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Este estudo descreve um método de ligadura de nylon 6-0 modificado para indução de periodontite em camundongos, que é altamente reprodutível e representa uma alternativa para os pesquisadores estudarem a doença periodontal desde seu desenvolvimento até suas consequências patológicas.
A doença periodontal (DP) é um distúrbio inflamatório que afeta os tecidos de suporte dos dentes e é uma das doenças mais prevalentes em todo o mundo. Sua forma grave, a periodontite, leva à destruição de tecidos moles, dentes e ossos. Modelos animais de periodontite foram desenvolvidos usando primatas, cães, porcos em miniatura e camundongos. Entre eles, o modelo de camundongo induzido por ligadura oferece vantagens como rápida progressão da doença, reprodutibilidade, previsibilidade e baixo custo, ao mesmo tempo em que replica efetivamente os principais aspectos da periodontite humana. Modelos de camundongos usando ligaduras forneceram informações valiosas sobre os microambientes microbiológicos e imunológicos do tecido periodontal, destacando o papel crítico dos biofilmes nas respostas imunes e sua associação com doenças sistêmicas. Este estudo apresenta um método de ligadura de nylon modificado para indução de periodontite em camundongos. A modificação envolve o uso de uma sutura de náilon em vez de uma sutura de seda e colocá-la abaixo da área de contato interproximal em vez de passá-la pelo ponto de contato. Essa abordagem simplifica a técnica enquanto induz efetivamente a periodontite. A metodologia detalhada para a colocação da sutura é ilustrada graficamente, e a progressão da periodontite é demonstrada por meio de análises histológicas e histométricas.
A doença periodontal (DP) é um distúrbio inflamatório dos tecidos de sustentação dos dentes e está entre as doenças mais prevalentes no mundo1; a incidência de DP tem sido relatada como variando de 20% a 50% em todo o mundo2. A DP tem diferentes graus de progressão; sua forma leve, chamada gengivite, afeta apenas tecidos moles, e sua forma grave, chamada periodontite (TP), afeta tecidos duros como o osso3. Como o TP é uma doença inflamatória, deve ser considerado uma resposta imune complexa que pode ser modificada por vários fatores de risco que podem alterar o processo da doença4, como diabetes mellitus5, doenças cardiovasculares6, interações hormonais como desfechos adversos da gravidez7 ou pré-eclâmpsia8, doenças inflamatórias9 e até alterações oculares10 ou demência11.
Portanto, para entender a etiologia associada ao desenvolvimento ou prevalência de TP, testar estratégias terapêuticas novas ou mais eficazes ou identificar qualquer correlação entre doenças sistêmicas e TP ou a microbiota periodontal, são necessários modelos animais12.
A escolha de um método de pesquisa eficaz é crucial para entender o desenvolvimento do TP e responder adequadamente às questões de pesquisa13. Ao longo dos anos, diferentes modelos animais foram desenvolvidos para o estudo do TP; no entanto, modelos como primatas, cães, coelhos e porcos em miniatura são caros e complexos de usar 14,15,16. Modelos murinos de TP, particularmente o modelo de TP induzido por ligadura, apresentam inúmeras vantagens, incluindo rápido desenvolvimento, reprodutibilidade, previsibilidade e baixo custo 17,18,19.
Embora vários métodos sejam utilizados para induzir o TP, como inoculação bacteriana oral, injeção de lipopolissacarídeo e indução de ligadura10,20, cada um com vantagens e desvantagens17, o modelo murino de TP induzido por ligadura de náilon se assemelhava ao mecanismo humano para seu desenvolvimento 20,21,22,23. O TP ocorre através da retenção da microbiota residente, causando inflamação e levando à perda de tecido. Além disso, camundongos podem ser geneticamente modificados para estudar diferentes populações de células ou moléculas de interesse para o estudo do TP.
A ligadura dentária pode ser realizada com diferentes materiais, como fios ortodônticos, suturas de seda24,25 ou suturas de náilon26. O material mais comum para induzir TP por ligadura em camundongos é a seda; essa metodologia tem sido explicada por diferentes autores, como Marchesan et al.18, Abe et al.27 e Chadwick et al.22, cada um com suas próprias modificações, e todos esses métodos têm sido utilizados com sucesso por váriospesquisadores28. No entanto, colocar uma sutura de seda ao redor dos molares superiores em camundongos pode ser complexo. Marchesan et al. sugeriram o uso de um "suporte de ligadura"; Abe et al. e Chadwick et al. colocaram a sutura através do ponto de contato, embora Chadwick et al. a tenham colocado ao redor dos molares M1 e M2.
Suturas de nylon de diferentes espessuras têm sido utilizadas para o desenvolvimento de TP em diferentes modelos animais 29,30,31. Lima et al.31 utilizaram pontos de náilon 5-0; Em estudos anteriores, utilizamos pontos de náilon 6-0 com resultados semelhantes28.
Em comparação com as suturas multifilamentares, as suturas de náilon são sintéticas monofilamentares não reabsorvíveis e exibem uma menor resposta inflamatória tecidual32; além disso, as suturas de náilon também permitem acúmulo microbiano33,34, e há evidências da adesão de Fusobacterium nucleatum e Porphyromona intermedia35,36, juntamente com bactérias anaeróbias facultativas em suturas de náilon 12,14,17,19,24,27,35,37 (Tabela 1).
Essas características podem permitir que a resposta inflamatória se concentre principalmente no acúmulo bacteriano, e não no acúmulo de material. Além disso, o náilon tem melhores propriedades mecânicas, como resistência à tração, do que a seda38.
Portanto, no presente estudo, a sutura de náilon 6-0 colocada ao redor de M2 sob a área de contato interproximal induziu o desenvolvimento de periodontite em estágio avançado no camundongo. Essa abordagem permite a colocação de ligaduras com pinças comuns e os resultados são consistentes. Após 30 dias, o desenvolvimento de TP pode ser confirmado por análise histométrica e histológica.
Todos os procedimentos envolvendo animais experimentais foram conduzidos em estrita conformidade com o 'Marco Ético para Pesquisa Biomédica em Animais de Laboratório', seguindo a norma oficial mexicana NOM-062-ZOO-1999. Este estudo foi aprovado pelo comitê de ética da Facultad de Estudios Superiores Iztacala (FES-Iztacala) sob o protocolo CE/FESI/072024/1765. Os camundongos foram alojados em câmaras de animais com livre acesso a comida e água em um ambiente livre de patógenos no biotério FES-Iztacala. Esse protocolo é uma modificação do método descrito anteriormente por Abe et al.27. Camundongos BALB/c fêmeas de seis a oito semanas de idade (pesando 16 g) foram divididos em grupos controle (CTL) e periodontite (PT). A periodontite foi induzida pela colocação de uma sutura de náilon 6-0 no Dia 0 para promover a adesão bacteriana sustentada e desencadear a progressão grave e crônica da doença. Após 30 dias, todos os camundongos foram eutanasiados (seguindo protocolos aprovados institucionalmente) para avaliar o dano tecidual e a perda de inserção (AL) por meio de análise histométrica (Figura 1). Os detalhes dos reagentes e equipamentos usados estão listados na Tabela de Materiais.
1. Preparação da anestesia
2. Posicionamento do animal
3. Colocação da ligadura
4. Recuperação de animais
5. Verificação de ligadura
6. Histologia
7. Análise dos dados
8. Análise estatística
Essa metodologia permite que camundongos induzidos desenvolvam periodontite (TP) a partir da segunda semana. Os camundongos foram monitorados semanalmente para verificar a presença da ligadura. A eutanásia foi realizada no dia 30. As características clínicas de todos os grupos foram avaliadas. O grupo controle manteve características normais, como cor e estrutura da gengiva marginal, ao longo do tempo. Em comparação com os do grupo CTL, os tecidos do grupo TP mostraram inflamação, sangramento e formação de bolsa periodontal, que foram observados na margem gengival nos camundongos induzidos (Figura 5).
A evolução da doença foi confirmada por meio da realização de uma análise histológica e histométrica da LA do tecido periodontal de M2 em ambos os grupos. O grupo CTL apresentou características histológicas semelhantes às de tecidos saudáveis: epitélio da gengiva marginal e sulco, fibras gengivais (Figura 6A, seta azul CTL), epitélio juncional e crista alveolar (Figura 6A, seta verde CTL); as fibras do tecido conjuntivo estavam em posição e altura normais; As fibras de Sharpey estavam intactas em sua inserção no osso alveolar e no cemento radicular; e uma espessura simétrica ao redor da raiz (Figura 6A, seta laranja CTL) foi observada, particularmente na fixação nas incidências vestibular e palatina. Os núcleos celulares nas fibras do ligamento periodontal (PDL), tecido conjuntivo e osteócitos do osso alveolar eram claramente visíveis (40x). No grupo TP, os tecidos periodontais apresentaram danos graves, com presença de bolsas periodontais, caracterizadas por perda da crista alveolar (Figura 6A, PT, seta verde), migração apical do epitélio e descolamento das fibras de Sharpey na superfície da raiz (Figura 6A, PT, seta laranja). No tecido conjuntivo, a gengiva e o osso dos lados vestibular e palatino não tinham núcleos celulares (Figura 6A, PT, seta azul), todos característicos da doença periodontal.
A análise histométrica revelou que, para o grupo CTL, a posição da crista óssea era constante em ambos os lados: vestibular e palatino. Além disso, em comparação com o grupo CTL, o grupo TP apresentou um aumento significativo na profundidade AL da superfície vestibular (p = 0,0001, 117,5 nm ± 6 vs. 209,17 nm ± 10) devido à perda tecidual. Em comparação com a do grupo CTL, a área de superfície palatina do grupo PT foi significativamente maior (p = 0,03, 175,25 nm ± 8 vs. 254,03 nm ± 50). Embora ambos os lados apresentassem destruição tecidual, ela foi mais evidente na face palatina, com maior profundidade e maior perda de inserção, do que na face vestibular (Figura 6B,C). Esses achados são consistentes com nossos resultados publicados anteriormente que mostraram comportamento semelhante28.
Figura 1: Desenho experimental. A periodontite (TP) foi induzida em camundongos BALB/c de seis a oito semanas de idade (16 g) usando o modelo de ligadura de náilon 6-0 (dia 0). Trinta dias após a indução, camundongos PT e saudáveis (CTL) foram eutanasiados para avaliação do tecido periodontal. Foram realizados três experimentos independentes; o número total de camundongos nos grupos CTL e PT foi n = 9. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Procedimento passo a passo para colocação de ligadura para induzir periodontite. Imagens representativas da sequência de passos usados para induzir a periodontite no segundo molar superior do camundongo: (A) mostra como a sutura de náilon 6-0 é inserida distal a M2, do palatino ao vestibular; (B) mostra como a pressão deve ser aplicada suavemente sob a área de contato; (C) mostra como a sutura de náilon deve passar pela parte mesial de M2, do palatino ao vestibular; e (D) mostra como a sutura de náilon é ajustada em torno de M2 e presa com um nó triplo para atuar como uma ligadura. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Modelo de doença periodontal da ligadura de nylon. (A) Ilustração da posição da ligadura no segundo molar superior. (B) Imagem da ligadura de náilon colocada em um modelo de camundongo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Análise histométrica. A perda de inserção (LA) foi determinada considerando-se a distância entre a junção amelocementária (JCE) e o ponto mais próximo da crista alveolar, traçando-se uma linha entre os dois pontos da superfície vestibular e palatina. Para referência: V(B): vestibular, P palatal. Ampliação: 10x; barra de escala = 100 μm. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Desenvolvimento de sinais clínicos de periodontite em camundongos WT. Imagem clínica representativa dos tecidos periodontais, controle CTL; PT, doença periodontal dia 1 após a colocação da sutura de náilon 6-0; dia 30 após a retirada da sutura. Imagens representativas de três experimentos independentes foram realizadas; o número total de camundongos nos grupos CTL e PT foi n = 9. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Os tecidos periodontais mostraram perda de inserção e dano tecidual no modelo de periodontite induzido por náilon. (A) Imagens histológicas representativas com coloração H & E dos tecidos periodontais, controle (CTL); periodontite (TP), painel esquerdo 10x, análise histométrica é mostrada, com uma linha da junção amelocementária (CEJ) até a borda da crista alveolar, vestibular (B), palatina (P), indicada na caixa azul vestibular caixa vermelha palatina. Painéis direitos vestibular e palatino com ampliação próxima de 40x. Seta azul, tecido conjuntivo; seta laranja, inserção do ligamento periodontal em cimento radicular; seta verde, crista óssea. Barras de escala = 100 μm. (B, C) Análise histométrica da JCE e do ponto mais alto da crista alveolar. Uma imagem representativa de três experimentos independentes foi realizada; o número total de camundongos nos grupos CTL e PT foi n = 9. Os dados são expressos como médias ± NSE, e valores de *p < 0,05 e ****p < 0,0001 foram considerados estatisticamente significativos de acordo com o teste U de Mann-Whitney. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Material | Indução | Vantagens | Desvantagens |
Seda | Passando pelo espaço interproximal | Alta aderência bacteriana | Requer habilidade para inserir |
Sutura multifilamentar | Facilmente rasgado | ||
Origem natural | Perda de ligadura | ||
Fio ortodôntico | Inserção na área interdental | Mais fácil de colocar | Precisa de inserção cuidadosa para evitar danos aos tecidos |
Resistente | |||
Náilon | Inserção sob o ponto de contacto | Mais fácil de colocar | Requer ampliação |
Nenhum dano tecidual do material | O nó pode ser deslocado | ||
Resistente e flexível | |||
Adesão das bactérias periodontais |
Tabela 1: Diferentes materiais utilizados para induzir doença periodontal por ligadura em camundongos.
Vários modelos animais de periodontite têm sido utilizados para avaliar diferentes aspectos, como respostas microbiológicas e imunes, e apresentam algumas semelhanças com doenças humanas43. Esses achados fornecem evidências do quadro da doença periodontal, como o papel dos biofilmes, a resposta imune e as interações com condições sistêmicas44,45.
Os modelos animais de periodontite têm diferentes complexidades e semelhanças; Por exemplo, primatas não humanos, cães ou porcos em miniatura são os mais semelhantes à doença periodontal humana19, embora o custo e os requisitos para manuseá-los e mantê-los tornem esses modelos impraticáveis. Além disso, os modelos de periodontite em camundongos são mais baratos e fáceis de manusear. Além disso, os camundongos podem ser geneticamente modificados para gerar uma molécula ou célula específica de interesse46, e a metodologia está bem estabelecida47.
Embora os camundongos não desenvolvam PT naturalmente, ele pode ser induzido por diferentes metodologias; O modelo mais utilizado é o modelo induzido por ligadura, que é altamente reprodutível22,23, pois vários materiais têm sido utilizados, como fio ortodôntico, seda ou náilon, entre outros.
Em particular, o náilon pode ser uma opção viável para induzir TP; devido a algumas de suas características, como monofilamento sintético, tem uma resposta tecidual mínima e permite a adesão de bactérias periodontais como Fusobacterium nucleatum e Porphyromona intermedia35,36. Isso permite que a resposta inflamatória leve ao acúmulo bacteriano "normal".
Este estudo propõe uma alternativa para o desenvolvimento de TP através do uso de uma sutura de náilon 6-0 como modelo de indução, e analisamos os dados clínicos e histológicos de camundongos CTL e PT. Identificamos as características das margens gengivais presentes no grupo TP, como sangramento, inflamação e formação de bolsa periodontal. Essas observações foram corroboradas por meio de uma análise histométrica. Em particular, o grau de perda de TP foi significativamente diferente; Embora ambas as superfícies vestibular e palatina apresentassem destruição tecidual, ela foi maior na superfície palatina. Isso provavelmente ocorre porque a parede bucal é mais larga em camundongos do que em humanos.
Lima et al.31 relataram que as ligaduras de náilon induziram TP; embora tenham usado uma sutura 5-0, eles colocaram o nó na superfície vestibular e mediram a perda óssea linear 6 micro-CT após 15 dias. Enquanto foram utilizados pontos de náilon 6-0, o nó foi colocado na superfície palatina, e uma análise histométrica foi realizada após 30 dias para induzir TP grave. Os resultados revelaram que suturas de náilon 6-0 ao redor de M2 resultaram em TP. Liberman et al. não relataram diferenças entre os métodos utilizados para avaliar a perda óssea48.
Esses resultados mostram que o modelo proposto é reprodutível e apresenta várias vantagens. Primeiro, é mais fácil de usar porque é semelhante ao uso de um enfiador; Assim, não empurra necessariamente a sutura em direção ao espaço interproximal, aumentando o risco de lesão na cavidade oral do camundongo devido ao espaço limitado. Em segundo lugar, este modelo permite o desenvolvimento do TP através do acúmulo de biofilmes de forma natural e induz inflamação crônica nos tecidos periodontais.
Este modelo tem várias limitações, incluindo a curva de aprendizado, a necessidade de recursos visuais e os desafios associados ao uso de microscópios ou lupas. Além disso, existe a possibilidade de perda dos nós e ligaduras, sendo imprescindível verificar a permanência da ligadura para garantir a presença contínua do estímulo irritante.
Em resumo, este protocolo descreve as etapas necessárias para estabelecer um modelo robusto de TP avançado induzido por uma sutura de náilon 6-0, que facilita a colocação da ligadura. Também detalha a metodologia para administração de anestésico, ampliação e avaliação da perda de inserção. Além disso, este modelo pode ser usado para investigar mecanismos específicos do hospedeiro envolvidos na perda óssea inflamatória devido ao TP, bem como o papel do TP no desenvolvimento de doenças ou distúrbios de origem infecciosa, neoplásica, autoimune ou hormonal. Portanto, o uso desse modelo para estudar o TP causado pelo acúmulo de biofilme e inflamação tem o potencial de gerar conhecimento fundamental com implicações terapêuticas e melhorar o diagnóstico.
Os autores declaram não haver conflitos de interesse em relação à publicação deste artigo.
Este trabalho foi financiado em parte pelo Conselho de Ciência e Tecnologia do Estado do México (COMECYT) número de concessão [FICDTEM-2021-072] e pelo Programa de Apoio a Projetos de Pesquisa e Inovação Tecnológica (PAPIIT)-UNAM, número de concessão [IN-217021]. Agradecemos ao programa de especialização em Endoperiodontologia, FES Iztacala, UNAM pelas instalações fornecidas para fazer este vídeo e Rosalba Yañez Ortiz, DDS, por seu apoio na realização deste vídeo. Algumas figuras foram criadas com o programa Biorender (Acordo número ME282NWCI1).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
0.9% NaCl solution | PiSA | Rinse maxillae | |
6-0 nylon suture | Atramat, Internacional Farmacéutica | PE1946-N | Ligature placement |
Amscope 3.7 program for digital camera | Amscope | x64, 4.11.21973.20230107 | Data colection |
EDTA solution | Sigma–Aldrich | E5134 | Decalcification |
Fine scissors | generic | To cut the 6-0 nylon suture | |
Fine tweezers | generic | 6-0 nylon suture | |
Gauze pad | generic | To keep corporal tempature | |
GraphPad Prism | GraphPad Prism | Version 8.3.0 | Data analysis |
Hypromellose | generic | Eye lubricant | |
Injectable water | Pisa | Dilution of anesthetic solution | |
Ketamine | Anesket, Pisa | Anesthetic | |
Micro centrifuge tubes | Cellpro | 801501 | To contain tissues durin decalcification |
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Microtubes | Axygen | MCT-150-C | Store anesthetic dilution |
Optical microscope | UNICO | Serie G380 | Histology |
Orhodontic elastics | TP Orthodintics, Inc | blue | To keep the snout open |
Paraformaldehyde solution | Sigma–Aldrich | 158127 | Tissue Fixation |
Paraplast | Leica | 39601006 | Histology |
Surgical microscope | Carl Zeiss GmbH Berlin | 6-0 nylon suture | |
Ultra Fine Insulin Syringes 6mm U-100, 0.3 mL | BD | 326385 | To inject the anesthetic solution |
Universal rubber bands | generic | To keep the snout open | |
Worktable | Generic | Wooden base to support mice | |
Xylazine | Porcin, Pisa | Preanesthetic |
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