本文介绍了一种研究正畸牙齿移动（OTM）的实验方案，该模型适用于探究骨组织适应机制、牙根吸收过程以及骨细胞对机械刺激的反应。本综合指南详细阐述了OTM模型的建立、微型计算机断层扫描（micro-CT）的数据采集及其后续分析方法。
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本文内容
摘要
摘要
正畸牙齿移动（OTM）是一种动态过程，其中牙槽骨在受压区域发生吸收，在受拉区域发生沉积，分别由破骨细胞和成骨细胞调控。该机制为研究骨适应的多个方面提供了有价值的模型，包括牙根吸收以及细胞对机械力刺激的反应。本文所述的实验方案提供了一种简便的方法用于研究OTM，在采用镍钛（NiTi）螺旋弹簧的小鼠模型中确定0.35 N为最佳施力。通过显微计算机断层扫描（micro-CT）分析，我们通过测量釉牙骨质界处线性距离的差异来量化OTM。评估还包括对正畸诱导的炎性牙根吸收的分析，评估指标包括牙根矿化密度以及牙根体积占总体积的百分比。该综合性实验方案有助于深入理解骨重建过程，并提升开发有效正畸治疗策略的能力。
引言
骨重建是一个由破骨细胞、成骨细胞、骨衬细胞和骨细胞共同调控的持续过程，对维持成人骨骼系统的完整性至关重要1,2。这一动态过程主要由破骨细胞和成骨细胞的分化与活性驱动，包括骨吸收和骨沉积，通常由机械应力和负荷触发3,4,5。
动物实验在阐明正畸牙齿移动（OTM）背后的复杂生物学和细胞机制方面发挥着关键作用6,7。该过程涉及多种细胞类型，如成骨细胞、破骨细胞、骨细胞、成纤维细胞，以及位于颌骨和牙周膜内的免疫细胞（如巨噬细胞和T细胞）7,8。这些细胞会动态响应机械刺激及局部微环境的变化，从而影响周围骨组织的组成和结构7,8。此外，即使不存在病原体，这些细胞也会在细胞水平上引发炎症反应。这种炎症反应有助于提高骨组织的更新速率
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方案
所有实验程序均严格遵守米纳斯吉拉斯联邦大学伦理委员会（编号：166/2022）制定的伦理标准。每次实验前必须进行样本量计算。使用8至10周龄、体重约20至30 g的雄性C57BL6/J野生型小鼠。小鼠应饲养在温度维持在25 °C的房间内的笼子中，并保持12小时光照/12小时黑暗的循环周期。安装线圈后，应为动物提供软质饲料。每日需监测体重及整体健康状况。
1. 机械诱导的牙槽骨重塑
- 使用远端剪钳，用正畸Weingart钳将0.25 × 0.76英寸的NiTi开放式线圈弹簧剪成六个环，并将两个环形末端垂直于弹簧方向定位。
- 使用Mathieu镊子和圆形工具作为尺寸参考，将直径为0.20 mm的圆形铬镍（CrNi）金属丝弯制成所需形状，并带有环形末端。
- 将线圈的环形末端与0.20 mm圆形CrNi金属丝连接在一起。
- 通过腹腔注射0.2 mL含有赛拉嗪（10 mg/kg）和氯胺酮（100 mg/kg）的溶液对动物进行麻醉。在开始操作前，使用足底反射评估麻醉深度。用镊子轻轻夹捏动物的一个脚趾，若无反射，则表明已达到适当的全身麻醉水平。为避免角膜损伤和术后疼痛，在动物麻醉后应涂抹眼用润滑剂。
- 将动物仰卧位固定于手术台上，固定其四肢以限制活动，并便于口腔内操作。
- 使用由直径0.50 mm金属丝制成并用0.08 mm金属丝固定的开口器，以....
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结果
该方案利用镍钛合金线圈弹簧建立正畸牙齿移动（OTM）小鼠模型。当施加0.35 N的力时，对照侧第一与第二磨牙之间的釉牙骨质界（CEJ）平均距离为 243.69 µm (图1A，线A），而在OTM侧的测量位置为 284.66 µm (图1A，线B）。OTM侧与对照侧之间的差异为 40.97 µm (图1B)右侧上颌半侧（OTM侧）与左侧上颌半侧（对照侧）第一和第二磨牙间釉牙骨质界（CEJ）的线性距离，使用适当的微计算机断层扫描（microCT）分析软件中的直线工具，在至少六个不同断面上进行测量。将对照侧六次测量的平均值减去OTM侧六次测量的平均值得到OTM结果。图1).
关于OIIRR，在对照侧和OTM侧的牙槽骨RV/TV值和RMD值分别为71.02 ± 10.11%和1.071 ± 0.1536 g/cm
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讨论
本文介绍了一种标准化的实验方案，旨在阐明正畸牙齿移动（OTM）过程中骨重建的细胞与分子机制。要全面理解小鼠中的这些机制，必须制定周密的实验流程，以确保结果的准确性和可靠性7,11。本研究团队开展的研究表明，该方案通过引入张力测量装置和专门设计的器械，有效降低了操作者间的差异，并确定0.35 N为小鼠模型中OTM的最佳施力值4,16,17,18,19,20。为了提高实验操作的效率并最大化动物样本的利用，用于显微CT分析的样本还可进一步进行常规组织学处理。随后可在5 µm切片中评估OTM情况，并以牙骨质-釉质交界处（CEJ）作为测量参.......
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披露
作者声明无任何利益冲突。
致谢
我们衷心感谢 Beatriz M. Szawka 女士在示意图绘制方面所做的贡献，以及 Ilma Marçal de Souza 女士提供的技术支持。J.A.A.A. 获得了巴西里约热内卢州卡洛斯·查加斯·菲略研究资助基金会（FAPERJ，项目编号 E-26/200.331/2024）的博士后奖学金资助。本研究得到了巴西国家科学技术发展委员会（项目编号 406928/2023-1）、米纳斯吉拉斯州研究资助基金会以及高等级人才培养协调办公室（资助代码 001）的支持。 作者感谢巴西米纳斯吉拉斯联邦大学实验室生物技术中心（LabBio/UFMG）Eduardo H. M. Nunes 教授博士提供的X射线显微断层扫描分析支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 丙酮 | Sigma-Aldrich | 67-64-1 | |
| 远端剪断钳 | Quinelato | QO.700.00 | |
| 测力计 | SHIMPO | FGE-5XY | |
| 光纤照明器 | Cole-Parmer | N/A | |
| 氯胺酮 | Syntec | 100477-72-3 | |
| NiTi 开簧弹簧 0.25 × 0.76 | Lancer Orthodontics | ||
| Ø 0.20 mm 圆形铬镍（CrNi）丝 | Morelli | 55.01.208 | |
| 圆形 CrNi 高弹性正畸丝 Ø0.50 mm（0.020 英寸） | Morelli | 55.01.050 | |
| 圆形 CrNi 结扎丝 Ø0.20 mm（0.008 英寸） | Morelli | 55.01.208 | |
| 体视显微镜 | Quimis | Q7740SZ | |
| Transbond Plus 自酸蚀粘接剂 | 3M | LE-Q100-1004-7 | |
| Weingart 钳 | Quinelato | QO.120.00 | |
| 赛拉嗪 | Syntec | 23076-35-9 | |
| MicroCT 分析 | |||
| Skyscan 1174v2 | Bruker | 1174v2 | |
| 软件 | |||
| NRecon | Skyscan | N/A | |
| DataViewer | Skyscan | N/A | |
| CTAn | Skyscan | N/A | |
| Mimics | Materialise | N/A |
参考文献
- Kohli, N., et al. Bone remodelling in vitro: Where are we headed?: -A review on the current understanding of physiological bone remodelling and inflammation and the strategies for testing biomaterials in vitro. Bone. 110, 38-46 (2018).
- Epsley, S., et al.
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重印与许可
