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In questo studio, un modello di ratto di induzione della parodontite è presentato attraverso una combinazione di legatura ritentiva e iniezioni ripetitive di lipopolisaccaride derivato da Porphyromonas gingivalis, per 14 giorni intorno ai primi molari mascellari. Le tecniche di legatura e iniezione di LPS sono state efficaci nell'indurre la peridontite, con conseguente perdita ossea alveolare e infiammazione.
La parodontite (PD) è una malattia immuno-infiammatoria cronica altamente prevalente del parodonto, che provoca una perdita dei tessuti molli gengivali, del legamento parodontale, del cemento e dell'osso alveolare. In questo studio, viene descritto un semplice metodo di induzione del PD nei ratti. Forniamo istruzioni dettagliate per il posizionamento del modello di legatura attorno ai primi molari mascellari (M1) e una combinazione di iniezioni di lipopolisaccaride (LPS), derivato da Porphyromonas gingivalis sul lato mesio-palatale della M1. L'induzione della parodontite è stata mantenuta per 14 giorni, promuovendo l'accumulo di biofilm batterico e l'infiammazione. Per convalidare il modello animale, IL-1β, un mediatore infiammatorio chiave, è stato determinato mediante un saggio immunologico nel liquido crevicolare gengivale (GCF) e la perdita ossea alveolare è stata calcolata utilizzando la tomografia computerizzata a fascio conico (CBCT). Questa tecnica è stata efficace nel promuovere la recessione gengivale, la perdita ossea alveolare e un aumento dei livelli di IL-1β nel GCF alla fine della procedura sperimentale dopo 14 giorni. Questo metodo è stato efficace nell'indurre la malattia di Parkinson, potendo così essere utilizzato in studi sui meccanismi di progressione della malattia e sui futuri possibili trattamenti.
La parodontite (PD) è la sesta condizione di salute pubblica più diffusa in tutto il mondo, che colpisce circa l'11% della popolazione totale, essendo una forma avanzata, irreversibile e distruttiva di malattia parodontale 1,2. Il PD è un processo infiammatorio che colpisce i tessuti gengivali e parodontali, che provoca la recessione gengivale, la migrazione apicale dell'epitelio giunzionale con sviluppo della tasca e la perdita dell'osso alveolare3. Inoltre, la malattia di Parkinson è associata a diverse malattie sistemiche, tra cui malattie cardiovascolari, obesità, diabete e artrite reumatoide, per le quali i fattori ambientali e specifici dell'ospite svolgono un ruolo significativo 4,5.
Quindi, la malattia di Parkinson è una malattia multifattoriale iniziata principalmente dall'accumulo di placca microbica - derivante dalla disbiosi delle comunità microbiche - e da una risposta immunitaria esagerata dell'ospite ai patogeni parodontali, che porta alla rottura del tessuto parodontale 4,6. Tra i diversi batteri parodontali, il batterio anaerobico gram-negativo Porphyromonas gingivalis è uno dei patogeni chiave nel PD4. P. gingivalis contiene un complesso lipopolisaccaride (LPS) nelle sue pareti, una molecola nota per indurre infiltrazione leucocitaria polimorfonucleata e dilatazione vascolare nei tessuti parodontali infiammati7. Ciò si traduce nella produzione di mediatori infiammatori, come l'interleuchina 1 (IL-1), IL-6 e IL-8, fattore di necrosi tumorale (TNF) o prostaglandine, con una successiva attivazione degli osteoclasti e riassorbimento osseo, che porta alla distruzione dei tessuti e alla perdita finale dei denti3.
Tra i diversi vantaggi dei modelli animali c'è la capacità di imitare le complessità cellulari come negli esseri umani, o di essere più accurati rispetto agli studi in vitro , che vengono effettuati su superfici plastiche con tipi cellulari limitati8. Per modellare sperimentalmente il PD in vivo, sono state utilizzate diverse specie animali, come primati non umani, cani, maiali, furetti, conigli, topi e ratti9. Tuttavia, i ratti sono il modello animale più ampiamente studiato per la patogenesi del PD perché sono economici e facili da maneggiare10. Il loro tessuto gengivale dentale ha caratteristiche strutturali simili al tessuto gengivale umano, con un solco gengivale poco profondo e un epitelio giunzionale attaccato alla superficie del dente. Inoltre, come nell'uomo, l'epitelio giunzionale facilita il passaggio di batteri, materiali estranei ed essudati dalle cellule infiammatorie 9.
Uno dei modelli sperimentali più riportati di induzione del PD nei ratti è il posizionamento delle legature intorno ai denti, che è tecnicamente impegnativo ma affidabile10. Il posizionamento della legatura facilita la placca dentale e l'accumulo batterico, generando una disbiosi nei solchi gengivali, che causa infiammazione e distruzione del tessuto parodontale11. La perdita dell'attaccamento parodontale e il riassorbimento dell'osso alveolare potrebbero verificarsi in 7 giorni in questo ratto modello8.
Un altro modello animale per il PD consiste nell'iniezione di LPS nel tessuto gengivale. Di conseguenza, vengono stimolati l'osteoclastogenesi e la perdita ossea. Le caratteristiche istopatologiche di questo modello sono simili alla PD stabilita dall'uomo, caratterizzata da livelli più elevati di citochine proinfiammatorie, degradazione del collagene e riassorbimento osseo alveolare 6,8.
Pertanto, lo scopo di questo studio è stato quello di descrivere un semplice modello di ratto di PD sperimentale basato sulle tecniche di iniezioni di P. gingivalis-LPS (Pg-LPS), combinato con il posizionamento della legatura attorno ai primi molari mascellari (M1). Si tratta di un modello con caratteristiche simili a quelle osservate nella malattia PD umana, che potrebbe essere utilizzato nello studio dei meccanismi di progressione della malattia e dei futuri possibili trattamenti.
NOTA: Il protocollo sperimentale dello studio è stato approvato dal Comitato Etico di Sperimentazione Animale dell'Istituto di Ricerca Sanitaria delle Isole Baleari (CEEA-UIB; numero di riferimento 163/03/21).
1. Anestesia animale e preparazione della procedura
2. Tecnica di legatura ritentiva e iniezione intragengivale Pg-LPS
NOTA: Il modello di legatura è stato creato (giorno 0) posizionando una legatura di seta intrecciata sterile (5/0) attorno alla M1 bilateralmente all'interno del solco gengivale utilizzando strumenti microchirurgici e fissandola con i nodi del chirurgo sulla superficie palatale. Gli strumenti microchirurgici utilizzati erano pinze microchirurgiche, un micro portaaghi, un intagliatore hollenback, un elevatore microchirurgico periostale e forbici microchirurgiche. Sono state utilizzate anche lenti chirurgiche con sorgente luminosa a LED (ingrandimento 3,6x).
3. Fine della procedura
4. Follow-up post-procedura
NOTA: L'induzione del PD è stata mantenuta per 14 giorni per favorire l'accumulo di biofilm batterico e conseguente infiammazione. Le legature devono essere esaminate e regolate e Pg-LPS viene iniettato tre volte alla settimana (giorno 2, giorno 4, giorno 6, giorno 8, giorno 10 e giorno 12).
5. Sacrificio animale e analisi
NOTA: Ci sono diverse opzioni per valutare la progressione del PD. Qui, l'analisi descritta consiste in una valutazione delle citochine pro-infiammatorie nel liquido crevicolare gengivale (GCF) e una valutazione della perdita di osso alveolare.
Una sequenza temporale delle fasi sperimentali è presentata nella Figura 1. La figura 2A mostra un'immagine della mandibula dopo l'intervento chirurgico, con il posizionamento della legatura attorno al solco di M1 al tempo 0 dell'esperimento. La figura 2B mostra come, dopo 14 giorni dalla procedura, la legatura intorno alla M1 entra nel solco gengivale, causando infiammazione della gengiva e accumulo infiltrante.
Questo metodo descrive l'induzione del PD nei ratti seguendo una tecnica combinata di iniezioni di Pg-LPS e posizionamento della legatura intorno alla M1, rivelando che cambiamenti significativi nei tessuti parodontali e nell'osso alveolare potrebbero essere indotti in 14 giorni dopo questo metodo.
Durante questa procedura, deve essere fornita attenzione a diversi passaggi critici. Durante l'anestesia animale e la preparazione della procedura, valutare la corretta anestesia durante il...
Gli autori non dichiarano alcun conflitto di interessi.
Questo lavoro è stato sostenuto dalla Fundació Universitat-Empresa de les Illes Balears (Proof of concept call 2020), dall'Instituto de Salud Carlos III, dal Ministerio de Economía y Competividad, cofinanziato dal Fondo sociale europeo FSE e dal Fondo europeo di sviluppo regionale del FESR (contratto con M.M.B; FI18/00104) e dalla Direcció General d'Investigació, Conselleria d'Investigació, Govern Balear (contratto con M.M.F.C; FPI/040/2020). Gli autori ringraziano la dottoressa Anna Tomás e Maria Tortosa per il loro aiuto alla chirurgia sperimentale e alla piattaforma di IdISBa. Infine, grazie ad ADEMA School of Dentistry per l'accesso allo scanner CBCT.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Adsorbent paper point nº30 | Proclinc | 8187 | |
Aprotinin | Sigma-Aldrich | A1153 | |
Atipamezole | Dechra | 573751.5 | Revanzol 5 mg/mL |
Braided silk ligature (5/0) | Laboratorio Arago Sl | 613112 | |
Buprenorphine | Richter pharma | 578816.6 | Bupaq 0.3 mg/mL |
Cone-beam computed tomography (CBCT) Scanner | MyRay | hyperion X9 | Model Hyperion X9 |
CTAn software | SkyScan | Version 1.13.4.0 | |
Dental explorer | Proclinc | 99743 | |
Diamond lance-shaped bur | Dentaltix | IT21517 | |
Food maintenance diet | Sodispain research | ROD14 | |
Heated surgical platform | PetSavers | ||
Hollenback carver | Hu-FRIEDY | HF45234 | |
Hypodermic needle | BD | 300600 | 25G X 5/8” - 0,5 X 16 MM |
Isoflurane | Karizoo | Isoflutek 1000mg/g | |
Ketamine | Dechra | 581140.6 | Anesketin 100 mg/mL |
Lipopolysaccharide derived from P.Gingivalis | InvivoGen | TLRL-PGLPS | |
Methanol | Fisher Scientific | M/4000/PB08 | |
Micro needle holter | Fehling Surgical Instruments | KOT-6 | |
Microsurgical pliers | KLS Martin | 12-384-06-07 | |
microsurgical scissors | S&T microsurgical instruments | SDC-15 RV | |
Monitor iMEC 8 Vet | Mindray | ||
Multiplex bead immunoassay | Procartaplex, Thermo fisher Scientific | PPX-05 | |
Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | 8187151000 | |
Periosteal microsurgical elevator | Dentaltix | CU19112468 | |
Phenylmethylsulfonylfluoride (PMSF) | Roche | 10837091001 | |
Phosphate Buffer Solution (PBS) | Capricorn Scientific | PBS-1A | |
PhosSTOP | Roche | 4906845001 | Commercial phosphatase inhibitor tablet |
Plastic vial | SPL Lifesciencies | 60015 | 1.5mL |
Saline | Cinfa | 204024.3 | |
Stereo Microscope | Zeiss | Model SteREO Discovery.V12 | |
Surgical loupes led light | Zeiss | ||
Surgical scissors | Zepf Surgical | 08-1701-17 | |
Syringe | BD plastipak | 303172 | 1mL |
Veterinary dental micromotor | Eickemeyer | 174028 | |
Xylazine | Calier | 20102-003 | Xilagesic 20 mg/mL |
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