JoVE Logo
Yazarlar
Bize Ulaşın

Oturum Aç

Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.

Bu Makalede

  • Özet
  • Özet
  • Giriş
  • Protokol
  • Sonuçlar
  • Tartışmalar
  • Açıklamalar
  • Teşekkürler
  • Malzemeler
  • Referanslar
  • Yeniden Basımlar ve İzinler

Özet

Burada, bir murin maksiller modelinde ameliyat edilen yönetilebilir, ortodontik bir diş hareketi protokolünü adım adım gösteriyoruz. Her adımın açık bir şekilde açıklanması ve görsel gösterim ile araştırmacılar bu modelde ustalaşabilir ve birkaç değişiklikle deneysel ihtiyaçlarına uygulayabilirler.

Özet

Bir murin maksiller ortodontik model oluşturmak için tekrarlanabilir protokollerin olmaması nedeniyle, araştırmacılara mekanik yüklemeyle ilişkili kemik yeniden şekillenmesini analiz etmek için uygun bir araç sağlamak için güvenilir ve tekrarlanabilir bir protokol sunuyoruz. Bu çalışma, farklı şematik diyagramlar, operasyon fotoğrafları ve videolara ek olarak ayrıntılı bir akış şeması sunmaktadır. Bu protokolü 11 yetişkin geniş tip C57/B6J faresi üzerinde uyguladık ve postoperatif 3, 8 ve 14. günlerde örnekler topladık. Mikro-BT ve histopatolojik veriler, bu protokol kullanılarak kemiğin yeniden şekillendirilmesi ile birlikte diş hareketlerinin başarısını kanıtlamıştır. Ayrıca, 3, 8 ve 14. günlerdeki mikro-BT sonuçlarına göre, kemik modellemesini üç aşamaya ayırdık: hazırlık aşaması, kemik erimesi aşaması ve kemik oluşum aşaması. Bu aşamaların, farklı aşamalarla ilgilenen araştırmacıların numune toplama süresini makul bir şekilde belirlemelerine yardımcı olması beklenmektedir. Bu protokol, araştırmacıları kemik yeniden şekillenmesinin rejeneratif analizini yapmak için bir araçla donatabilir.

Giriş

Kemik, bireyin ömrü boyunca boyutunu, şeklini ve özelliklerini uyarlayan oldukça aktif bir yeniden yapılandırılmış dokudur 1,2. Hormonlar, yaşlanma, beslenme ve diğer biyolojik veya biyokimyasal faktörlere3 ek olarak, mekanik yükün en belirleyici faktör olduğu fikri genel kabul görmüştür 4,5. Anormal mekanik yüke sahip bazı durumlarda, kemik erimesi ve kemik oluşumu arasındaki dengesizlik, anormal kemik yeniden şekillenmesine ve kemik bozukluklarına yol açabilir. Uzun süreli yatak istirahati sırasında veya uzay uçuşunda mikro yerçekimi varlığında kullanılmayan osteoporoz ve kemik kaybı gibi kemik hastalıklarının anormal mekanik yük ile yakın bir ilişkisi vardır 6,7,8.

Mekanik yük, distraksiyon tedavisi ve ortodontik tedavi gibi kemikle ilgili hastalıkların tedavisinde de kullanılmıştır. Distraksiyon tedavisi, kraniosinostoz ve mandibular hipoplazigibi gelişimsel hastalıklarda 9,10 kullanılırken, ortodontik tedavi anormal diş pozisyonunu ve herhangi bir maloklüzyonu düzeltmek için yaygın olarak kullanılmaktadır11. Ortodontik tedavinin özü aynı zamanda mekanik yükün yönetimidir. Kemik dokusu mekanik yüke maruz kaldığında, ortodontik amaca ulaşmak için dişleri hareket ettirebilen kemik rezorpsiyonunun ve ardından kemik oluşumunun birleştirilmesiyle oldukça koordineli bir kemik yeniden şekillenme süreci indüklenir12,13.

Ortodontik tedavi, klinik uygulama için yaygın olarak uygulanmasına rağmen, mekanik yükün biyolojik etkileri hakkındaki bilgilerimiz sınırlı olduğundan, ortodontik tedavinin sonuçları kontrol edilemez. Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, mekanik yüke bağlı kemik yeniden şekillenmesinin altında yatan mekanizmayı araştırmak için fare, sıçan, tavşan, kedi, köpek, maymun ve domuz gibi çeşitli hayvan modelleri oluşturulmuştur (Tablo 1)14,15,16,17,18,19,20,21,22,23,24, 25,26,27,28,29,30,31,32. Köpekler, maymunlar ve domuzlar gibi büyük hayvanların ortodontik operasyonda küçük hayvanlara göre bazı avantajları vardır - daha fazla insan benzeri dişlere ve dişlere sahiptirler, böylece cerrahi prosedürün insanlarda kopyalanması kolaydır. Ek olarak, geniş bir görüş operasyon zorluğunu azaltabilir ve çeşitli ortodontik şemaların uygulanmasını mümkün kılabilir33,34. Bununla birlikte, büyük hayvanların elde edilmesi zordur, bu da örneklem büyüklüğü ile ilgili zorluklara yol açar ve etik kısıtlamalara tabidir35. Ayrıca, rutin ekstraksiyon prosedürleri ve karmaşık aletler, büyük hayvanların nadiren kullanılması nedeniyle deneylerin gerçekleştirilmesini zorlaştırmaktadır.

Bu koşullar altında, kemirgenler esas olarak ortodontik modeller oluşturmak için kullanılır. Bu modeller arasında, sıçanlar ve tavşanlar, farelere kıyasla daha düşük çalışma zorluğuna ve daha fazla diş hareketi şemasına sahiptir. Bununla birlikte, murin modeli, özellikle altta yatan mekanizmaları araştırmak için çok önemli olan, çok sayıda genetiği değiştirilmiş farenin mevcut olması gibi benzersiz bir avantaja sahiptir36. Bununla birlikte, murin modeli, küçük boyutu nedeniyle manipüle edilmesi en zor modeldir. Mevcut yöntemleri gözden geçirerek, ilk azı dişini mesial yönde hareket ettirmek, ortodontik bir model için tek pratik yöntemdir. Diş-helezon yayı ve elastik bandı hareket ettirmek için esas olarak iki cihaz kullanılır. Elastik bant kullanmak daha kolaydır, ancak ortodontik kuvvet büyük ölçüde değişir ve bu da stabil sonuçlar elde etmeyi zorlaştırır.

Xu ve ark.15 , mandibula üzerinde helezon yaylı bir murin modeli oluşturmuşlardır. Bununla birlikte, mandibulanın hareketliliği ve dilin tıkayıcı doğası nedeniyle, maksilla operasyonu hem intraoperatif hem de postoperatif düşünceler için her zaman ilk tercihtir. Taddei ve ark.16 10 yıl önce murin maksilla ile ilgili daha ayrıntılı bir protokol tanımlamışlardır ve daha fazla görsel ve pellucid detay eklenmelidir. Özetle, bu protokol, araştırmacıların modelleme yöntemine standart bir şekilde hakim olmalarına yardımcı olmak ve farklı çalışmalar arasında karşılaştırmalı değerlendirmeyi sağlamak için bir murin maksiller modelinde ayrıntılı bir ortodontik diş hareketi protokolünü sistematik olarak tanımlamıştır.

Protokol

Bu çalışmadaki hayvan prosedürleri, Sichuan Üniversitesi Batı Çin Stomatoloji Okulu Etik Komitesi tarafından gözden geçirilmiş ve onaylanmıştır (WCHSIRB-D-2017-041). Bu çalışmada yetişkin C57BL / 6 fareleri kullanıldı (Materyal Tablosuna bakınız). Bu protokol, kemik rezorpsiyonu ve kemik oluşumunun birleştirilmesiyle yüksek derecede koordineli bir kemik yeniden şekillenme sürecinin indüklendiği mesial hareket için sağ maksiller birinci azı dişine (M1) mekanik yük ekler (Şekil 1).

1. Ameliyat öncesi hazırlık

  1. Cerrahi malzemeler
    1. Operasyon için aşağıdaki cerrahi malzemeleri hazırlayın: cerrahi platform (Şekil 2A), bağlantı elemanı (Şekil 2B), cerrahi aletler (Şekil 2C ve Ek Şekil S1), ortodontik malzemeler (Şekil 2C) ve diş restorasyon malzemeleri (Şekil 2D).
      NOT: Özelleştirilmiş helezon yay özel yapımdır ve 10 mm'ye gerildiğinde 10cN'lik bir kuvvet sağlar.
  2. Sterilizasyon
    1. Cerrahi aletleri otoklavlayarak ve tüm cerrahi malzemeleri ultraviyole ışınlama ile en az 30 dakika sterilize edin.
  3. Anestezi
    1. İntraperitoneal enjeksiyon ile ketamin (100 mg / kg) ve diazepam (5 mg / kg) uygulayarak fareyi uyuşturun.
    2. Göz kuruluğunu önlemek için murinin gözlerine pamuklu bir çubukla veteriner merhemi sürün.
    3. Ameliyata yalnızca fare ayak parmakları forseps ile sıkıştığında yanıt vermediğinde devam edin.

2. Cerrahi süreç

  1. Anestezi uygulanmış farenin uzuvlarını yapışkan bant kullanarak cerrahi platforma sırtüstü pozisyonda yayın ve bantlayın.
  2. Başın her iki tarafına 27 G'lik bir iğne ve aksillanın altındaki her iki tarafa başka bir 27 G'lik iğne batırın.
  3. Yukarıdaki iki iğnenin ve üst kesici dişlerin etrafına bir lastik bant ve diğer iki iğnenin ve alt kesici dişlerin etrafına bir lastik bant sarın. Açılma derecesini ve ağzın yönünü kontrol etmek için iğne konumlarını değiştirin (Şekil 3A).
    NOT: Ortodontik diş hareketi operasyonu için, buccinator tamamen sıkılaşana kadar ağzı maksimum ölçüde açık tutun. Cerrahi alanı ortaya çıkarmak ve iskemiyi önlemek için dil ameliyatsız tarafa doğru çekilmelidir.
  4. 1.5 cm 3 paslanmaz çelik telin 304 mm'lik ucunu bükün ve bükülmüş ucu kavisli oftalmik cımbızla bukkal taraftan M1 ile maksiller ikinci azı dişi (M2) arasındaki yakın boşluktan itin (Şekil 3B). Bağ telinin palatal ucu palatal taraftan görüldüğünde, uzunluğunun yaklaşık yarısına kadar dışarı çekin ve özelleştirilmiş helezon yayın bir ucundan geçirin.
  5. Yay dişe sıkıca sabitlenene kadar bağ telinin iki ucuyla maksiller M1'in mesial yönünde kare bir düğüm bağlayın (Şekil 3C). Fazla kabloyu çıkarın.
  6. Benzer şekilde, helezon yayın diğer ucundan ikinci bir 3 cm 304 paslanmaz çelik teli delin.
  7. Kesici dişlerin yüzeylerini pamuk toplarla temizleyin ve kurulayın. Tüm bu yüzeylere pamuklu çubuklarla yapıştırıcı uygulayın ve ışıkla sertleştirin.
  8. İkinci paslanmaz çelik teli maksiller kesici dişler arasındaki yakın boşluktan itin ve labial yönde bir kayma düğümü bağlayın (Şekil 3D). Fazla teli çıkarın ve telin geri kalanının diş yüzeyine yakın durmasını sağlayın.
  9. Düğümü ve kesici dişleri örtmek için ışıkla sertleşen reçine enjekte edin; reçineyi ışıkla sertleştirin (Şekil 3E).

3. Postoperatif yönetim

  1. Ameliyattan sonra, postoperatif analjezi için farelere intraperitoneal olarak 0.05 mg / kg buprenorfin enjekte edin.
  2. Anestezi uygulanmış fareyi 37 °C termostatik elektrikli battaniyenin üzerine yerleştirin. Murin ambulasyonla bilincini geri kazandığında, ayrı bir muhafaza kafesine geri koyun.
  3. Ameliyattan sonra kesici dişlerin sınırlı çalışması nedeniyle, normal sert yemi sadece yumuşak bir diyetle değiştirin.
  4. Ortodontik apareyleri her gün kontrol edin. Muayene sırasında ortodontik kuvvetin iletimini etkileyen yay deformasyonu, yay gevşemesi, cihazın düşmesi gibi herhangi bir durum gözlemlenirse, fare deneyden çıkarılmalıdır.
  5. Deneylerin karşılaştırılabilirliğini korumak için, ameliyat sonrası günlük olarak farelerin ağırlığını değerlendirin. Ameliyat öncesi ağırlıklarının %30'unu aşan kilo kaybı sergileyen fareler deneyden çıkarılmalıdır.

Sonuçlar

OTM ameliyatını 11 yetişkin erkek fareye (C57/BL6, 3 aylık) uyguladık. Ameliyat sonrası 3, 8 ve 14. günlerde sonuçlar için ötenazi yapıldı. Bu deneylerde sağ maksiller taraf operasyon tarafı, sol maksiller taraf ise kontrol tarafıdır. Mikro-BT, M1 ve M2 arasındaki mesafede, ameliyattan sonraki 3, 8 ve 14. günlerde sırasıyla 30 μm, 70 μm ve 110 μm zamansal ardışık bir artış olduğunu gösterdi (Şekil 4). Düşük dansiteli periodontal ligament, mekanik yük sonucu...

Tartışmalar

Bu yazıda, mekanik yüke bağlı kemik yeniden şekillenmesinin gizli mekanizmalarını incelemek için murin maksiller modelinde en basit ortodontik diş hareketi protokolünü adım adım tanımlamaya çalıştık. Kemiğin yeniden şekillenmesi üzerine yapılan araştırmaların yanı sıra, bu yöntemin başka ana uygulamaları da vardır: 1) ortodontik diş hareketinin hızlandırılması üzerine metodolojik araştırma; 2) ortodontik kök rezorpsiyonu ile ilgili araştırmalar; 3) ortodontik diş hareketi ve ağ...

Açıklamalar

Yazarlar herhangi bir çıkar çatışması beyan etmezler.

Teşekkürler

Bu çalışma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı tarafından F.L.'ye 82100982 hibe ile desteklenmiştir.

Malzemeler

NameCompanyCatalog NumberComments
Experimental Models: Mouse Lines
C57/B6J Gempharmatech Experimental Animals Company C57/B6J
Critical Commercial Assays
Hematoxylin and Eosin Stain KitBiosharpBL700B
Masson’s Trichrome Stain KitSolarbioG1340
Instruments
27 G needleChengdu Xinjin Shifeng Medical Apparatus & Instruments Co. LTD.SB1-074(IV)
AdhesivesMinnesota Mining and Manufacturing Co., Ltd.41282
CorkboardDELI Group Co., Ltd.8705
Cotton ballsHaishi Hainuo Group Co.,  Ltd.20120047
Cotton sticksLakong Medical Devices Co., Ltd.M6500R
Customized coil springChengdu Mingxing Spring Co., Ltd.1109-02
ForcepsChengdu Shifeng Co., Ltd.none
Light-cured fluid resinShofu Dental Trading (SHANGHAI) Co., Ltd.518785
Light curerLiang Ya Dental Equipment Co., Ltd.LY-A180
Medical adhesive tapes Haishi Hainuo Group Co.,  Ltd.0008-2014
Medical non-woven fabricHenan Yadu Industrial Co., Ltd.01011500018
Needle holdersChengdu Shifeng Co., Ltd.none
Rubber bandsHaishi Hainuo Group Co.,  Ltd.32X1
Surgical scissorsChengdu Shifeng Co., Ltd.none
TweezersChengdu Shifeng Co., Ltd.none

Referanslar

  1. Kenkre, J. S., Bassett, J. The bone remodeling cycle. Annals of Clinical Biochemistry. 55 (3), 308-327 (2018).
  2. Feng, X., McDonald, J. M. Disorders of bone remodeling. Annual Review of Pathology. 6 (1), 121-145 (2011).
  3. Alliston, T. Biological regulation of bone quality. Current Osteoporosis Reports. 12 (3), 366-375 (2014).
  4. Duncan, R. L., Turner, C. H. Mechanotransduction and the functional response of bone to mechanical strain. Calcified Tissue International. 57 (5), 344-358 (1995).
  5. García-Aznar, J. M., Nasello, G., Hervas-Raluy, S., Pérez, M. &. #. 1. 9. 3. ;., Gómez-Benito, M. J. Multiscale modeling of bone tissue mechanobiology. Bone. 151 (10), 1-12 (2021).
  6. Rolvien, T., Amling, M. Disuse osteoporosis: clinical and mechanistic insights. Calcified Tissue International. 110 (5), 592-604 (2022).
  7. Vico, L., Hargens, A. Skeletal changes during and after spaceflight. Nature Reviews Rheumatology. 14 (4), 229-245 (2018).
  8. Iwaniec, U. T., Turner, R. T. Influence of body weight on bone mass, architecture and turnover. Journal of Endocrinology. 230 (3), R115-R130 (2016).
  9. Governale, L. S. Craniosynostosis. Pediatric Neurology. 53 (5), 394-401 (2015).
  10. Sahoo, N. K., Issar, Y., Thakral, A. Mandibular Distraction osteogenesis. Journal of Craniofacial Surgery. 30 (8), e743-e746 (2019).
  11. Roberts-Harry, D., Sandy, J. Orthodontics. Part 1: Who needs orthodontics. British Dental Journal. 195 (8), 433-437 (2003).
  12. Li, Y., Jacox, L. A., Little, S. H., Ko, C. C. Orthodontic tooth movement: The biology and clinical implications. Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 34 (4), 207-214 (2018).
  13. Will, L. A. Orthodontic tooth movement: a historic prospective. Frontiers of Oral Biology. 18, 46-55 (2016).
  14. Xu, H., Lee, A., Sun, L., Naveh, G. R. S. 3D Imaging of PDL collagen fibers during orthodontic tooth movement in mandibular murine model. Journal of Visualized Experiments. (170), e62149 (2021).
  15. Taddei, S. R., et al. Experimental model of tooth movement in mice: a standardized protocol for studying bone remodeling under compression and tensile strains. Journal of Biomechanics. 45 (16), 2729-2735 (2012).
  16. Deguchi, T., Takeshita, N., Balam, T. A., Fujiyoshi, Y., Takano-Yamamoto, T. Galanin-immunoreactive nerve fibers in the periodontal ligament during experimental tooth movement. Journal of Dental Research. 82 (9), 677-681 (2003).
  17. Gudhimella, S., et al. A rodent model using skeletal anchorage and low forces for orthodontic tooth movement. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 155 (2), 254-263 (2019).
  18. Lira Dos Santos, E. J., et al. Orthodontic tooth movement alters cementocyte ultrastructure and cellular cementum proteome signature. Bone. 153 (12), 116-139 (2021).
  19. Danz, J. C., Bibby, B. M., Katsaros, C., Stavropoulos, A. Effects of facial tooth movement on the periodontium in rats: a comparison between conventional and low force. Journal of Clinical Periodontology. 43 (3), 229-237 (2016).
  20. Kohno, T., Matsumoto, Y., Kanno, Z., Warita, H., Soma, K. Experimental tooth movement under light orthodontic forces: rates of tooth movement and changes of the periodontium. Journal of Orthodontics. 29 (2), 129-135 (2002).
  21. Gad, A. M., Soliman, S. O. Evaluation of systemic Omega-3 PUFAs effect on orthodontic tooth movement in a rabbit model: RCT. Angle Orthodontist. 93 (4), 476-481 (2023).
  22. Huang, C. Y., et al. Comparison of tooth movement and biological response resulting from different force magnitudes combined with osteoperforation in rabbits. Journal of Applied Oral Science. 29 (2), 20200734 (2021).
  23. Alhasyimi, A. A., Pudyani, P. P., Asmara, W., Ana, I. D. Enhancement of post-orthodontic tooth stability by carbonated hydroxyapatite-incorporated advanced platelet-rich fibrin in rabbits. Orthodontics & Craniofacial Research. 21 (2), 112-118 (2018).
  24. Elkattan, A. E., et al. Effects of Different Parameters of Diode Laser on Acceleration of Orthodontic Tooth Movement and Its Effect on Relapse: An Experimental Animal Study. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 7 (3), 412-420 (2019).
  25. von Böhl, M., Maltha, J. C., Von Den Hoff, J. W., Kuijpers-Jagtman, A. M. Focal hyalinization during experimental tooth movement in beagle dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 125 (5), 615-623 (2004).
  26. Machibya, F. M., et al. Effects of bone regeneration materials and tooth movement timing on canine experimental orthodontic treatment. Angle Orthodontist. 88 (2), 171-178 (2018).
  27. Deguchi, T., et al. Histomorphometric evaluation of alveolar bone turnover between the maxilla and the mandible during experimental tooth movement in dogs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 133 (6), 889-897 (2008).
  28. Tanimoto, K., et al. Experimental tooth movement into new bone area regenerated by use of bone marrow-derived mesenchymal stem cells. Cleft Palate-craniofacial Journal. 52 (4), 386-394 (2015).
  29. Oltramari, P. V., et al. Orthodontic movement in bone defects filled with xenogenic graft: an experimental study in minipigs. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 131 (3), e10-e17 (2007).
  30. Verna, C., Dalstra, M., Lee, T. C., Melsen, B. Microdamage in porcine alveolar bone due to functional and orthodontic loading. European Journal of Morphology. 42 (1-2), 3-11 (2005).
  31. Steiner, G. G., Pearson, J. K., Ainamo, J. Changes of the marginal periodontium as a result of labial tooth movement in monkeys. Journal of Periodontology. 52 (6), 314-320 (1981).
  32. Celebi, A. A., Demirer, S., Catalbas, B., Arikan, S. Effect of ovarian activity on orthodontic tooth movement and gingival crevicular fluid levels of interleukin-1β and prostaglandin E(2) in cats. Angle Orthodontist. 83 (2), 70-75 (2013).
  33. Holmes, H. D., Tennant, M., Goonewardene, M. S. Augmentation of faciolingual gingival dimensions with free connective tissue grafts before labial orthodontic tooth movement: an experimental study with a canine model. American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 127 (5), 562-572 (2005).
  34. Wennström, J. L., Lindhe, J., Sinclair, F., Thilander, B. Some periodontal tissue reactions to orthodontic tooth movement in monkeys. Journal of Clinical Periodontology. 14 (3), 121-129 (1987).
  35. Ibrahim, A. Y., Gudhimella, S., Pandruvada, S. N., Huja, S. S. Resolving differences between animal models for expedited orthodontic tooth movement. Orthodontics & Craniofacial Research. 20, 72-76 (2017).
  36. Kirschneck, C., Bauer, M., Gubernator, J., Proof, P., Schröder, A. Comparative assessment of mouse models for experimental orthodontic tooth movement. Scientific Reports. 10 (1), 1-12 (2020).
  37. Ransom, R. C., et al. Mechanoresponsive stem cells acquire neural crest fate in jaw regeneration. Nature. 563 (7732), 514-521 (2018).
  38. Mardas, N., et al. Experimental model for bone regeneration in oral and cranio-maxillo-facial surgery. Journal of Investigative Surgery. 27 (1), 32-49 (2014).

Yeniden Basımlar ve İzinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi

Izin talebi

Daha Fazla Makale Keşfet

JoVE de Bu AySay 200Mekanik Y klemeye li kili Kemik Yeniden ekillenmesiAk emasematik DiyagramlarOperasyon Foto raflarVideolarYeti kin Geni Tip C57 B6J FarelerAmeliyat Sonras 38 ve 14 G nlerMikro BTHistopatolojik VerilerDi HareketleriKemik Modelleme A amalarHaz rl k A amasKemik Rezorpsiyon A amasKemik Olu um A amasrnek Alma S resi

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Gizlilik

Kullanım Şartları

İlkeler

Bize Ulaşın

KÜTÜPHANEYE TAVSİYE ET

JoVE HABER BÜLTENLERİ

Araştırma

Eğitim

Yazarlar

Kütüphaneciler

JoVE Hakkında

Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır