유도 가능한 조골 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스를 사용하여 교정 치아 운동 중 치조골 리모델링 연구

요약

본 연구는 유도성 조골세포 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스를 사용하여 교정력 하에서 뼈 리모델링을 연구하기 위한 프로토콜을 제공하고, 치아 교정 운동 중 치조골 리모델링을 분석하는 방법을 설명하여 골격 기계 생물학에 대한 실마리를 제공합니다.

초록

회전율이 높은 치조골은 신체에서 가장 활발하게 리모델링되는 뼈입니다. 치아 교정 운동(OTM)은 기계적 힘에 반응하여 치조골 뼈를 리모델링하는 일반적인 인위적인 과정이지만 근본적인 메커니즘은 여전히 파악하기 어렵습니다. 기존 연구들은 동물모델 관련 제약으로 인해 시간과 공간에 구애받지 않는 뼈 리모델링의 정확한 메커니즘을 밝힐 수 없었다. 전사 3의 신호 변환기 및 활성제(STAT3)는 뼈 대사에 중요하지만 OTM 중 조골세포에서 그 역할은 불분명합니다. STAT3가 특정 시점과 OTM 중 특정 세포에서 OTM에 참여한다는 생체 내 증거를 제공하기 위해 타목시펜 유도 조골세포 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스 모델을 생성하고 교정력을 가하고 치조골 표현형을 분석했습니다.

마이크로 컴퓨터 단층 촬영(Micro-CT)과 입체 현미경을 사용하여 OTM 거리에 접근했습니다. 조직학적 분석은 조골세포와 파골세포의 대사 활성을 평가하기 위해 상악골의 단면에서 첫 번째 대구치(M1)의 3개 뿌리 내에 위치한 영역을 관심 영역(ROI)으로 선택하여 치조골에 대한 교정력의 효과를 나타냅니다. 요컨대, 우리는 유도성 조골세포 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스를 사용하여 교정력 하에서 뼈 리모델링을 연구하고 OTM 중 치조골 리모델링을 분석하는 방법을 설명하여 골격 기계 생물학에 대한 새로운 빛을 비추는 프로토콜을 제공합니다.

서문

일반적으로 뼈는 울프의 법칙 ^1,2에 따라 기계적 힘에 반응하여 일생 동안 지속적으로 재건되는 것으로 알려져 있습니다. 중력 및 일상적인 운동과 같은 적절한 기계적 자극은 골량과 강도를 유지하고 조골세포와 파골세포를 모두 자극하여 뼈 손실을 방지합니다. 골 흡수를 담당하는 파골세포(osteoclast)3,4,5,6,7와 골 형성을 담당하는 조골세포(^osteoblast) ^8,9,10은 뼈의 항상성을 유지하고 뼈 리모델링의 생물학적 과정에서 공동으로 기능합니다. 대조적으로, 장기간의 미세중력 하에서 우주비행사와 같이 하중 자극이 없는 경우, 뼈는 10%의 골밀도 손실을 겪고, 따라서 골다공증의 위험이 증가한다

프로토콜

여기에 설명된 모든 동물 관련 방법은 상하이 자오퉁 대학 의과대학 상하이 제9인민병원 윤리위원회의 승인을 받았습니다(82101048번).

1. 유도성 조골세포 계통 특이적 Stat3 녹아웃 마우스 확립

참고: Stat3 fl^/fl 마우스는 상업적으로 획득되었습니다. Col1α2^CreERT2균주는 선물이었습니다(자세한 내용은 재료 표 참조). 표준화된 실험실 펠릿 먹이와 물 및 표준 실험실 환경 조건(22°C 내지 26°C의 실온 및 50%-55%의 습도)이 모든 동물에게 제공되었다.

1. 성적으로 성숙한 수컷 쥐 한 마리와 암컷 쥐 두 마리를 같은 케이지에 넣습니다. 18일 후에는 매일 신생아를 확인하십시오. 임신한 암컷 쥐를 빈 케이지로 옮기고 필요한 경우 혼자 두십시오. 암컷 쥐가 30일 이내에 임신하지 않으면 수컷 쥐를 다른 번식 케이지에 넣습니다.
2. Stat3^fl/+ 생성; Stat3 fl^/fl 마우스를 Col1α2 CreERT2 마우스와 ....

토론

부정교합은 호흡, 저작, 말하기, 심지어 외모를 손상시키는 가장 흔한 구강 장애 중 하나이기 때문에 이전 역학 조사에 따르면 발생률이 70%에서 93%로 증가하는 등 교정에 대한 수요가 나날이 증가하고 있습니다^31,32. 치열 교정 치료의 효율성을 안전하게 높이기 위해 치조골 리모델링을 가속화하는 방법은 이 분야에서 뜨거운 주제가 되었습니다. 따라서 .......

자료

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