Summary

Inducing apikale periodontitt i mus

Published: August 06, 2019
doi:

Summary

Her presenterer vi en protokoll til lokalt indusere apikale periodontitt i mus. Vi viser hvordan å bore et hull i musen tann og eksponere sin cellulose, for å forårsake lokal betennelse. Analysemetoder for å undersøke arten av denne betennelsen, slik som Micro-CT og histologi, er også demonstrert.

Abstract

Mekanismene involvert i lokale indusert betennelse kan bli studert ved hjelp av flere tilgjengelige dyr modeller. En av disse er induksjon av apikale periodontitt (AP). Apikale periodontitt er en vanlig patologi av en inflammatorisk natur i periodontal vev rundt tannen roten. For å bedre forstå naturen og mekanismen for patologi er det fordelaktig å utføre prosedyren i mus. Induksjon av denne odontogene betennelsen oppnås ved å bore inn i musen tannen til Dental massen er eksponert. Neste, tannen massen forblir eksponert for å bli forurenset av den naturlige muntlige flora over tid, forårsaker apikale periodontitt. Etter denne tidsperioden, dyret er ofret, og tannen og kjeven benet kan analyseres på ulike måter. Typiske analyser inkluderer Micro-CT Imaging (for å evaluere bein resorpsjon), histologiske farging, immunhistokjemi, og RNA uttrykk. Denne protokollen er nyttig for forskning innen oral biologi for bedre å forstå denne inflammatoriske prosessen i en in vivo eksperimentell innstilling med ensartede forhold. Prosedyren krever en forsiktig håndtering av mus og den isolerte kjeven, og en visuell demonstrasjon av teknikken er nyttig. Alle tekniske aspekter av prosedyrene som fører til indusert apikale periodontitt og dens karakterisering i en musemodell er demonstrert.

Introduction

Målet med denne metoden er å indusere apikale periodontitt i en mus ved å forurense Apex med naturlig mikroflora, og deretter studere ulike egenskaper ved denne patologiske prosessen.

Apikale periodontitt (AP) er en vanlig patologi av en inflammatorisk natur i periodontal vev rundt tannen roten. Dette Dental sykdom kan forårsake sterke smerter og må behandles av en tannlege. Behandlingsalternativene inkluderer rotfyllinger behandling (primær eller sekundær), endodontic kirurgi, tann trekking, eller oppfølging avhengig av kliniske og radiografisk funn, og den oppfatning av terapeut. Mekanismen av denne inflammatoriske prosessen, selv studert i flere ti år1,2,3, er fortsatt ikke omfattende forstått. Tatt i betraktning alvorlighetsgraden av patologi, er det dermed et klart behov for forskning adressering sin grunnleggende natur. Dermed systemer der studiet av AP er mulig er av stor vitenskapelig interesse.

Siden AP er en kompleks patologisk prosess som involverer det lokale vevet og immunsystemet, in vitro studier er utilstrekkelig for en fullstendig forståelse av prosessene. Studier av kliniske prøver av denne sykdommen er også problematisk på grunn av etiske begrensninger og signifikant variasjon mellom ulike mennesker og ulike kliniske stadier4,5, og dermed nødvendigheten av in vivo-modeller. Disse modellene er basert på konseptet med å utsette Dental massen til forurensning og observere den inflammatoriske reaksjonen av kroppen til denne stimulans i periapical vev6,7. Vanlige in vivo-modeller inkluderer gnagere eller større dyr som hunder. Til tross for den kliniske utfordringen i behandling av mus, som er svært små dyr med miniatyr tenner, er fordelene med muse modellen betydelige: praktisk talt, jobber med mus er teknisk enkel i form av fasiliteter og er mest kostnadseffektivt, og vitenskapelig, er musen en godt studert dyr modell med lett tilgjengelige genetiske og molekylære verktøy og en godt studert Genova. Faktisk brukte tidligere studier en musemodell for å studere inflammatoriske og bein resorpsjon signaler og celler involvert i apikale periodontitt8,9,10,11. Derfor er en klar protokoll om hvordan du bruker en musemodell for studiet av AP er nødvendig. Her beskriver vi en slik protokoll.

Protokollen som beskrives her, har den store fordelen av å være hensiktsmessig å studere Knock-Out (ko) mus og lære hvordan mangelen på et bestemt gen påvirker Dental betennelse7,12. Andre nyttige anvendelser av denne protokollen inkluderer studiet av effekter av medikamenter og systemiske tilstander på utviklingen av apikale periodontitt13, effekten av apikale periodontitt på utviklingen av osteonekrose i kjeven14 , 15 og stilk cellen terapi for bein gjenfødelse16.

Denne protokollen kan også generalisert som en modell for å studere lokal betennelse. For å studere den inflammatoriske prosessen, har flere musemodeller er utviklet, som inkluderer for eksempel indusert kolitt eller leddgikt17,18. Disse modellene har systemiske effekter og har ingen innebygd kontroll i samme dyr. Modeller for indusert apikale periodontitt, som inkluderer en kontralateral kontroll uten betennelse, har fordelen av å overvinne disse begrensningene14,19.

Protokollen beskrevet nedenfor er derfor nyttig for forskere som er interessert i lokale inflammatoriske prosesser. Den kontrollerte natur denne betennelsen, dens fødsel til et bestemt sted, og kontralateral kontroll tann, alle gjør denne protokollen verdifullt for å studere mekanismene som er involvert i denne prosessen. Videre er protokollen nyttig for forskere som er interessert i de kliniske aspektene ved periapical inflammasjon. Musa modellen er ideell til å studere ulike variabler av sykdommen, i tillegg til fordelen av å kunne enkelt utføre genetiske manipulasjoner i muse modellen, for å undersøke aktiviteten av spesifikke gener i periapical betennelse.

Teknisk er den kliniske prosedyren utfordrende å gjennomføre på grunn av de små dimensjonene av mus tennene. Det vil være fordelaktig å visualisere denne prosedyren for å lære om posisjonering, utstyr som trengs, og ytelse.

Protocol

Alle metoder som er beskrevet her har blitt godkjent av institusjonelle Animal Care og use Committee (IACUC) av det hebraiske universitetet (etikk nr. MD-17-15093-5). 1. Animal anestesi og posisjonering Klargjør sterile løsninger som beskrevet nedenfor. Forbered 5 mL av 7 mg/mL av ketamin og 0,09 mg/mL Medetomidine fortynnet med fosfat buffer løsning (PBS)/Saline. Forbered en steril løsning av Atipamezole (0,4 mg/mL) fortynnet i PBS/Saline (anbefales for å for…

Representative Results

Et flytskjema for de eksperimentelle trinnene presenteres i figur 1. Som nevnt i protokollen, musene er anesthetized, og deres første søvnapnéskinne molar på den ene siden er boret til massen eksponering, mens kontralateral tannen er igjen som en kontroll. Neste, tennene er igjen å bli forurenset av oral flora for 42 dager, der de overvåkes og motta smertestillende medikamenter. Etter 42 dager, mus er euthanized, og tennene og tilstøtende kjeven er tat…

Discussion

En metode er innført her for induksjon av apikale periodontitt i mus. Målet med metoden er å utnytte apikale periodontitt tilstand for å studere mekanismer og konsekvenser av denne inflammatoriske prosessen. Apikale periodontitt ble indusert i 6-8 uke gamle mus, en alder der røttene er fullt utviklet24. For å forårsake apikale periodontitt i denne modellen, er tannen massen av mus søvnapnéskinne jeksler eksponert ved hjelp av en dental Burr. Bakterier fra Oral flora av mus (i…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Vi vil gjerne erkjenne Dr. Oded Heyman for hans hjelp med dyr posisjonering, Raphael Lieber for hjelp med Micro-CT analyse, og Prof Andiara de Rossi Daldegan for råd om preforming eksperimentet. Vi vil også gjerne erkjenne Dr. Sidney Cohen for kritisk lesing og redigering.

Dette arbeidet ble støttet av en bevilgning fra Dr. Izador I. Cabakoff Research legat fondet til MK og IA, og en Yitzhak Navon fellesskap fra Israel Ministry of Science and Technology til EG.

Materials

Atipamezole hydrochloride Eurovet Animal Health CAS 104075-48-1
ATR dentsply tecnika
blocking machine Leica EG1150H
buprenorphine vetmarket 163451
clinical microscope/binocular Olympus Sz61
dental bur Komet dental ZR8801L 315 008
dental spatula Premier 1003737
EDTA J.T Baker 8993
entelan mercury 1.07961
Eosin Y solution, alcoholic SIGMA HT110116
hematoxylin solution, Mayer's SIGMA MHS 16
Ketamine hydrochloride Vetoquinol CAS 1867-669
Medetomidine hydrochloride (cepetor) CP-pharma GmbH CAS 86347-15-1
Mepivacaine HCl 3% Teva CAS 96-88-8
microbrushes- adjustable precision applicators PARKELL S379
micro-ct scanner scanco uCT 40
parafin Leica 39602004
PBS SIGMA D8537
PFA EMS 15710
Chloramphenicol eye ointment (5%) Rekah pharmaceutical CAS 56-75-7
tweezers WAM Ref-CT
xylazine Eurovet Animal Health CAS 7361-61-7
xylene Gadot CAS 1330-20-7

References

  1. Azuma, M. M., Samuel, R. O., Gomes-Filho, J. E., Dezan-Junior, E., Cintra, L. T. The role of IL-6 on apical periodontitis: a systematic review. International Endodontics Journal. 47 (7), 615-621 (2014).
  2. Marton, I. J., Kiss, C. Overlapping protective and destructive regulatory pathways in apical periodontitis. Journal of Endodontics. 40 (2), 155-163 (2014).
  3. Graunaite, I., Lodiene, G., Maciulskiene, V. Pathogenesis of apical periodontitis: a literature review. Journal of Oral and Maxillofacial Research. 2 (4), e1 (2012).
  4. Hussein, F. E., Liew, A. K., Ramlee, R. A., Abdullah, D., Chong, B. S. Factors Associated with Apical Periodontitis: A Multilevel Analysis. Journal of Endodontics. 42 (10), 1441-1445 (2016).
  5. Takahashi, K., MacDonald, D. G., Kinane, D. F. Analysis of immunoglobulin-synthesizing cells in human dental periapical lesions by in situ hybridization and immunohistochemistry. Journal of Oral Pathology Medicine. 25 (6), 331-335 (1996).
  6. Lin, D., et al. Enterococcus faecalis lipoteichoic acid regulates macrophages autophagy via PI3K/Akt/mTOR pathway. Biochemical and Biophysical Research Community. 498 (4), 1028-1036 (2018).
  7. Wu, Y., Sun, H., Yang, B., Liu, X., Wang, J. 5-Lipoxygenase Knockout Aggravated Apical Periodontitis in a Murine Model. Journal of Dental Research. 97 (4), 442-450 (2018).
  8. Barreiros, D., et al. Immunohistochemical and mRNA expression of RANK, RANKL, OPG, TLR2 and MyD88 during apical periodontitis progression in mice. Journal of Applied Oral Science. 26, e20170512 (2018).
  9. Barreiros, D., et al. MMP2 and MMP9 are Associated with Apical Periodontitis Progression and Might be Modulated by TLR2 and MyD88. Brazillian Dentistry Journal. 29 (1), 43-47 (2018).
  10. Virtej, A., Papadakou, P., Sasaki, H., Bletsa, A., Berggreen, E. VEGFR-2 reduces while combined VEGFR-2 and -3 signaling increases inflammation in apical periodontitis. Journal of Oral Microbiology. 8, 32433 (2016).
  11. De Rossi, A., et al. Cementocytes Express Receptor Activator of the Nuclear Factor Kappa-B Ligand in Response to Endodontic Infection in Mice. Journal of Endodontics. 42 (8), 1251-1257 (2016).
  12. Rider, D., et al. Elevated CD14 (Cluster of Differentiation 14) and Toll-Like Receptor (TLR) 4 Signaling Deteriorate Periapical Inflammation in TLR2 Deficient Mice. Anatomy Records (Hoboken). 299 (9), 1281-1292 (2016).
  13. Martins, C. M., Sasaki, H., Hirai, K., Andrada, A. C., Gomes-Filho, J. E. Relationship between hypertension and periapical lesion: an in vitro and in vivo study. Brazillian Oral Research. 30 (1), e78 (2016).
  14. Rao, N. J., Wang, J. Y., Yu, R. Q., Leung, Y. Y., Zheng, L. W. Role of Periapical Diseases in Medication-Related Osteonecrosis of the Jaws. Biomedical Research International. 2017, 1560175 (2017).
  15. Song, M., et al. Preexisting Periapical Inflammatory Condition Exacerbates Tooth Extraction-induced Bisphosphonate-related Osteonecrosis of the Jaw Lesions in Mice. Journal of Endodontics. 42 (11), 1641-1646 (2016).
  16. Wu, Y., et al. Hypoxic Preconditioning Enhances Dental Pulp Stem Cell Therapy for Infection-Caused Bone Destruction. Tissue Engineering Part A. 22 (19-20), 1191-1203 (2016).
  17. Eichele, D. D., Kharbanda, K. K. Dextran sodium sulfate colitis murine model: An indispensable tool for advancing our understanding of inflammatory bowel diseases pathogenesis. World Journal of Gastroenterology. 23 (33), 6016-6029 (2017).
  18. Choudhary, N., Bhatt, L. K., Prabhavalkar, K. S. Experimental animal models for rheumatoid arthritis. Immunopharmacology and Immunotoxicology. 40 (3), 193-200 (2018).
  19. Shah, A., et al. Clastic cells are absent around the root surface in pulp-exposed periapical periodontitis lesions in mice. Oral Disease. 24 (1-2), 57-62 (2018).
  20. Wan, C., et al. MMP9 deficiency increased the size of experimentally induced apical periodontitis. Journal of Endodontics. 40 (5), 658-664 (2014).
  21. Bezerra da Silva, R. A., et al. MyD88 knockout mice develop initial enlarged periapical lesions with increased numbers of neutrophils. International Endod Journal. 47 (7), 675-686 (2014).
  22. Mehrazarin, S., Alshaikh, A., Kang, M. K. Molecular Mechanisms of Apical Periodontitis: Emerging Role of Epigenetic Regulators. Dental Clinics of North America. 61 (1), 17-35 (2017).
  23. Metzger, Z. Macrophages in periapical lesions. Endodontics Dentisrty and Traumatology. 16 (1), 1-8 (2000).
  24. Lungova, V., et al. Tooth-bone morphogenesis during postnatal stages of mouse first molar development. Journal of Anatomy. 218 (6), 699-716 (2011).
  25. Zilberstein, L. F., Moens, Y. P., Leterrier, E. The effect of local anaesthesia on anaesthetic requirements for feline ovariectomy. Veterinary Journal. 178 (2), 214-218 (2008).
  26. Kaufman, E., Epstein, J. B., Gorsky, M., Jackson, D. L., Kadari, A. Preemptive analgesia and local anesthesia as a supplement to general anesthesia: a review. Anesthesia Progress. 52 (1), 29-38 (2005).
  27. Song, M., et al. Development of a Direct Pulp-capping Model for the Evaluation of Pulpal Wound Healing and Reparative Dentin Formation in Mice. Journal of Visual Experimentalization. (119), (2017).
  28. Yoneda, N., et al. Development of a root canal treatment model in the rat. Scientific Reports. 7 (1), 3315 (2017).
  29. AlShwaimi, E., et al. Regulatory T cells in mouse periapical lesions. Journal of Endodontics. 35 (9), 1229-1233 (2009).

Play Video

Cite This Article
Goldman, E., Reich, E., Abramovitz, I., Klutstein, M. Inducing Apical Periodontitis in Mice. J. Vis. Exp. (150), e59521, doi:10.3791/59521 (2019).

View Video