הקמת מודל אורתודונטי מקסילרי מורין

Summary

כאן אנו מדגימים שלב אחר שלב פרוטוקול תנועת שיניים אורתודונטי הניתן לניהול המופעל על פי מודל מקסילרי מורין. עם הסבר מפורש של כל שלב והדגמה חזותית, החוקרים יכולים לשלוט במודל זה וליישם אותו על צרכי הניסוי שלהם עם כמה שינויים.

Abstract

בשל היעדר פרוטוקולים הניתנים לשחזור להקמת מודל אורתודונטי מקסילרי מורין, אנו מציגים פרוטוקול אמין וניתן לשחזור כדי לספק לחוקרים כלי אפשרי לניתוח עיצוב מחדש של עצם הקשור לעומס מכני. מחקר זה מציג תרשים זרימה מפורט בנוסף לסוגים שונים של דיאגרמות סכמטיות, תמונות פעולה וסרטוני וידאו. ביצענו את הפרוטוקול הזה על 11 עכברים בוגרים מסוג C57/B6J רחב ואספנו דגימות בימים 3, 8 ו-14 לאחר הניתוח. מיקרו-CT ונתונים היסטופתולוגיים הוכיחו את ההצלחה של תנועות שיניים יחד עם עיצוב מחדש של העצם באמצעות פרוטוקול זה. יתר על כן, על פי תוצאות המיקרו-CT בימים 3, 8 ו-14, חילקנו את מידול העצם לשלושה שלבים: שלב ההכנה, שלב ספיגת העצם ושלב היווצרות העצם. שלבים אלה צפויים לסייע לחוקרים העוסקים בשלבים שונים לקבוע זמן איסוף דגימה סביר. פרוטוקול זה יכול לצייד חוקרים בכלי לביצוע ניתוח רגנרטיבי של עיצוב מחדש של עצם.

Introduction

עצם היא רקמה משוחזרת פעילה מאוד המתאימה את גודלה, צורתה ותכונותיה לאורך חייו של הפרט ^1,2. בנוסף להורמונים, הזדקנות, תזונה וגורמים ביולוגיים או ביוכימיים אחרים³, הרעיון שעומס מכני הוא הגורם הקובע ביותר זכה להסכמה כללית ^4,5. בנסיבות מסוימות עם עומס מכני חריג, חוסר האיזון בין ספיגת עצם לבין היווצרות עצם עלול להוביל לעיצוב מחדש לא תקין של העצם והפרעות עצם. מחלות עצם כגון חוסר שימוש, אוסטאופורוזיס ואובדן עצם במהלך מנוחה ארוכת טווח במיטה, או בנוכחות מיקרו-כבידה בטיסה לחלל, יש קשר הדוק עם עומס מכני חריג ^6,7,8.

עומס מכני שימש גם לטיפול במחלות הקשורות לעצם כגון טיפול בהסחת דעת וטיפול אורתודונטי. טיפול בהסחת דעת שימש במחלות התפתחותיות כגון קרניוסינוסטוזיס והיפופלזיה מנדיבולרית ^9,10, בעוד שטיפול אורתודונטי נמצא בשימוש נרחב לתיקון מיקום שיניים לא תקין וכל חסימה¹¹. ליבת הטיפול האורתודונטי היא גם ניהול עומס מכני. כאשר רקמת העצם נתונה לעומס מכני, תהליך שיפוץ עצם מתואם מאוד נגרם על ידי צימוד של ספיגת עצם ואחריו היווצרות עצם, אשר יכול להזיז שיניים כדי להשיג את המטרה האורתודונטית^12,13.

למרות שטיפול אורתודונטי יושם באופן נרחב בפרקטיקה הקלינית, מכיוון שהידע שלנו על ההשפעות הביולוגיות של עומס מכני מוגבל, תוצאות הטיפול האורתודונטי אינן ניתנות לשליטה. כדי להתגבר על מגבלות אלה, הוקמו מספר מודלים של בעלי חיים כגון עכבר, חולדה, ארנבת, חתול, כלב, קוף וחזיר כדי לחקור את המנגנון הבסיסי של עיצוב מחדש של עצם הנגרמת על ידי עומס מכני (טבלה 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24^, 25,26,27,28,29,30,31,32. לבעלי חיים גדולים כמו כלבים, קופים וחזירים יש כמה יתרונות על פני בעלי חיים קטנים בניתוח אורתודונטי - יש להם שיניים ושיניים דומות יותר לבני אדם, כך שקל לשכפל את ההליך הכירורגי בבני אדם. בנוסף, ראייה רחבה יכולה להפחית את קושי הניתוח ולאפשר ליישם מגוון תוכניות אורתודונטיות^33,34. עם זאת, בעלי חיים גדולים קשים להשגה, מה שמוביל לאתגרים הקשורים לגודל המדגם, והם כפופים למגבלות אתיות³⁵. יתר על כן, הליכי חילוץ שגרתיים ומכשירים מורכבים מקשים על ביצוע הניסויים שבגללם נעשה שימוש נדיר בבעלי חיים גדולים.

בנסיבות כאלה, מכרסמים משמשים בעיקר כדי להקים מודלים אורתודונטיים. בין המודלים הללו, לחולדות ולארנבים יש קושי פעולה נמוך יותר ויותר סכמות תנועת שיניים בהשוואה לעכברים. עם זאת, למודל מורין יש יתרון ייחודי בכך שיש מספר רב של עכברים מהונדסים גנטית זמינים, וזה חיוני במיוחד לחקר המנגנונים הבסיסיים³⁶. עם זאת, מודל מורין הוא המודל הקשה ביותר למניפולציה בגלל גודלו הקטן. בסקירת השיטות הנוכחיות, הזזת הטוחנת הראשונה לכיוון המסיאלי היא השיטה המעשית היחידה למודל אורתודונטי. שני מכשירים משמשים בעיקר להזזת קפיץ סליל השן והרצועה האלסטית. השימוש ברצועה אלסטית קל יותר, אך הכוח האורתודונטי משתנה מאוד, מה שמקשה על השגת תוצאות יציבות.

שו ואחרים ¹⁵ הקימו מודל מורין עם קפיץ סליל על הלסת התחתונה. עם זאת, בשל הניידות של הלסת התחתונה ואת האופי החסימתי של הלשון, פעולה על מקסילה היא תמיד הבחירה הראשונה הן בתוך הניתוח והן לאחר הניתוח. Taddei et ^al.16 תיארו פרוטוקול מפורט יותר על מקסילה מורין לפני 10 שנים ויש להוסיף פרטים חזותיים וצלולים יותר. לסיכום, פרוטוקול זה תיאר באופן שיטתי פרוטוקול מפורט של תנועות שיניים אורתודונטיות במודל מקסילרי מורין כדי לסייע לחוקרים לשלוט בשיטת המידול בצורה סטנדרטית ולאפשר הערכה השוואתית בין מחקרים שונים.

Protocol

נהלי בעלי החיים במחקר זה נבדקו ואושרו על ידי הוועדה האתית של בית הספר לסטומטולוגיה של מערב סין, אוניברסיטת סצ'ואן (WCHSIRB-D-2017-041). במחקר זה נעשה שימוש בעכברי C57BL/6 בוגרים (ראו טבלת חומרים). פרוטוקול זה מוסיף עומס מכני לטוחנת הראשונה המקסילרית הימנית (M1) עבור תנועה מזיאלית, שבה תהליך עיצוב מחדש של עצם מתואם מאוד נגרם על-ידי צימוד של ספיגת עצם והיווצרות עצם (איור 1).

1. הכנה טרום ניתוחית

1. פריטים כירורגיים
   1. הכינו את הפריטים הכירורגיים הבאים לניתוח: פלטפורמה כירורגית (איור 2A), מהדק (איור 2B), כלי ניתוח (איור 2C ואיור משלים S1), ציוד אורתודונטי (איור 2C) וציוד לשיקום שיניים (איור 2D).
      הערה: קפיץ הסליל המותאם אישית מיוצר בהתאמה אישית ומספק כוח של 10cN כאשר הוא נמתח עד 10 מ"מ.
2. עיקור
   1. לעקר את כלי הניתוח על ידי autoclaving ואת כל הפריטים הכירורגיים עם קרינה אולטרה סגולה לפחות 30 דקות.
3. הרדמה
   1. מרדימים את העכבר על ידי מתן קטמין (100 מ"ג / ק"ג) ודיאזפם (5 מ"ג / ק"ג) על ידי הזרקה intraperitoneal.
   2. יש למרוח משחה וטרינרית על עיני המורין עם צמר גפן כדי למנוע יובש בעיניים.
   3. המשך בניתוח רק כאשר העכבר אינו מגיב כאשר אצבעות רגליו נצבטות במלקחיים.

2. תהליך כירורגי

1. מורחים ומהדביקים את גפיו של העכבר המורדם במצב שכיבה למשטח הניתוח באמצעות סרט הדבקה.
2. הצמידו מחט 27G מכל צד מעל הראש ועוד מחט 27G מכל צד מתחת לבית השחי.
3. סובב גומייה סביב שתי המחטים הנ"ל והחותכות העליונות ועוד אחת סביב עוד שתי מחטים והחותכות התחתונות. שנו את מיקומי המחטים כדי לשלוט במידת הפתיחה ובכיוון הפה (איור 3A).
   הערה: עבור ניתוח תנועות שיניים אורתודונטי, יש לשמור על פה פתוח במידה המקסימלית לפני שהבוצ'ינטור הופך להיות הדוק לחלוטין. יש למשוך את הלשון לכיוון הצד הלא ניתוחי כדי לחשוף את שדה הניתוח ולמנוע איסכמיה.
4. כופפו את הקצה בקוטר 1.5 מ"מ של חוט נירוסטה בקוטר 304 ס"מ ודחפו את הקצה הכפוף דרך החלל הבין-פרוקסימטי שבין M1 לטוחנת השנייה המקסילרית (M2) מהצד הבוקאלי בעזרת פינצטה אופתלמית מעוקלת (איור 3B). כאשר רואים את קצה החיך של חוט הליגטורה מהצד הפלטאלי, משכו אותו החוצה עד כמחצית מאורכו והעבירו אותו דרך קצה אחד של קפיץ הסליל המותאם אישית.
5. קשרו קשר מרובע עם שני הקצוות של חוט הליגטורה בכיוון המזיאלי של M1 המקסילרי עד שהקפיץ מקובע היטב לשן (איור 3C). החסר את החוט העודף.
6. באופן דומה, נקב חוט נירוסטה נוסף בגודל 3 ס"מ 304 דרך הקצה השני של קפיץ הסליל.
7. נקו וייבשו את משטחי החותכות בעזרת כדורי צמר גפן. מרחו דבקים על כל המשטחים האלה עם מקלות צמר גפן ומרפאים אותם באור.
8. דחפו את חוט הנירוסטה השני דרך החלל הקרוב בין החותכות המקסילריות וקשרו קשר החלקה בכיוון השפתיים (איור 3D). הפחת את החוט העודף והפוך את שאר החוט קרוב לפני השטח של השן.
9. להזריק שרף נרפא אור כדי לכסות את הקשר ואת החותכות; מרפאים באור את השרף (איור 3E).

3. ניהול לאחר הניתוח

1. לאחר הניתוח, להזריק את העכברים עם 0.05 מ"ג / ק"ג buprenorphine intraperitoneally עבור שיכוך כאבים לאחר הניתוח.
2. הניחו את העכבר המורדם על שמיכה חשמלית תרמוסטטית בטמפרטורה של 37°C. כאשר המורין חוזר להכרה עם אמבולציה, להחזיר אותו לכלוב דיור נפרד.
3. בשל תפקודן המוגבל של החותכות לאחר הניתוח, יש להחליף את המספוא הקשה הרגיל בתזונה רכה בלבד.
4. בדוק את המכשירים האורתודונטיים מדי יום. אם נצפה מצב כלשהו במהלך הבדיקה המשפיע על הולכת הכוח האורתודונטי, כגון עיוות קפיץ, התרופפות קפיץ ונפילת המכשיר, יש להוציא את העכבר מהניסוי.
5. על מנת לשמור על השוואת הניסויים, להעריך את משקל העכברים מדי יום לאחר הניתוח. כל עכבר המציג ירידה במשקל העולה על 30% ממשקלם לפני הניתוח חייב להיות מחוץ לניסוי.

תוצאות

ביצענו את ניתוח OTM ב-11 עכברים זכרים בוגרים (C57/BL6, בני 3 חודשים). הם הומתו לקבלת תוצאות בימים 3, 8 ו-14 לאחר הניתוח. בניסויים אלה, הצד המקסילרי הימני הוא צד הניתוח, ואילו הצד המקסילרי השמאלי הוא צד הבקרה. המיקרו-CT הראה שהייתה עלייה רצופה זמנית במרחק בין M1 ל-M2: 30 מיקרומטר, 70 מיקרומטר ו-110 מיקרומטר בימי?...

Discussion

במאמר זה, ניסינו לתאר את פרוטוקול תנועת השיניים האורתודונטי הפשוט ביותר במודל מקסילרי מורין צעד אחר צעד כדי לחקור את המנגנונים הסמויים של עיצוב מחדש של עצם הנגרמת על ידי עומס מכני. מלבד מחקר על עיצוב מחדש של עצם, ישנם כמה יישומים נפוצים אחרים של שיטה זו: 1) מחקר מתודולוגי על האצת תנועת שיניי?...

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