltråden ikke kan stikke hull på gingivaen når den passerer gjennom det nærmeste rommet. Piercing på en parallell måte er veien til minst motstand. Den okklusale trådpiercingen i liten vinkel kan også ledes til palatalsiden av den glatte og tøffe tannoverflaten. Cusp av den buede oftalmiske pinsetten skal klemme bøyningen for å redusere den okkuperte plassen i munnen og gjøre den praktisk for anstrengelse (tilleggsfigur S2).
Siden den rustfrie ståltråden kanskje ikke kan passere gjennom det nærmeste rommet mellom de maksillære fortennene, er tannoftalmisk pinsett nyttig for fortennseparasjon. I tillegg er en firkantet knute ikke nødvendig, da harpiksbinding er den viktigste metoden for oppbevaring her. En glideknute kan lages nesten nær tannoverflaten, hvor en firkantet knute vil øke volumet av beleggharpiksen.
Imidlertid har denne modellen også sine mangler. De kjeveortopediske apparatene kan bli ødelagt av musene på grunn av følelsen av tilstedeværelsen av fremmedlegemer i munnen. Den delen av molarsiden forblir under okklusjonsplanet, noe som er vanskelig å ødelegge. Imidlertid biter de nedre snittene nøyaktig på festedelen av snittsiden, inkludert enden av spiralfjæren. Derfor foreslår vi at alle overflater på begge øvre fortenner skal pakkes inn i harpiks for å øke retensjonskraften. Fortennenden av fjæren - den svakeste delen - kan dekkes av harpiks (tilleggsfigur S3). Avslutningsvis har denne protokollen demonstrert detaljene i kjeveortopedisk tannbevegelse som opereres på murine maxillarmodellen trinn for trinn. Med den eksplisitte forklaringen av hvert trinn og visuell demonstrasjon, kan forskere mestre denne modellen og bruke den til deres eksperimentelle behov med noen få modifikasjoner.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne oppgir ingen interessekonflikter.
Acknowledgments
Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China grant 82100982 til F.L.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Experimental Models: Mouse Lines | |||
| C57/B6J | Gempharmatech Experimental Animals Company | C57/B6J | |
| Critical Commercial Assays | |||
| Hematoxylin and Eosin Stain Kit | Biosharp | BL700B | |
| Masson’s Trichrome Stain Kit | Solarbio | G1340 | |
| Instruments | |||
| 27 G needle | Chengdu Xinjin Shifeng Medical Apparatus & Instruments Co. LTD. | SB1-074(IV) | |
| Adhesives | Minnesota Mining and Manufacturing Co., Ltd. | 41282 | |
| Corkboard | DELI Group Co., Ltd. | 8705 | |
| Cotton balls | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | 20120047 | |
| Cotton sticks | Lakong Medical Devices Co., Ltd. | M6500R | |
| Customized coil spring | Chengdu Mingxing Spring Co., Ltd. | 1109-02 | |
| Forceps | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none | |
| Light-cured fluid resin | Shofu Dental Trading (SHANGHAI) Co., Ltd. | 518785 | |
| Light curer | Liang Ya Dental Equipment Co., Ltd. | LY-A180 | |
| Medical adhesive tapes | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | 0008-2014 | |
| Medical non-woven fabric | Henan Yadu Industrial Co., Ltd. | 01011500018 | |
| Needle holders | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none | |
| Rubber bands | Haishi Hainuo Group Co., Ltd. | 32X1 | |
| Surgical scissors | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none | |
| Tweezers | Chengdu Shifeng Co., Ltd. | none |
References
- Kenkre, J. S., Bassett, J.
- Feng, X., McDonald, J. M.
- Alliston, T.
- Duncan, R. L., Turner, C. H. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcified Tissue International. 57 (5), 344-358 (1995).
- García-Aznar, J. M., Nasello, G., Hervas-Raluy, S., Pérez, M. Á, Gómez-Benito, M. J. Multiscale modeling of bone tissue mechanobiology. Bone. 151 (10), 1-12 (2021).
- Rolvien, T., Amling, M. Disuse osteoporosis: clinical and mechanistic insights. Calcified Tissue International. 110 (5), 592-604 (2022).
- Vico, L., Hargens, A. Skeletal changes during and after spaceflight. Nature Reviews Rheumatology. 14 (4), 229-245 (2018).
- Iwaniec, U. T., Turner, R. T. Influence of body weight on bone mass, architecture and turnover. Journal of Endocrinology. 230 (3), R115-R130 (2016).
- Governale, L. S.
- Sahoo, N. K., Issar, Y., Thakral, A.
- Roberts-Harry, D., Sandy, J. Orthodontics. Part 1: Who needs orthodontics. British Dental Journal. 195 (8), 433-437 (2003).
- Li, Y., Jacox, L. A., Little, S. H., Ko, C. C. Orthodontic tooth movement: The biology and clinical implications. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 34 (4), 207-214 (2018).
- Will, L. A. Orthodontic tooth movement: a historic prospective. Frontiers of Oral Biology. 18, 46-55 (2016).
- Xu, H., Lee, A., Sun, L., Naveh, G. R. S. 3D Imaging of PDL collagen fibers during orthodontic tooth movement in mandibular murine model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62149 (2021).
- Taddei, S. R., et al. Experimental model of tooth movement in mice: a standardized protocol for studying bone remodeling under compression and tensile strains. Journal of Biomechanics. 45 (16), 2729-2735 (2012).
- Deguchi, T., Takeshita, N., Balam, T. A., Fujiyoshi, Y., Takano-Yamamoto, T. Galanin-immunoreactive nerve fibers in the periodontal ligament during experimental tooth movement. Journal of Dental Research. 82 (9), 677-681 (2003).
- Gudhimella, S., et al. A rodent model using skeletal anchorage and low forces for orthodontic tooth movement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 155 (2), 254-263 (2019).
- Lira Dos Santos, E. J., et al. Orthodontic tooth movement alters cementocyte ultrastructure and cellular cementum proteome signature. Bone. 153 (12), 116-139 (2021).
- Danz, J. C., Bibby, B. M., Katsaros, C., Stavropoulos, A. Effects of facial tooth movement on the periodontium in rats: a comparison between conventional and low force. Journal of Clinical Periodontology. 43 (3), 229-237 (2016).
- Kohno, T., Matsumoto, Y., Kanno, Z., Warita, H., Soma, K. Experimental tooth movement under light orthodontic forces: rates of tooth movement and changes of the periodontium. Journal of Orthodontics. 29 (2), 129-135 (2002).
- Gad, A. M., Soliman, S. O. Evaluation of systemic Omega-3 PUFAs effect on orthodontic tooth movement in a rabbit model: RCT. Angle Orthodontist. 93 (4), 476-481 (2023).
- Huang, C. Y., et al. Comparison of tooth movement and biological response resulting from different force magnitudes combined with osteoperforation in rabbits. Journal of Applied Oral Science. 29 (2), 20200734 (2021).
- Alhasyimi, A. A., Pudyani, P. P., Asmara, W., Ana, I. D. Enhancement of post-orthodontic tooth stability by carbonated hydroxyapatite-incorporated advanced platelet-rich fibrin in rabbits. Orthodontics & Craniofacial Research. 21 (2), 112-118 (2018).
- Elkattan, A. E., et al. Effects of Different Parameters of Diode Laser on Acceleration of Orthodontic Tooth Movement and Its Effect on Relapse: An Experimental Animal Study. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 7 (3), 412-420 (2019).
- von Böhl, M., Maltha, J. C., Von Den Hoff, J. W., Kuijpers-Jagtman, A. M. Focal hyalinization during experimental tooth movement in beagle dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 125 (5), 615-623 (2004).
- Machibya, F. M., et al. Effects of bone regeneration materials and tooth movement timing on canine experimental orthodontic treatment. Angle Orthodontist. 88 (2), 171-178 (2018).
- Deguchi, T., et al. Histomorphometric evaluation of alveolar bone turnover between the maxilla and the mandible during experimental tooth movement in dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (6), 889-897 (2008).
- Tanimoto, K., et al. Experimental tooth movement into new bone area regenerated by use of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Cleft Palate-craniofacial Journal. 52 (4), 386-394 (2015).
- Oltramari, P. V., et al. Orthodontic movement in bone defects filled with xenogenic graft: an experimental study in minipigs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 131 (3), e10-e17 (2007).
- Verna, C., Dalstra, M., Lee, T. C., Melsen, B. Microdamage in porcine alveolar bone due to functional and orthodontic loading. European Journal of Morphology. 42 (1-2), 3-11 (2005).
- Steiner, G. G., Pearson, J. K., Ainamo, J. Changes of the marginal periodontium as a result of labial tooth movement in monkeys. Journal of Periodontology. 52 (6), 314-320 (1981).
- Celebi, A. A., Demirer, S., Catalbas, B., Arikan, S. Effect of ovarian activity on orthodontic tooth movement and gingival crevicular fluid levels of interleukin-1β and prostaglandin E(2) in cats. Angle Orthodontist. 83 (2), 70-75 (2013).
- Holmes, H. D., Tennant, M., Goonewardene, M. S. Augmentation of faciolingual gingival dimensions with free connective tissue grafts before labial orthodontic tooth movement: an experimental study with a canine model. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 127 (5), 562-572 (2005).
- Wennström, J. L., Lindhe, J., Sinclair, F., Thilander, B. Some periodontal tissue reactions to orthodontic tooth movement in monkeys. Journal of Clinical Periodontology. 14 (3), 121-129 (1987).
- Ibrahim, A. Y., Gudhimella, S., Pandruvada, S. N., Huja, S. S. Resolving differences between animal models for expedited orthodontic tooth movement. Orthodontics & Craniofacial Research. 20, 72-76 (2017).
- Kirschneck, C., Bauer, M., Gubernator, J., Proof, P., Schröder, A. Comparative assessment of mouse models for experimental orthodontic tooth movement. Scientific Reports. 10 (1), 1-12 (2020).
- Ransom, R. C., et al. Mechanoresponsive stem cells acquire neural crest fate in jaw regeneration. Nature. 563 (7732), 514-521 (2018).
- Mardas, N., et al. Experimental model for bone regeneration in oral and cranio-maxillo-facial surgery. Journal of Investigative Surgery. 27 (1), 32-49 (2014).
