Использование индуцируемых мышей с нокаутом Stat3 , специфичных для остеобластической линии, для изучения ремоделирования альвеолярной кости во время ортодонтического перемещения зубов

Summary

В этом исследовании представлен протокол использования мышей с нокаутом Stat3 , специфичных для индуцируемой линии остеобластов, для изучения ремоделирования кости под действием ортодонтической силы и описаны методы анализа ремоделирования альвеолярной кости во время ортодонтического перемещения зубов, что проливает свет на механическую биологию скелета.

Abstract

Альвеолярная кость с высокой скоростью обновления является наиболее активно ремоделирующей костью в организме. Ортодонтическое перемещение зубов (OTM) является распространенным искусственным процессом ремоделирования альвеолярной кости в ответ на механическую силу, но основной механизм остается неуловимым. Предыдущие исследования не смогли выявить точный механизм ремоделирования костной ткани в любое время и пространстве из-за ограничений, связанных с животными моделями. Сигнальный преобразователь и активатор транскрипции 3 (STAT3) важен в метаболизме костной ткани, но его роль в остеобластах во время ОТМ неясна. Чтобы предоставить in vivo доказательства того, что STAT3 участвует в OTM в определенные моменты времени и в определенных клетках во время OTM, мы создали тамоксифен-индуцируемую модель остеобластов Stat3 на мышах, применили ортодонтическую силу и проанализировали фенотип альвеолярной кости.

Для доступа к расстоянию ОТМ использовали микрокомпьютерную томографию (Micro-CT) и стереомикроскопию. Гистологический анализ выбрал область, расположенную в пределах трех корней первого моляра (M1) в поперечном сечении верхнечелюстной кости, в качестве области интереса (ROI) для оценки метаболической активности остеобластов и остеокластов, указывающей на влияние ортодонтической силы на альвеолярную кость. Вкратце, мы предлагаем протокол использования индуцируемых остеобласт-специфичных нокаут-мышей Stat3 для изучения ремоделирования костной ткани под действием ортодонтической силы и описываем методы анализа ремоделирования альвеолярной кости во время ОТМ, тем самым проливая новый свет на скелетную механическую биологию.

Introduction

Общеизвестно, что кость подвергается постоянной реконструкции на протяжении всей жизни, реагируя на механические силы в соответствии с законом Вольфа ^1,2. Соответствующая механическая стимуляция, такая как гравитация и ежедневные физические упражнения, поддерживает костную массу и прочность и предотвращает потерю костной массы, стимулируя как остеобласты, так и остеокласты. Остеокласты, ответственные за резорбцию костной ткани 3,4,5,6,7, и остеобласты, ответственные за формирование костной ткани

Protocol

Все описанные здесь методы с участием животных были одобрены комитетом по этике Шанхайской девятой народной больницы Шанхайского медицинского факультета Университета Цзяо Тун (No 82101048).

1. Установление индуцируемых остеобласт-специфичных мышей с нокаутом Stat3

Discussion

Поскольку неправильный прикус является одним из наиболее распространенных заболеваний полости рта, ухудшающих дыхание, жевание, речь и даже внешний вид, спрос на ортодонтию растет день ото дня, а заболеваемость растет с 70% до 93%, согласно предыдущему эпидемиологическому обследованию

Materials

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