Name: 3d imaging of pdl collagen fibers during orthodontic tooth movement in mandibular murine model
Uploaded: 2021-04-15T13:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about 3D Imaging of PDL Collagen Fibers during Orthodontic Tooth Movement in Mandibular Murine Model at JoVE.com

Denne undersøgelse blev støttet af NIH (NIDCR R00- DE025053, PI:Naveh). Vi vil gerne takke Harvard Center for Biological Imaging for infrastruktur og støtte. Alle tal genereres med biorender.com.

Alle dyreforsøg blev udført i overensstemmelse med NIH's retningslinjer for pleje og brug af forsøgsdyr og retningslinjer fra Harvard University Institutional Animal Care and Use Committee (protokol nr. 01840).
1. Ortodontisk tand bevægelse
<ol><li>For at generere en museseng skal du bruge en flad plastplatform med en kileformet, 45° vinklet nakkestøtte. Nakkestøtten kan genereres ved at skære en plastikkasse.<ol>
<li>Løft platformens hovedende for at generere en ca. 30° vinkel mel...

<ol>
	<li>Li, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Orthodontic+tooth+movement:+The+biology+and+clinical+implications.">Orthodontic tooth movement: The biology and clinical implications.</a> The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 34 (4), 207-214 (2018).</li><li>Meikle, M. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+tissue,+cellular,+and+molecular+regulation+of+orthodontic+tooth+movement:+100+years+after+Carl+Sandstedt.">The tissue, cellular, and molecular regulation of orthodontic tooth movement: 100 years after Carl Sandstedt.</a> European Journal of Orthodontics. 28, 221-240 (2006).</li><li>Krishnan, V., Davidovitch, Z., molecular, <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cellular,+molecular,+and+tissue-level+reactions+to+orthodontic+force.">Cellular, molecular, and tissue-level reactions to orthodontic force.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 129 (4), 1-32 (2006).</li><li>Shoji-Matsunaga, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteocyte+regulation+of+orthodontic+force-mediated+tooth+movement+via+RANKL+expression.">Osteocyte regulation of orthodontic force-mediated tooth movement via RANKL expression.</a> Scientific Reports. 7 (1), 8753 (2017).</li><li>Oppenheim, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+changes,+particularly+of+the+bone,+incident+to+tooth+movement.">Tissue changes, particularly of the bone, incident to tooth movement.</a> European Journal of Orthodontics. 29, 2-15 (2007).</li><li>Unnam, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accelerated+Orthodontics-An+overview.">Accelerated Orthodontics-An overview.</a> Journal of Archives of Oral Biologyogy and Craniofacial Research. 3 (1), 4 (2018).</li><li>von Bohl, M., Kuijpers-Jagtman, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hyalinization+during+orthodontic+tooth+movement+:+a+systematic+review+on+tissue+reactions.">Hyalinization during orthodontic tooth movement : a systematic review on tissue reactions.</a> European Journal of Orthodontics. 31 (1), 30-36 (2009).</li><li>Kirschneck, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+assessment+of+mouse+models+for+experimental+orthodontic+tooth+movement.">Comparative assessment of mouse models for experimental orthodontic tooth movement.</a> Scientific Reports. 10 (1), 1-12 (2020).</li><li>Naveh, G. R. S., Weiner, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Initial+orthodontic+tooth+movement+of+a+multirooted+tooth:+a+3D+study+of+a+rat+molar.">Initial orthodontic tooth movement of a multirooted tooth: a 3D study of a rat molar.</a> Orthodontics &amp; Craniofacial Research. 18 (3), 134-142 (2015).</li><li>Nakamura, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time-lapse+observation+of+rat+periodontal+ligament+during+function+and+tooth+movement,+using+microcomputed+tomography.">Time-lapse observation of rat periodontal ligament during function and tooth movement, using microcomputed tomography.</a> European Journal of Orthodontics. 30 (3), 320-326 (2008).</li><li>Kawarizadeh, A., Bourauel, C., Jager, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+and+numerical+determination+of+initial+tooth+mobility+and+material+properties+of+the+periodontal+ligament+in+rat+molar+specimens.">Experimental and numerical determination of initial tooth mobility and material properties of the periodontal ligament in rat molar specimens.</a> European Journal of Orthodontics. 25 (6), 569-578 (2003).</li><li>J&#243;nsd&#243;ttir, S. H., Giesen, E. B. W., Maltha, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Biomechanical+behavior+of+the+periodontal+ligament+of+the+beagle+dog+during+the+first+5+hours+of+orthodontic+force+application.">Biomechanical behavior of the periodontal ligament of the beagle dog during the first 5 hours of orthodontic force application.</a> European Journal of Orthodontics. 28, 547 (2006).</li><li>Lindhe, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+breakdown+of+peri-implant+and+periodontal+tissues.+A+study+in+the+beagle+dog.">Experimental breakdown of peri-implant and periodontal tissues. A study in the beagle dog.</a> Clinical Oral Implants Research. 3 (1), 9-16 (1992).</li><li>Salamati, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Functional+tooth+mobility+in+young+pigs.">Functional tooth mobility in young pigs.</a> Journal of Biomechanics. 104, 109716 (2020).</li><li>Maria, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+unusual+disordered+alveolar+bone+material+in+the+upper+furcation+region+of+minipig+mandibles:+A+3D+hierarchical+structural+study.">An unusual disordered alveolar bone material in the upper furcation region of minipig mandibles: A 3D hierarchical structural study.</a> Journal of Structural Biology. 206 (1), 128-137 (2019).</li><li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+miniature+pig:+a+useful+large+animal+model+for+dental+and+orofacial+research.">The miniature pig: a useful large animal model for dental and orofacial research.</a> Oral Diseases. 10, 1-7 (2007).</li><li>Melsen, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tissue+reaction+to+orthodontic+tooth+movement--a+new+paradigm.">Tissue reaction to orthodontic tooth movement--a new paradigm.</a> European Journal of Orthodontics. 23 (6), 671-681 (2001).</li><li>Naveh, G. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Direct+MicroCT+imaging+of+non-mineralized+connective+tissues+at+high+resolution.">Direct MicroCT imaging of non-mineralized connective tissues at high resolution.</a> Connective Tissue Research. 55 (1), 52-60 (2014).</li><li>Naveh, G. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonuniformity+in+ligaments+is+a+structural+strategy+for+optimizing+functionality.">Nonuniformity in ligaments is a structural strategy for optimizing functionality.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 115 (36), 9008 (2018).</li><li>Naveh, G. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tooth+periodontal+ligament:+Direct+3D+microCT+visualization+of+the+collagen+network+and+how+the+network+changes+when+the+tooth+is+loaded.">Tooth periodontal ligament: Direct 3D microCT visualization of the collagen network and how the network changes when the tooth is loaded.</a> Journal of Structural Biology. 181 (2), 108-115 (2013).</li><li>Naveh, G. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tooth+movements+are+guided+by+specific+contact+areas+between+the+tooth+root+and+the+jaw+bone+:+A+dynamic+3D+microCT+study+of+the+rat+molar.">Tooth movements are guided by specific contact areas between the tooth root and the jaw bone : A dynamic 3D microCT study of the rat molar.</a> Journal of Structural Biology. 17 (2), 477-483 (2012).</li><li>Naveh, G. R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tooth-PDL-bone+complex:+Response+to+compressive+loads+encountered+during+mastication+-A+review.">Tooth-PDL-bone complex: Response to compressive loads encountered during mastication -A review.</a> Archives of Oral Biology. 57 (12), 1575-1584 (2012).</li><li>Ben-Zvi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Response+of+the+tooth-periodontal+ligament-bone+complex+to+load:+A+microCT+study+of+the+minipig+molar.">Response of the tooth-periodontal ligament-bone complex to load: A microCT study of the minipig molar.</a> Journal of Structural Biology. 205 (2), 155-162 (2019).</li><li>Klingberg, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fully+Automated+Evaluation+of+Total+Glomerular+Number+and+Capillary+Tuft+Size+in+Nephritic+Kidneys+Using+Lightsheet+Microscopy.">Fully Automated Evaluation of Total Glomerular Number and Capillary Tuft Size in Nephritic Kidneys Using Lightsheet Microscopy.</a> Journal of the American Society of Nephrology. 28 (2), 452 (2017).</li><li>Richardson, D. S., Lichtman, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clarifying+Tissue+Clearing.">Clarifying Tissue Clearing.</a> Cell. 162 (2), 246-257 (2015).</li><li>Taddei, S. R. d. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+model+of+tooth+movement+in+mice:+A+standardized+protocol+for+studying+bone+remodeling+under+compression+and+tensile+strains.">Experimental model of tooth movement in mice: A standardized protocol for studying bone remodeling under compression and tensile strains.</a> Journal of Biomechanics. 45 (16), 2729-2735 (2012).</li><li>Nakamura, K., Sahara, N., Deguchi, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Temporal+changes+in+the+distribution+and+number+of+macrophage-lineage+cells+in+the+periodontal+membrane+of+the+rat+molar+in+response+to+experimental+tooth+movement.">Temporal changes in the distribution and number of macrophage-lineage cells in the periodontal membrane of the rat molar in response to experimental tooth movement.</a> Archives of Oral Biology. 46 (7), 593-607 (2001).</li><li>Rygh, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+the+vascular+system:+A+main+mediator+of+periodontal+fiber+remodeling+in+orthodontic+tooth+movement.">Activation of the vascular system: A main mediator of periodontal fiber remodeling in orthodontic tooth movement.</a> American Journal of Orthodontics and Dentofacial Orthopedics. 89 (6), 453-468 (1986).</li><li>Nagao, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vascular+endothelial+growth+factor+in+cartilage+development+and+osteoarthritis.">Vascular endothelial growth factor in cartilage development and osteoarthritis.</a> Scientific Reports. 7 (1), 13027 (2017).</li><li>Licht, A. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Endothelium-specific+Cre+recombinase+activity+in+flk-1-Cre+transgenic+mice.">Endothelium-specific Cre recombinase activity in flk-1-Cre transgenic mice.</a> Developmental Dynamics. 229 (2), 312-318 (2004).</li><li>Connizzo, B. K., Naveh, G. R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=In+situ+AFM-based+nanoscale+rheology+reveals+regional+non-uniformity+in+viscoporoelastic+mechanical+behavior+of+the+murine+periodontal+ligament.">In situ AFM-based nanoscale rheology reveals regional non-uniformity in viscoporoelastic mechanical behavior of the murine periodontal ligament.</a> Journal of Biomechanics. 111, 109996 (2020).</li><li>Connizzo, B. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nonuniformity+in+Periodontal+Ligament:+Mechanics+and+Matrix+Composition.">Nonuniformity in Periodontal Ligament: Mechanics and Matrix Composition.</a> Journal of Dental Research. 2, 179-186 (2020).</li></ol>

Generering af OTM hos mus er meget ønsket på grund af størrelse, genetik og håndteringsfordele. Brug af mandiblen giver en nem håndtering både med hensyn til vævsdissektion samt prøveforberedelse og billeddannelse. Her præsenterede vi en metode til at generere OTM med translationel bevægelse af tanden inde i knoglen inden for 7 dage efter OTM. Ved hjælp af denne protokol kan tandbevægelsens samlede varighed forlænges, da den aktiverede spole leverer et konstant kraftniveau for bevægelse på op til ca. 1 mm....

Den grundlæggende underliggende biologiske proces i ortodontisk tand bevægelse (OTM) er knogle remodeling. Udløseren til denne remodeling proces tilskrives ændringer i strukturen af parodontale ligament (PDL) såsom ekstracellulær matrix (ECM) stress, nekrose samt blodkar ødelæggelse ogdannelse 1,2,3. Andre mulige udløsere til alveolar knogle remodeling er relateret til kraft sensing af osteocytter i knoglen, samt mekanisk deformation af alveolar knoglen selv; deres rolle i OTM er dog stadig ikke fuldt ud belyst4,5.
På trods af mange undersøgelser, der har til formål at afsløre PDL's strukturfunktionsrelationer under OTM , er der endnu ikke defineret en klar funktionel mekanisme6,7. Hovedårsagen til dette er udfordringen med at hente data fra et blødt væv (PDL) placeret mellem to hårde væv (cementum og alveolar knogle). De accepterede metoder til at indsamle strukturelle oplysninger kræver normalt fiksering og sektionsopderinger, der forstyrrer og ændrer PDL-strukturen. Desuden giver de fleste af disse metoder 2D-data, der, selvom de ikke fordrejes, kun giver delvise og lokaliserede oplysninger. Da PDL ikke er ensartet i sin struktur og funktion, er en tilgang, der adresserer den intakte 3D-struktur i hele tand-PDL-knoglekomplekset, berettiget.
Dette papir vil beskrive en metode til at generere en OTM i mus og to metoder, der muliggør 3D-visualisering af kollagenfibrene i PDL uden nogen opdeling af prøven.
Murine modeller er meget udbredt til in-vivo eksperimenter inden for medicin, udviklingsbiologi, medicin levering og strukturelle undersøgelser. De kan genetisk modificeres for at fjerne eller forbedre specifikke proteiner og funktioner; de giver hurtig, repeterbar og forudsigelig udviklingsmæssig kontrol de er også nemme at billedet på grund af deres lille størrelse8. På trods af deres mange fordele anvendes musemodeller i tandforskning ikke ofte, især når kliniske manipulationer er berettiget, hovedsagelig på grund af de små tænder. Dyremodeller som rotter9,10,11, hunde12,13,grise14,15,16 og aber17 bruges oftere end mus. Med den nylige udvikling af høj opløsning billedbehandling teknikker, fordelene ved at bruge en mus model til at dechifrere de indviklede processer i OTM er talrige. Dette papir præsenterer en metode til at generere en mesial bevægelse af molar tand i underkæben med konstant kraft niveauer, der udløser knogle remodeling. De fleste OTM-eksperimenter i gnavere udføres i maxillaen, da mandiblens mobilitet og tilstedeværelsen af tungen tilføjer et andet kompleksitetsniveau. Men underkæbe har mange fordele, når 3D strukturel integritet ønskes. Det kan let dissekeres som en hel knogle; i nogle arter kan det opdeles i to hemi-mandibler gennem fiber symphysis; den er kompakt, flad og indeholder kun tænderne uden sinus rum. I modsætning hertil er maxillaen en del af kraniet og tæt forbundet med andre organer og strukturer, således er omfattende sektionsopdelte nødvendige for at dissekere alveolarbenet med de tilhørende tænder.
Ved hjælp af en in house fugtighed kammer koblet til en lastning system inde i en høj opløsning mikro-CT, der muliggør fase ekstraudstyr, vi udviklet en metode til at visualisere friske fibervæv i 3D som tidligere beskrevet9,18,19,20,21,22,23. Frisk væv scannes umiddelbart efter, at dyret er ofret uden farvning eller fiksering, hvilket reducerer vævsgenstande samt ændringer af biomekaniske egenskaber. Disse 3D-data kan bruges til distributions- og retningsanalyser af fibrene som beskrevet andetsteds19.
Den anden 3D hele væv billeddannelse metode præsenteret her er baseret på optisk clearing af mandiblen, som gør det muligt billeddannelse af PDL fibre gennem knoglen uden nogen sektion. Interessant det gør det også muligt visualisering af kollagen fibre af knoglen selv, men dette vil ikke blive diskuteret her. Generelt er der to metoder til vævsrydning. Den første er vandig-baseret clearing, hvor prøven er nedsænket i en vandig opløsning med et brydningsindeks større end 1,4 enten gennem en simpel nedsænkning, hyperhydrering eller hydrogel indlejring. Denne metode er imidlertid begrænset i graden af gennemsigtighed såvel som den strukturelle bevarelse af vævet og kræver derfor fiksering af vævet. Den anden metode, der giver meget gennemsigtige prøver og ikke kræver fiksering, er den opløsningsmiddelbaserede clearingmetode24,25. Vi genererede en modificeret opløsningsmiddelbaseret clearingmetode baseret på ethyl-3-phenylprop-2-enoate (ethylcinnamat, ECi) til mandibularprøverne. Denne metode har fordelene ved at bruge ikke-giftige fødevarer-grade clearing agent, minimal væv svind, og bevarelse af fluorescerende proteiner.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-mL BD Luer-Lok syringe</td>
			<td>BD</td>
			<td>309628</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1X phosphate buffered saline</td>
			<td>VWR Life Sciences</td>
			<td>0780-10L</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>200 proof ethanol</td>
			<td>VWR Life Sciences</td>
			<td>V1016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aluminum alloy 5019 wire</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>GF15828813</td>
			<td>0.08 mm diameter wire, length 100th, temper hard. Used as wire ligature around molar.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Avizo 9.7</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Used to analyze microCT scans</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Castroviejo Micro Needle Holders</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>12060-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Clr Plan-Apochromat 20x/1.0,CorrVIS-IR M27 85mm</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Used for second harmonic generation imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cone socket handle, single ended, hand-form</td>
			<td>G.Hartzell and son</td>
			<td>126-CSH3</td>
			<td>Handle of the inspection mirror</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EC Plan-Neofluar 5x/0.16</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>440321-9902</td>
			<td>Used for light-sheet imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Elipar DeepCure-S LED curing light</td>
			<td>3M ESPE</td>
			<td>76985</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Eppendorf safe-lock tubes, 1.5mL</td>
			<td>Eppendorf</td>
			<td>22363204</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethyl cinnamate, &#62;= 98%</td>
			<td>Sigma-aldrich</td>
			<td>W243000-1KG-K</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hypodermic Needle, 27G x 1/2&#39;&#39;</td>
			<td>BD</td>
			<td>305109</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ketathesia 100mg/ml</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>NDC:11695-0702-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>KIMWIPES delicate task wipers</td>
			<td>Kimberly-Clark</td>
			<td>21905-026 (VWR Catalog number)</td>
			<td>Purchased from VWR</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LightSheet Z.1 dual illumination microscope system</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>LightSheet Z.1/LightSheet 7</td>
			<td>Used for lightsheet imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LSM 880 NLO multi-photon microscope</td>
			<td>Zeiss</td>
			<td>LSM 880 NLO</td>
			<td>Used for two-photon imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MEGAmicro, plane, 5mm dia, SS-Thread</td>
			<td>Hahnenkratt</td>
			<td>6220</td>
			<td>Front surface inspectrio mirror</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MicroCT machine, MicroXCT-200</td>
			<td>Xradia</td>
			<td>MICRO XCT-200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mini-Colibri</td>
			<td>Fine Science Tools</td>
			<td>17000-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PermaFlo Flowable Composite</td>
			<td>Ultradent</td>
			<td>948</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Procedure platform</td>
			<td>N/A</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Custom-made from lab materials</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Routine stereo micscope M80</td>
			<td>Leica Micosystems</td>
			<td>M80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sentalloy NiTi open coil spring</td>
			<td>TOMY Inc.</td>
			<td></td>
			<td>A 0.15mm diameter closed NiTi coil with an inner coil diameter of 0.9mm delivers a force of 10g. Similar products can be purchased from Dentsply Sirona.&#160;</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>T-304 stainless steel ligature wire, 0.009&#39;&#39; diameter</td>
			<td>Orthodontics</td>
			<td>SBLW109</td>
			<td>0.009&#39;&#39;(.23mm) diameter, Soft temper</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>X-Ject E (Xylazine) 100mg/ml</td>
			<td>Henry Schein Animal Health</td>
			<td>NDC:11695-7085-1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Z100 Restorative, A2 shade</td>
			<td>3M ESPE</td>
			<td>5904A2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

3d imaging of pdl collagen fibers during orthodontic tooth movement in mandibular murine model

Ortodontisk tand bevægelse er en kompleks biologisk proces med ændret blødt og hårdt væv remodeling som følge af eksterne kræfter. For at forstå disse komplekse ombygningsprocesser er det afgørende at studere tand- og parodontale væv inden for deres 3D-kontekst og derfor minimere eventuelle sektions- og vævsgenstande. Musemodeller bruges ofte i udviklings- og strukturbiologi såvel som i biomekanik på grund af deres lille størrelse, høje stofskifte, genetik og nem håndtering. I princippet gør dette dem også fremragende modeller til tandrelaterede undersøgelser. Men en stor hindring er deres lille tandstørrelse, især molarerne. Dette papir har til formål at give en trin for trin protokol for at generere ortodontiske tand bevægelse og to metoder til 3D-billeddannelse af parodontale ligament fiberkomponenten i en mus mandibular molar. Den første præsenterede metode er baseret på en mikro-CT setup muliggør fase ekstraudstyr billeddannelse af friske kollagen væv. Den anden metode er en knoglerydningsmetode ved hjælp af ethylcinnamat, der muliggør billeddannelse gennem knoglen uden at sektionsopdele og bevarer endogen fluorescens. Kombination af denne clearingmetode med reportermus som Flk1-Cre; TdTomato gav en første af sin slags mulighed for at afbilde 3D-vaskulaturen i PDL- og alveolarbenet.

Dette papir præsenterer en metode til at producere OTM samt to metoder til 3D-billeddannelse af kollagenfibre inde i PDL uden nogen sektion. Til dyreforskningsformål, når tilpasning af tænderne ikke er nødvendig, betragtes en tandbevægelse som ortodontisk, hvis den genererer remodeling af alveolarbenet på alle rodniveauer. Konstant kraftniveau, der påføres tænder, er påkrævet for at generere en pålidelig OTM. Her bruges en aktiveret form-hukommelse NiTi spole til at generere en ensartet kraft på 10 g i hele...

Watch this Scientific Journal Video about 3D Imaging of PDL Collagen Fibers during Orthodontic Tooth Movement in Mandibular Murine Model at JoVE.com

3D Imaging of PDL Collagen Fibers during Orthodontic Tooth Movement in Mandibular Murine Model

Vi præsenterer en protokol for generering af ortodontisk tandbevægelse i mus og metoder til 3D-visualisering af kollagenfibre og blodkar af parodontal ligament uden sektionsopdelt.

3D Imaging af PDL Kollagen Fibre under ortodontisk tand bevægelse i Mandibular Murine Model

Orthodontic tooth movement is a complex biological process of altered soft and hard tissue remodeling as a result of external forces. In order to ...

Ortodontisk tandbevægelse er en kompleks biologisk proces, der involverer eksterne kræfter og ombygning af både blødt og hårdt væv. For at forstå disse processer er det afgørende at studere tanden og det parodontale væv inden for 3D-konteksten. Murine model er en god kandidat til sådanne undersøgelser på grund af dens størrelse, høje stofskifte og den enorme genetiske information, vi har.Men at skabe ortodontisk tandbevægelse hos mus er ikke let på grund af deres lille størrelse. Derudover involverer strukturelle analysemetoder normalt sektionsopdelning, hvilket forstyrrer vævets 3D-struktur og kontekst. For et ikke-ensartet væv, såsom PDL, er det af afgørende betydning at bevare 3D-strukturen og -konteksten.For at løse disse to forhindringer, giver vi en protokol til at generere mesial ortodontisk tandbevægelse af den første mandibular molar hos mus og beskrive to metoder, der muliggør 3D-visualisering af parodontale ledbånd uden at sektionsopdelt vævet. Hvis du vil placere den bedøvede mus til indsættelse af ortodontisk enhed, skal du tilslutte den øverste fortrøsning på papirclipssløjfen. Immobiliser de nederste fortænder ved hjælp af kraftkæden og åbn munden yderligere med mini-colibri mus retractor.Påfør en lille dråbe saltvand på hvert øje for at forhindre hornhindedehydrering. Dette er de værktøjer, der bruges i indføring af enheder. Skær et stykke aluminiumstråd til en centimeter i længden.Brug mikrokirurgisk nåleholder til at skubbe ledningen fra buccalsiden lingualt i det interproksimale område under kontaktpunktet mellem første og anden kindtænder. Træk ledningen fra den lingual side mod den mesiale side af molaren. Drej de frie ender af ledningen to til tre gange for at sikre.Skær et stykke nikkel titanium eller NiTi spole foråret omkring syv til ni tråde i længden. Sæt spolen mellem lavere første molar og fortænder, passere en fri ende af ledningen gennem to tråde af spolen, derefter vride begge ender af ledningen tæt for at fastgøre spolen til molaren. Fjern kraftkæden ved hjælp af en pincet.Loop to til tre tråde af spolen over fortænderne for at forankre spolen. Efterlad præcis tre aktive tråde mellem første molar og fortand. Skub truslerne ned til fortænderne gratis gingival margin.Placer et lag af flowable komposit harpiks på inderstædet kant af spolen og helbrede det med dental hærdning lys. Udskift kraftkæden efter hærdning af harpiksen. Trim overskydende ledning omkring molar for at undgå skader.Brug det samme hærdelys til at opvarme NiTi-spolen i 20 sekunder. Dette vil stramme op på spolen, færdig placering skal se sådan ud. Blødt væv på den dissekerede hemi-mandible kan fjernes med en fnugfri aftørring.Med en prøve i mellem to fingre, gnid ydersiden i cirkulær bevægelse, indtil det meste af det bløde væv er fjernet. Resten kan afskæres med en saks. Renset mandible er vist her til højre.For at montere den dissekerede hemi-mandible i prøvekammeret fra mikro CT-scanning, forme en ris korn størrelse pakning dental harpiks i en log. Placer den derefter i prøvepladsen på scenen. Placer hemi-mandiblen på kompositten.Juster positionen, indtil den første molar er centreret ved midterlinjens rille, og okklusaloverfladen er vandret. Hærd kompositten, når den er tilfreds med positioneringen. Dette er et eksempel på, at underkæbe er i korrekt position.Tag en lille kugle af pakning tandharpiks. Dens diameter skal være omkring bredden af molaren. Placer harpiksen på den okklusale overflade af den første molar.Fugt fnugfri tør med vand. Placer den dæmpede tør inde i fugtighedsbassinerne i prøvefasen. Luk prøvekammeret, og fastgør det til mikro-CT'en med skruer.Tag nu 2D-billeder, mens du sænker ambolten lodret, indtil spidsen af ambolten er omgivet af kompositten. Sluk for røntgenkilden sikkert, åbn mikro-CT-kammeret, og hærd kompositten gennem det klare plexiglasvindue. Nu er prøven korrekt monteret og kan afbildes efter behov.For at generere optisk ryddet hemi-mandible prøve, forberede følgende løsninger i 1,5 mil centrifuge rør. 4%paraformaldehyd, 50% og 70% ethanol i deioniseret vand. To rør med 100% ethanol og ethylcinnamat.Placer dissekeret hemi-mandible i 4%paraformaldehyd. Dæk røret med aluminiumsfolie og læg på en rocker på blid indstilling i seks timer ved stuetemperatur. Efter seks timer overføres prøven til 50% ethanol.Sæt prøven tilbage på vippen i 16 timer dækket af lys. Gentag det foregående trin med en prøve i 70% ethanol i 16 timer efterfulgt af 100% ethanol to gange i 16 timer hver gang. Til sidst flyttes prøven til ethylcinnamat i mindst 12 timer.Pålidelig ortodontisk bevægelse genereres af NiTi spole enhed i murine mandibular første molar. I ni uger gamle mandlige mus er det gennemsnitlige interproksimale rum 40 mikron efter syv dage. Faseforbedring mikro CT giver mulighed for visualisering af PDL.Efter tre dages mesial ortodontisk bevægelse reduceres PDL-massefylden. Bone PDL-grænsefladen er grovere på grund af udviklingen af kratere i knogleoverfladen, som er tegn på osteoklastisk aktivitet og knoglereorption. Ru overflade kan ses på alle niveauer af rødderne.Dette viser, at bevægelsen er translationel i modsætning til en deponering bevægelse. På dag syv er PDL-rummet smallere end på dag tre, og knoglen PDL-grænsen ved den distale rodoverflade er glattere, hvilket er tegn på knogle modstand som forventet, når ortodontisk tandbevægelse opstår. På grund af den lange mikro-CT-billedtid og scenens rotation er sikker montering af prøven afgørende.Ustabil prøve, hvor resulterer i slørede scanninger, hvor en silhuet kan ses omkring kronen og PDL fibrene ikke ses. Optisk rydning ved hjælp af ethylcinnamat giver en anden metode til at se PDL uden sektionsopdele. Substratet kan ses gennem ramus af en tilstrækkeligt ryddet prøve vist her til højre.Denne metode bevarer endogen fluorescens og kan bruges uden kemisk fiksering. Lightsheet mikroskopi kan bruges på ryddede prøver. Med en transgen mus kan de fluorescerende blodkarforinger observeres.Hvis knoglen ikke var korrekt ryddet, blodkar i PDL er ikke synlige som vist i panel F.This protokol beskrevet, hvordan man kan overvinde to store udfordringer i at generere og analysere ortodontiske tand bevægelse i murine mandibular molar tænder. Når den ortodontiske tandbevægelsesteknik er mestret, kan den afsluttes på 15 minutter. Denne proces er udfordrende på grund af musens tænders små dimensioner og tungens tilstedeværelse.Vi leverer dog alle de nødvendige løsninger for at overvinde disse udfordringer. Mikro-CT-billedbehandling kræver en faseforbedringsfunktion. Vi demonstrerede vores teknik ved hjælp af en bænktop mikro CT. Enhver opsætning, der kan generere faseforbedring, vil dog f.eks.ECi-clearingresultaterne afhænger af dehydreringsprocessen. Hvis prøven ikke er gennemsigtig nok, er vores forslag at øge tiden for dehydreringstrinnene. Vores clearingmetode kan også bruges på ikke-fastgjorte prøver.Det klare væv kan scannes i mikro-CT, da rydningsprocessen ikke påvirker vævets mineralindhold. Derfor giver vores metode en korrelativ tilgang til fluorescens og strukturel information for at generere en komplet 3D-analyse.

Research

JoVE Journal

Medicine

Intracranial Implantation with Subsequent 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of Murine Gliomas

Intracranial Implantation with Subsequent 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of Murine Gliomas

Intrakraniel Implantation med efterfølgende 3D In Vivo Bioluminescent Scanning af murine gliomer

The mouse glioma 261 (GL261) is recognized as an in vivo model system that recapitulates many of the features of human glioblastoma multiforme (GBM). The ...

Three-dimensional Imaging of Nociceptive Intraepidermal Nerve Fibers in Human Skin Biopsies

Tre-dimensionel Imaging af Nociceptive Intraepidermal nervefibre i Human hudbiopsier

A punch biopsy of the skin is commonly used to quantify intraepidermal nerve fiber densities (IENFD) for the diagnosis of peripheral polyneuropathy 1,2. ...

Quantitative Visualization of Leukocyte Infiltrate in a Murine Model of Fulminant Myocarditis by Light Sheet Microscopy

Kvantitativ visualisering af leukocytinfiltrat i en murin model af Fulminant Myocarditis ved lysarkmikroskopi

Light-sheet fluorescence microscopy (LSFM), in combination with chemical clearing protocols, has become the gold standard for analyzing fluorescently ...

3D Ultrasound Imaging: Fast and Cost-effective Morphometry of Musculoskeletal Tissue

3D ultralyd billedbehandling: hurtig og omkostningseffektiv morfometri bevægeapparatet væv

The developmental goal of 3D ultrasound imaging (3DUS) is to engineer a modality to perform 3D morphological ultrasound analysis of human muscles. 3DUS ...

Determining and Controlling External Power Output During Regular Handrim Wheelchair Propulsion

Bestemmelse og styring af ekstern effekt under regelmæssig handrim kørestolfremdrift

The use of a manual wheelchair is critical to 1% of the world&#39;s population. Human powered wheeled mobility research has considerably matured, which ...

Delayed Intramyocardial Delivery of Stem Cells after Ischemia Reperfusion Injury in a Murine Model

Forsinket Intramyokardie levering af stamceller efter Iskæmi Reperfusion Skade i en Murine Model

There is significant interest in the use of stem cells (SCs) for the recovery of cardiac function in individuals with myocardial injuries. Most commonly, ...

Multiphoton Intravital Imaging for Monitoring Leukocyte Recruitment during Arteriogenesis in a Murine Hindlimb Model

Multiphoton intravital billeddannelse til overvågning af leukocytrekruttering under arterogenese i en murin bagbensmodel

Arteriogenesis strongly depends on leukocyte and platelet recruitment to the perivascular space of growing collateral vessels. The standard approach for ...

3D Imaging of the Liver Extracellular Matrix in a Mouse Model of Non-Alcoholic Steatohepatitis

3D-billeddannelse af leverens ekstracellulære matrix i en musemodel af ikke-alkoholisk steatohepatitis

Non-alcoholic steatohepatitis (NASH) is the most common chronic liver disease in the United States, affecting more than 70 million Americans. NASH can ...

Analyzing Alveolar Bone Remodeling to Explore Skeletal Mechanical Biology

Using Inducible Osteoblastic Lineage-Specific Stat3 Knockout Mice to Study Alveolar Bone Remodeling During Orthodontic Tooth Movement

Comparing Alveolar and Long Bone Remodeling to Explore OTM Model Potential (Video) | JoVE

Brug af inducerbare osteoblastiske afstamningsspecifikke stat3 knockout-mus til at studere alveolær knoglemodellering under ortodontisk tandbevægelse

The alveolar bone, with a high turnover rate, is the most actively-remodeling bone in the body. Orthodontic tooth movement (OTM) is a common artificial ...

A Murine Maxillary Orthodontic Model Guide to Bone Remodeling Analysis

The Establishment of a Murine Maxillary Orthodontic Model

Author Spotlight: Insights into an Efficient Murine Maxillary Orthodontic Model Protocol

Due to the lack of reproducible protocols for establishing a murine maxillary orthodontic model, we present a reliable and reproducible protocol to ...