Verwendung von induzierbaren osteoblastischen Abstammungs-spezifischen Stat3-Knockout-Mäusen zur Untersuchung des Alveolarknochenumbaus während kieferorthopädischer Zahnbewegung

Zusammenfassung

Diese Studie stellt ein Protokoll für die Verwendung von induzierbaren Osteoblasten-spezifischen Stat3-Knockout-Mäusen zur Untersuchung des Knochenumbaus unter kieferorthopädischer Kraft zur Verfügung und beschreibt Methoden zur Analyse des alveolären Knochenumbaus während kieferorthopädischer Zahnbewegungen, wodurch ein Licht auf die mechanische Biologie des Skeletts geworfen wird.

Zusammenfassung

Der Alveolarknochen ist mit einer hohen Umsatzrate der am aktivsten umbauende Knochen im Körper. Die kieferorthopädische Zahnbewegung (OTM) ist ein gängiger künstlicher Prozess des Umbaus des Alveolarknochens als Reaktion auf mechanische Krafteinwirkung, aber der zugrunde liegende Mechanismus bleibt schwer fassbar. Bisherige Studien waren aufgrund von Einschränkungen im Tiermodell nicht in der Lage, den genauen Mechanismus des Knochenumbaus zu jeder Zeit und in jedem Raum aufzudecken. Der Signalwandler und Aktivator der Transkription 3 (STAT3) ist wichtig für den Knochenstoffwechsel, aber seine Rolle in Osteoblasten während der OTM ist unklar. Um in vivo den Nachweis zu erbringen, dass STAT3 zu bestimmten Zeitpunkten und in bestimmten Zellen während der OTM an der OTM beteiligt ist, haben wir ein Tamoxifen-induzierbares Osteoblastenlinien-spezifisches Stat3-Knockout-Mausmodell generiert, kieferorthopädische Kraft angewendet und den alveolären Knochenphänotyp analysiert.

Mikro-Computertomographie (Micro-CT) und Stereomikroskopie wurden verwendet, um die OTM-Distanz zu erfassen. Die histologische Analyse wählte den Bereich, der sich innerhalb von drei Wurzeln des ersten Molaren (M1) im Querschnitt des Oberkieferknochens befindet, als Region of Interest (ROI) aus, um die metabolische Aktivität von Osteoblasten und Osteoklasten zu bewerten, was auf die Wirkung der kieferorthopädischen Kraft auf den Alveolarknochen hinweist. Kurz gesagt, wir stellen ein Protokoll für die Verwendung von induzierbaren osteoblastenspezifischen Stat3-Knockout-Mäusen zur Verfügung, um den Knochenumbau unter kieferorthopädischer Kraft zu untersuchen und Methoden zur Analyse des alveolären Knochenumbaus während der OTM zu beschreiben und so ein neues Licht auf die mechanische Biologie des Skeletts zu werfen.

Einleitung

Es ist allgemein bekannt, dass Knochen während des gesamten Lebens als Reaktion auf mechanische Kräfte nach dem Wolffschen Gesetz ^1,2 ständig rekonstruiert werden. Geeignete mechanische Stimulation, wie Schwerkraft und tägliche Bewegung, erhalten Knochenmasse und -stärke und beugen Knochenschwund vor, indem sowohl Osteoblasten als auch Osteoklasten stimuliert werden. Osteoklasten, die für den Knochenabbau verantwortlich sind 3,4,5,6,7, und Osteoblasten, die für die Knochenbildung verantwortlich sind

Protokoll

Alle hier beschriebenen Methoden mit Tieren wurden von der Ethikkommission des Shanghai Ninth People's Hospital, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine (Nr. 82101048) genehmigt.

1. Etablierung induzierbarer Osteoblasten-spezifischer Stat3-Knockout-Mäuse

ANMERKUNG: Stat3 fl^/fl Mäuse wurden kommerziell gewonnen; der Col1α2^{CreERT2-Stamm}war ein Geschenk (siehe Materialtabelle für alle Details). Für alle Tiere wurden standardisiertes Laborpelletfutter und -wasser sowie Standard-Laborumgebungsbedingungen (Raumtemperatur bei 22 °....

Diskussion

Da Zahnfehlstellungen zu den häufigsten oralen Erkrankungen gehören, die die Atmung, das Kauen, das Sprechen und sogar das Aussehen beeinträchtigen, steigt die Nachfrage nach Kieferorthopädie von Tag zu Tag, wobei die Inzidenz laut einer früheren epidemiologischen Umfrage von 70 % auf 93 % steigt^31,32. Wie der alveoläre Knochenumbau beschleunigt werden kann, um die Effizienz der kieferorthopädischen Behandlung sicher zu steigern, ist zu einem heißen Thema.......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
1x PBS	Beijing Solarbio Science & Technology Co.,Ltd.	P1020
4% paraformaldehyde	Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.	G1101
Alizarin red	Sigma-Aldrich	A5533
Anti-CTSK antibody	Santa Cruz	sc-48353
Anti-OPN antibody	R&D Systems, Minneapolis, MN, USA	AF808
Calcein	Sigma-Aldrich	C0875
Closed-coil springs	Innovative Material and Devices, Shanghai, China	CS1006B
Col1α2CreERT2 mice			A gift from Bin Zhou, Shanghai Institutes for Biological Sciences, Chinese Academy of Sciences.
Dexmedetomidine hydrochloride	Orionintie Corporation, Orion Pharma Espoo site
EDTA	Beyotime Biotechanology	ST069
Embedding tanks	Citotest Labware Manufacturing Co., Ltd	80106-1100-16
Ethanol	Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.	100092183
ImageJ software	NIH, Bethesda, MD, USA
Mounting medium with DAPI	Beyotime Biotechanology	P0131
Mouse dissection platform	Shanghai Huake Experimental Devices and Materials Co., Ltd.	HK105
Paraffin	Sangon biotech Co., Ltd.	A601889
Primers for genotyping			Stat3 F-TTGACCTGTGCTCCTACAAAAA; Stat3 R-CCCTAGATTAGGCCAGCACA; Cre F-CGATGCAACGAGTGATGAGG; Cre R-CGCATA ACCAGTGAAACAGC
Protease K	Sigma-Aldrich	539480
Self-curing restorative resin	3M ESPE, St. Paul, MN, USA	712-035
Stat3fl/fl mice	GemPharmatech Co., Ltd	D000527
Tamoxifen	Sigma-Aldrich	T5648
TRAP staining kit	Sigma-Aldrich	387A
Tris-HCl	Beyotime Biotechanology	ST780
Universal tissue fixative	Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd.	G1105
Xylene	Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd.	10023418
Zoletil	VIRBAC