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.
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.
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.
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) for…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China grant 82100982 til F.L.
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 |