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 studien ble støttet av NIH (NIDCR R00- DE025053, PI:Naveh). Vi vil takke Harvard Center for Biological Imaging for infrastruktur og støtte. Alle tall genereres med biorender.com.

Alle dyreforsøk ble utført i samsvar med NIHs retningslinjer for pleie og bruk av forsøksdyr og retningslinjer fra Harvard University Institutional Animal Care and Use Committee (protokoll nr. 01840).
1. Kjeveortopedisk tannbevegelse
<ol><li>For å generere en museseng, bruk en flat plastplattform med en kileformet, 45 ° vinklet nakkestøtte. Nakkestøtten kan genereres ved å kutte en plastboks.<ol>
<li>Løft hodeenden av plattformen for å generere en omtrent 30° vinkel mellom hodest?...

<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 av OTM hos mus er svært ønsket på grunn av størrelse, genetikk og håndteringsfordeler. Bruk av mandibelen gir en enkel håndtering både når det gjelder vevs disseksjon samt prøvepreparering og avbildning. Her presenterte vi en metode for å generere OTM med translasjonell bevegelse av tannen inne i beinet innen 7 dager etter OTM. Ved hjelp av denne protokollen kan den totale varigheten av tannbevegelsen forlenges, siden den aktiverte spolen gir et konstant kraftnivå for bevegelse på opptil ca. 1 mm. ...

Den grunnleggende underliggende biologiske prosessen i kjeveortopedisk tannbevegelse (OTM) er beinoppussing. Utløseren for denne ombyggingsprosessen tilskrives endringer i strukturen av periodontal ligament (PDL) som ekstracellulær matrise (ECM) stress, nekrose samt blodkar ødeleggelse ogformasjon 1,2,3. Andre mulige utløsere for alveolar bein ombygging er relatert til kraft sensing av osteocytter i beinet, samt mekanisk deformasjon av alveolarbenet selv; men deres rolle i OTM er fortsatt ikke fullt belyst4,5.
Til tross for mange studier som tar sikte på å avsløre strukturfunksjonsrelasjoner av PDL under OTM, er en klar funksjonell mekanisme ennå ikke definert6,7. Hovedårsaken til dette er utfordringen med å hente data om et bløtvev (PDL) som ligger mellom to harde vev (sementum og alveolarben). De aksepterte metodene for å samle inn strukturell informasjon krever vanligvis fiksering og seksjonering som forstyrrer og endrer PDL-strukturen. Videre gir de fleste av disse metodene 2D-data som selv om de ikke er forvrengt, bare gir delvis og lokalisert informasjon. Siden PDL ikke er ensartet i sin struktur og funksjon, er en tilnærming som adresserer den intakte 3D-strukturen til hele tann-PDL-beinkomplekset berettiget.
Dette dokumentet vil beskrive en metode for å generere en OTM hos mus og to metoder som muliggjør 3D-visualisering av kollagenfibrene i PDL uten noen seksjonering av prøven.
Murine-modeller er mye brukt til in-vivo-eksperimenter innen medisin, utviklingsbiologi, legemiddellevering og strukturelle studier. De kan genetisk modifiseres for å eliminere eller forbedre spesifikke proteiner og funksjon; de gir rask, repeterbar og forutsigbar utviklingskontroll; de er også enkle å bilde på grunn av sin lille størrelse8. Til tross for deres mange fordeler, brukes musemodeller i tannforskning ikke ofte, spesielt når kliniske manipulasjoner er berettiget, hovedsakelig på grunn av de små tennene. Dyremodeller som rotter9,10,11, hunder12,13, griser14,15,16 og aper17 brukes oftere enn mus. Med den nylige utviklingen av høyoppløselige bildeteknikker er fordelene ved å bruke en musemodell for å dechiffrere de innviklede prosessene i OTM mange. Dette papiret presenterer en metode for å generere en flerårig bevegelse av molartannen i mandibelen med konstante kraftnivåer som utløser beinoppussing. De fleste OTM-forsøkene hos gnagere gjøres i maxilla, siden mobiliteten til mandibelen og tilstedeværelsen av tungen gir et annet kompleksitetsnivå. Mandibelen har imidlertid mange fordeler når 3D strukturell integritet er ønsket. Det kan lett dissekeres som et helt bein; i noen arter kan den deles inn i to hemi-mandibler gjennom den fibrøse symfysen; den er kompakt, flat og inneholder bare tennene uten bihuleplasser. I motsetning er maxilla en del av skallen og nært knyttet til andre organer og strukturer, og dermed er det nødvendig med omfattende seksjonering for å dissekere alveolarbenet med de tilknyttede tennene.
Ved hjelp av et i huset fuktighetskammer koblet til et lastesystem inne i en høyoppløselig mikro-CT som muliggjør faseforbedring, utviklet vi en metode for å visualisere friske fibrøse vev i 3D som tidligere beskrevet9,18,19,20,21,22,23. Friskt vev skannes umiddelbart etter at dyret er ofret uten farging eller fiksering, noe som reduserer vevsgjenstander samt endringer av biomekaniske egenskaper. Disse 3D-dataene kan brukes til distribusjon og retningsanalyser av fibrene som beskrevet andre steder19.
Den andre 3D-metoden for avbildning av hele vevet som presenteres her, er basert på optisk rydding av mandibelen som muliggjør avbildning av PDL-fibrene gjennom beinet uten seksjonering. Interessant er det også mulig å visualisere kollagenfibrene i selve beinet, men dette vil ikke bli diskutert her. Generelt er det to metoder for vevsrydding. Den første er vandig basert rydding der prøven er nedsenket i en vandig løsning med en brytningsindeks større enn 1,4 enten gjennom en enkel nedsenking, hyperhydrering eller hydrogelinnstøtning. Denne metoden er imidlertid begrenset i nivået av gjennomsiktighet samt strukturell bevaring av vevet og krever derfor fiksering av vevet. Den andre metoden som gir svært gjennomsiktige prøver og ikke krever fiksering, er den løsningsmiddelbaserte avregningsmetoden24,25. Vi genererte en modifisert løsningsmiddelbasert clearingmetode basert på etyl-3-fenylprop-2-enoate (etylcinnamat, ECi) for mandibulære prøver. Denne metoden har fordelene ved å bruke ikke-giftig mat-grade clearing agent, minimal vev krymping, og bevaring av 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

Kjeveortopedisk tannbevegelse er en kompleks biologisk prosess med endret myk og hard vevsoppussing som følge av ytre krefter. For å forstå disse komplekse ombyggingsprosessene er det viktig å studere tann- og periodontalvevet i 3D-konteksten og derfor minimere eventuelle seksjonerings- og vevsgjenstander. Musemodeller brukes ofte i utviklings- og strukturbiologi, så vel som i biomekanikk på grunn av deres lille størrelse, høye metabolske rate, genetikk og enkel håndtering. I prinsippet gjør dette dem også gode modeller for tannrelaterte studier. Imidlertid er en stor hindring deres lille tannstørrelse, spesielt molarene. Dette papiret er rettet mot å gi en trinnvis protokoll for å generere kjeveortopedisk tannbevegelse og to metoder for 3D-avbildning av den periodontale ligamentfibrøse komponenten av en mus mandibulær molar. Den første metoden som presenteres er basert på et mikro-CT-oppsett som muliggjør faseforbedringsavbildning av fersk kollagenvev. Den andre metoden er en beinryddingsmetode ved hjelp av etylcinnamat som gjør det mulig å avbildning gjennom beinet uten seksjonering og bevarer endogen fluorescens. Kombinerer denne clearingmetoden med reportermus som Flk1-Cre; TdTomato ga en første av sitt slag mulighet til å avbilde 3D-vaskulaturen i PDL- og alveolarbenet.

Dette papiret presenterer en metode for å produsere OTM samt to metoder for 3D-avbildning av kollagenfibre inne i PDL uten seksjonering. For dyreforskningsformål, når justering av tennene ikke er nødvendig, anses en tannbevegelse som kjeveortopedisk hvis det genererer ombygging av alveolarbenet på alle rotnivåer. Konstant kraftnivå påført på tennene er nødvendig for å generere en pålitelig OTM. Her brukes en aktivert formminne NiTi-spole til å generere en konsistent kraft på 10 g gjennom eksperimentell tid...

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 presenterer en protokoll for å generere kjeveortopedisk tannbevegelse hos mus og metoder for 3D-visualisering av kollagenfibrene og blodkarene i periodontal ligament uten seksjonering.

3D-avbildning av PDL kollagenfibre under kjeveortopedisk tannbevegelse i mandibulær murinemodell

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

Kjeveortopedisk tannbevegelse er en kompleks biologisk prosess som involverer eksterne krefter og ombygging av både mykt og hardt vev. For å forstå disse prosessene er det viktig å studere tannen og periodontalvevet i 3D-konteksten. Murine modell er en god kandidat for slike studier på grunn av sin størrelse, høy metabolske rate og den enorme genetiske informasjonen vi har.Å skape kjeveortopedisk tannbevegelse hos mus er imidlertid ikke lett på grunn av deres lille størrelse. I tillegg innebærer strukturelle analysemetoder vanligvis seksjonering, noe som forstyrrer 3D-strukturen og konteksten til vevet. For et ikke-ensartet vev, for eksempel PDL, er det viktig å bevare 3D-strukturen og konteksten.For å løse disse to hindringene, gir vi en protokoll for å generere mesial kjeveortopedisk tannbevegelse av den første mandibulære molaren hos mus og beskrive to metoder som muliggjør 3D-visualisering av periodontal ligament uten å seksjonere vevet. Hvis du vil plassere den bedøvede musen for innsetting av kjeveortopediske enheter, hekter du det øverste snittet på bindersløkken. Immobiliser de nedre snittene ved hjelp av strømkjeden Og åpne munnen ytterligere med mini-colibri mus retractor.Påfør en liten dråpe saltvann på hvert øye for å forhindre hornhinnen dehydrering. Dette er verktøyene som brukes ved innsetting av enheter. Klipp et stykke aluminiumstråd til en centimeter i lengden.Bruk mikrokirurgisk nåleholder til å skyve ledningen fra bukkal side lingualt i det interproksimale området under kontaktpunktet mellom første og andre molarer. Trekk ledningen fra den linguale siden mot den flerårige siden av molaren. Vri de frie endene av ledningen to til tre ganger for å feste.Klipp et stykke nikkel titan eller NiTi spolefjær rundt syv til ni tråder i lengden. Sett spolen mellom nedre første molar og snitt, pass en fri ende av ledningen gjennom to tråder av spolen, vri deretter begge ender av ledningen tett for å feste spolen til molaren. Fjern strømkjeden ved hjelp av et par pinsett.Sløyfe to til tre tråder av spolen over snittet for å forankre spolen. La nøyaktig tre aktive tråder mellom første molar og snittet. Skyv truslene ned til snittfri gingivalmargin.Plasser et lag med flytende komposittharpiks på spolens snittkant og herd det med tannherdende lys. Skift ut strømkjeden etter herding av harpiksen. Trim overflødig ledning rundt molaren for å unngå skader.Bruk samme herdelys, varm opp NiTi-spolen i 20 sekunder. Dette vil stramme opp spolen, ferdig plassering skal se slik ut. Bløtvev på den dissekerte hemi-mandibelen kan fjernes med en lofri klut.Med en prøve mellom to fingre, gni utsiden i sirkulær bevegelse til det meste av bløtvevet er fjernet. Resten kan kuttes av ved hjelp av en saks. Rengjort mandibel vises her til høyre.For å montere den dissekerte hemi-mandibelen i prøvekammeret fra micro CT-skanning, form en riskornstørrelse pakkbar tannharpiks i en logg. Plasser den deretter i prøvesporet på scenen. Plasser hemi-mandibelen på kompositten.Juster posisjonen til den første molaren er sentrert ved midtlinjesporet og okklusaloverflaten er horisontal. Herd kompositten når du er fornøyd med plasseringen. Dette er et eksempel på mandibelen i riktig posisjon.Ta en liten ball med pakkbar tannharpiks. Diameteren skal være rundt bredden på molaren. Plasser harpiksen på okklusaloverflaten til den første molaren.Fukt lofri klut med vann. Plasser den fuktede kluten inne i fuktighetsbassengene i prøvetrinnet. Lukk prøvekammeret og fest det til mikro-CT med skruer.Ta nå 2D-bilder mens du senker ambolten vertikalt til spissen av ambolten er omgitt av kompositten. Slå av røntgenkilden på en sikker måte, åpne mikro-CT-kammeret og herd kompositten gjennom det klare plexiglassvinduet. Nå er prøven riktig montert og kan avbildes etter behov.For å generere optisk ryddet hemi-mandibel prøve, lag følgende løsninger i 1,5 mil sentrifugerør. 4% paraformaldehyd, 50% og 70% etanol i deionisert vann. To rør med 100% etanol og etylcinnamat.Plasser dissekert hemi-mandibel i 4% paraformaldehyd. Dekk røret med aluminiumsfolie og legg på en rocker på skånsom innstilling i seks timer ved romtemperatur. Etter seks timer overfører du prøven til 50 % etanol.Sett prøven tilbake på vippen i 16 timer dekket av lys. Gjenta det forrige trinnet med en prøve på 70 % etanol i 16 timer etterfulgt av 100 % etanol to ganger i 16 timer hver gang. Til slutt flytte prøven til etylcinnamate i minst 12 timer.Pålitelig kjeveortopedisk bevegelse genereres av NiTi-spoleenheten i murin mandibulær første molar. I ni uker gamle hannmus er det gjennomsnittlige interproksimale rommet 40 mikron etter syv dager. Faseforbedring micro CT tillater visualisering av PDL.Etter tre dager med mesial kjeveortopedisk bevegelse reduseres PDL-tettheten. Benet PDL-grensesnittet er grovere på grunn av utviklingen av kratere i beinoverflaten, som indikerer osteoklastisk aktivitet og benreorpsjon. Grov overflate kan ses på alle nivåer av røttene.Dette viser at bevegelsen er translasjonell i motsetning til en tippebevegelse. På dag syv er PDL-rommet smalere enn på dag tre, og bein-PDL-grensen på den distale rotoverflaten er jevnere som er tegn på beinmotstand som forventet når kjeveortopedisk tannbevegelse oppstår. På grunn av den lange mikro-CT-bildetiden og rotasjonen av scenen, er sikker montering av prøven viktig.Ustabil prøve der resulterer i uklare skanninger der en silhuett kan ses rundt kronen og PDL-fibrene ikke blir sett. Optisk rydding ved hjelp av etylcinnamat gir en annen metode for å se PDL uten seksjonering. Substratet kan ses gjennom ramus av en tilstrekkelig ryddet prøve vist her til høyre.Denne metoden bevarer endogen fluorescens og kan brukes uten kjemisk fiksering. Lysarkmikroskopi kan brukes på klare prøver. Med en transgen mus kan fluorescerende blodkarforinger observeres.Hvis beinet ikke ble riktig ryddet, blodårene i PDL er ikke synlige som vist i panel F.Denne protokollen beskrev hvordan å overvinne to store utfordringer i å generere og analysere kjeveortopedisk tannbevegelse i murine mandibular molar tenner. Når den kjeveortopediske tannbevegelsesteknikken er mestret, kan den fullføres på 15 minutter. Denne prosessen er utfordrende på grunn av de små dimensjonene til musetennene og tilstedeværelsen av tungen.Vi tilbyr imidlertid alle nødvendige løsninger for å overvinne disse utfordringene. Mikro-CT-avbildningen krever en faseforbedringsfunksjon. Vi demonstrerte teknikken vår ved hjelp av en stasjonær mikro-CT. Alle oppsett som kan generere faseforbedring, vil imidlertid gjøre for eksempel et synkrotron.ECi-avregningsresultatene avhenger av dehydreringsprosessen. Hvis prøven ikke er gjennomsiktig nok, er vårt forslag å øke tiden for dehydreringstrinnene. Vår avregningsmetode kan også brukes på uløste prøver.Det klare vevet kan skannes i mikro-CT siden clearingprosessen ikke påvirker mineralinnholdet i vevet. Derfor gir vår metode en korrelativ tilnærming for fluorescens og strukturell informasjon for å generere en komplett 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

Intrakraniell Implantasjon med påfølgende 3D In Vivo Bioluminescent Imaging of murine Hjernesvulst

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

Tredimensjonal Imaging av nociseptive Intraepidermal nervefibrene i menneskelig hud Biopsi

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 av leukocytinfiltrat i en murin modell av Fulminant myokarditt 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 Imaging: rask og kostnadseffektiv Morphometry av muskel vev

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

Bestemme og kontrollere ekstern utgangseffekt under vanlig handrim rullestol fremdrift

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 intramyokarell levering av stamceller etter iskemi reperfusjonsskade i en Murine-modell

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

Multifoton intravital avbildning for overvåking av leukocyttrekruttering under arteriogenese i en murine baklemmodell

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-avbildning av leverens ekstracellulære matriks i en musemodell av ikke-alkoholisk steatohepatitt

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

Bruk av induserbare osteoblastiske avstamningsspesifikke Stat3 Knockout-mus for å studere alveolær beinremodellering under kjeveortopedisk tannbevegelse

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 ...