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

Это исследование было поддержано NIH (NIDCR R00- DE025053, PI: Naveh). Мы хотели бы поблагодарить Гарвардский центр биологической визуализации за инфраструктуру и поддержку. Все цифры генерируются с biorender.com.

Все эксперименты на животных проводились в соответствии с Руководящими принципами NIH по уходу за лабораторными животными и их использованию и руководящими принципами Комитета по институциональному уходу за животными и их использованию Гарвардского университета (Протокол No 01840).
<p cl...

<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>

Генерация OTM у мышей очень желательна из-за размера, генетики и преимуществ обработки. Использование мандиблы обеспечивает простоту обращения как с точки зрения рассечения тканей, так и с точки зрения подготовки образцов и визуализации. Здесь мы представили метод генерации OTM с трансля...

Основным биологическим процессом в ортодонтическом движении зубов (OTM) является ремоделирование кости. Триггер для этого процесса ремоделирования приписывается изменениям в структуре пародонтальной связки (PDL), таким как напряжение внеклеточного матрикса (ECM), некроз, а также разрушение кровеносных сосудов и образование1,2,3. Другие возможные триггеры для ремоделирования альвеолярной кости связаны с зондированием силы остеоцитами в кости, а также механической деформацией самой альвеолярной кости; однако их роль в ОТМ до сих пор до конца не выяснена4,5.
Несмотря на множество исследований, направленных на выявление структурно-функциональных отношений PDL при OTM, четкий функциональный механизм еще предстоит определить6,7. Основной причиной этого является проблема с получением данных о мягких тканях (PDL), расположенных между двумя твердыми тканями (цементом и альвеолярной костью). Принятые методы сбора структурной информации обычно требуют фиксации и секционирования, которые нарушают и изменяют структуру PDL. Более того, большинство из этих методов дают 2D-данные, которые даже если и не искажены, дают лишь частичную и локализованную информацию. Поскольку PDL не является однородным по своей структуре и функциям, оправдан подход, который обращается к неповрежденной 3D-структуре всего комплекса зуб-PDL-кость.
В этой статье будет описан метод генерации OTM у мышей и два метода, которые позволяют 3D-визуализацию коллагеновых волокон в PDL без какого-либо сечения образца.
Мышиные модели широко используются для экспериментов in vivo в медицине, биологии развития, доставке лекарств и структурных исследованиях. Они могут быть генетически модифицированы для устранения или усиления специфических белков и функций; они обеспечивают быстрый, воспроизводимый и предсказуемый контроль развития; они также легко изобразимы из-за их небольшого размера8. Несмотря на свои многочисленные преимущества, мышиные модели в стоматологических исследованиях используются не часто, особенно когда клинические манипуляции оправданы, в основном из-за небольших размеров зубов. Животныемодели,такие как крысы9,10,11,собаки12,13,свиньи14,15,16 и обезьяны17, используются чаще, чем мыши. С недавним развитием методов визуализации с высоким разрешением преимущества использования мышиной модели для расшифровки запутанных процессов в OTM многочисленны. В данной работе представлен метод генерации мезиального движения молярного зуба в мандибле с постоянными силовыми уровнями, которые вызывают ремоделирование кости. Большинство экспериментов OTM на грызунах проводятся в верхней челюсти, так как подвижность мандиблы и наличие языка добавляют еще один уровень сложности. Тем не менее, мандибля имеет много преимуществ, когда желательна 3D-структурная целостность. Его можно легко рассекать как целую кость; у некоторых видов он может быть разделен на две геми-мандиблы через волокнистый симфиз; он компактный, плоский и содержит только зубы без каких-либо синусовых пространств. Напротив, верхняя челюсть является частью черепа и тесно связана с другими органами и структурами, поэтому необходимо обширное сечение, чтобы рассекать альвеолярную кость с ассоциированными зубами.
Используя камеру влажности в доме, соединенную с системой загрузки внутри микро-КТ высокого разрешения, которая позволяет фазовое усиление, мы разработали метод визуализации свежих волокнистых тканей в 3D, как описаноранее 9,18,19,20,21,22,23. Свежие ткани сканируются сразу после жертвоприношения животного без какого-либо окрашивания или фиксации, что уменьшает тканевые артефакты, а также изменения биомеханических свойств. Эти 3D-данные могут быть использованы для распределения и анализа направления волокон, как описано в другом месте19.
Второй 3D-метод визуализации целых тканей, представленный здесь, основан на оптической очистке мандиблы, которая позволяет визуализировать волокна PDL через кость без какого-либо сечения. Интересно, что он также позволяет визуализировать коллагеновые волокна самой кости, однако это не будет обсуждаться здесь. В целом, существует два метода очистки тканей. Первый представляет собой очистку на водной основе, когда образец погружается в водный раствор с показателем преломления более 1,4 либо путем простого погружения, гипергидратации или встраивания гидрогеля. Однако этот метод ограничен в уровне прозрачности, а также структурной сохранности ткани и поэтому требует фиксации ткани. Вторым способом, который дает высокопрозрачные образцы и не требует фиксации, является метод очистки на основе растворителей24,25. Мы создали модифицированный метод очистки на основе растворителей на основе этил-3-фенилпропа-2-еноата (этилциннамат, ECi) для образцов нижней и нижней впальца. Этот метод имеет преимущества использования нетоксичного пищевого очищающего агента, минимального усадки тканей и сохранения флуоресцентных белков.

<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

Ортодонтическое движение зубов представляет собой сложный биологический процесс изменения ремоделирования мягких и твердых тканей в результате внешних сил. Чтобы понять эти сложные процессы ремоделирования, крайне важно изучить ткани зуба и пародонта в их 3D-контексте и, следовательно, свести к минимуму любые сечения и тканевые артефакты. Мышиные модели часто используются в биологии развития и структурной биологии, а также в биомеханике из-за их небольшого размера, высокой скорости метаболизма, генетики и простоты обращения. В принципе, это также делает их отличными моделями для стоматологических исследований. Однако основным препятствием является их небольшой размер зубов, в частности моляров. Данная работа направлена на предоставление пошагового протокола генерации ортодонтического движения зуба и двух методов 3D-визуализации фиброзного компонента пародонтальной связки мышиного моляра нижней части. Первый представленный метод основан на микро-КТ-установке, позволяющей фазовую визуализацию свежих коллагеновых тканей. Второй метод представляет собой метод очистки кости с использованием этилциннамата, который позволяет визуализировать кость без сечения и сохраняет эндогенную флуоресценцию. Сочетание этого метода очистки с репортерными мышами, такими как Flk1-Cre; TdTomato предоставил первую в своем роде возможность изобизировать 3D-сосудистую в PDL и альвеолярной кости.

В этой статье представлен метод получения OTM, а также два метода для 3D-визуализации коллагеновых волокон внутри PDL без какого-либо сечения. Для целей исследования на животных, когда выравнивание зубов не требуется, движение зуба считается ортодонтическим, если оно генерирует ремоделиро...

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

Представлен протокол генерации ортодонтического движения зубов у мышей и методы 3D визуализации коллагеновых волокон и кровеносных сосудов пародонтальной связки без сечения.

3D-визуализация коллагеновых волокон PDL во время ортодонтического движения зубов в модели нижнечелюстной мыши

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

Ортодонтическое движение зубов – это сложный биологический процесс, который включает в себя внешние силы и ремоделирование как мягких, так и твердых тканей. Чтобы понять эти процессы, важно изучить зуб и ткани пародонта в 3D-контексте. Мышиная модель является хорошим кандидатом для таких исследований из-за ее размера, высокой скорости метаболизма и обширной генетической информации, которую мы имеем.Однако создать ортодонтическое движение зубов у мышей непросто из-за их небольших размеров. Кроме того, методы структурного анализа обычно включают секционирование, которое нарушает 3D-структуру и контекст ткани. Для неоднородной ткани, такой как PDL, сохранение 3D-структуры и контекста имеет решающее значение.Чтобы устранить эти два препятствия, мы предоставляем протокол для генерации мезиального ортодонтического движения зуба первого нижнечелюстного моляра у мышей и описываем два метода, которые позволяют 3D-визуализацию периодонтальной связки без сечения ткани. Чтобы расположить анестезируемую мышь для установки ортодонтического устройства, зацепите верхний резец за петлю скрепки. Обездвижьте нижние резцы с помощью силовой цепи И откройте рот дальше с помощью мини-колибри мышиного втягивающего средства.Нанесите небольшую каплю физиологического раствора на каждый глаз, чтобы предотвратить обезвоживание роговицы. Это инструменты, используемые при установке устройства. Вырежьте кусок алюминиевой проволоки до одного сантиметра в длину.Используя микрохирургический игольчатый держатель, сдвиньте проволоку с щечной стороны на лингвально в межпроксимальную область ниже точки контакта между первым и вторым моляром. Потяните проволоку с лингвальной стороны в сторону мезевой стороны моляра. Скручивание свободных концов проволоки два-три раза для закрепления.Вырежьте кусок никелевого титана или катушки NiTi, пружинит длиной от семи до девяти нитей. Вставьте катушку между нижним первым моляром и резцем, пропустите один свободный конец проволоки через две нити катушки, затем плотно закрутите оба конца проволоки, чтобы закрепить катушку к моляру. Снимите цепь питания с помощью пинцетей.Петля двумя-тремя нитями катушки над резцем для закрепления катушки. Оставьте ровно три активные нити между первым моляром и резцей. Сдвиньте угрозы вниз к свободному от резцов краю еской кисы.Поместите слой текучих композитных смол на резцевую границу катушки и отвержите ее зубным отверждающим светом. Замените силовую цепь после отверждения смолы. Обрежьте лишнюю проволоку вокруг моляра, чтобы избежать травм.Используя тот же свет отверждения, нагрейте катушку NiTi в течение 20 секунд. Это позволит затянуть катушку, готовое размещение должно выглядеть так. Мягкие ткани на рассеченной геми-мандибуле можно удалить безворсовой салфеткой.С образцом между двумя пальцами втирайте внешнюю часть круговыми движениями, пока большая часть мягких тканей не будет удалена. Остальное можно отрезать ножницами. Очищенная мандибля показана здесь справа.Чтобы установить рассеченную геми-мандиму в камеру для образцов с помощью микроКТ, сформируйте упакованную зубную смолу размером с рисовое зерно в бревно. Затем поместите его в пробную прорезь сцены. Поместите геми-мандиму на композит.Отрегулируйте положение до тех пор, пока первый моляр не будет центрирован в канавке средней линии, а окклюзионная поверхность не будет горизонтальной. Отверждите композит, когда удовлетворены позиционированием. Это пример того, как мандибля находится в правильном положении.Возьмите небольшой шарик упаковываемой зубной смолы. Его диаметр должен быть около ширины моляра. Поместите смолу на окклюзионную поверхность первого моляра.Увлажняйте безворса протирайте водой. Поместите смочененную салфетку внутрь влагоемких бассейнов на стадии отбора проб. Закройте камеру для образцов и прикрепите ее к микро-КТ винтами.Теперь делайте 2D-снимки, опуская наковальню вертикально, пока кончик наковальни не будет окружен композитом. Безопасно выключите источник рентгеновского излучения, откройте камеру микроКТ и отвержите композит через прозрачное окно из плексигласа. Теперь образец правильно смонтирован и может быть сфотирован по мере необходимости.Для получения оптически очищенного образца гемичелибры готовят следующие растворы в центрифужных трубках по 1,5 млн. 4%параформальдегид, 50% и 70% этанол в деионизированной воде. Две пробирки со 100% этанолом и этилциннаматом.Поместите рассеченную геми-мандиблю в 4%-ный параформальдегид. Накройте трубку алюминиевой фольгой и поместите на коромысилку на щадящую установку на шесть часов при комнатной температуре. Через шесть часов перенесите образец в 50% этанол.Поместите образец обратно на коромысло в течение 16 часов, закрытых от света. Повторяйте предыдущий этап с образцом в 70% этаноле в течение 16 часов, а затем 100% этанолом дважды в течение 16 часов каждый раз. Наконец, переместите образец на этилциннамат в течение как минимум 12 часов.Надежное ортодонтическое движение генерируется устройством катушки NiTi в первом моляре нижней части мыши. У девятинедельных самцов мышей среднее межпроксимальное пространство составляет 40 микрон через семь дней. МикроКТ с фазовым усилением позволяет визуализировать PDL.После трех дней мезиального ортодонтического движения плотность PDL снижается. Интерфейс PDL кости более грубый из-за развития кратеров на поверхности кости, которые свидетельствуют об остеокластической активности и резорбции кости. Шероховатую поверхность можно увидеть на всех уровнях корней.Это показывает, что движение является поступаемым, а не опрокидывающим движением. На седьмой день пространство PDL уже, чем на третий день, а граница костной PDL на поверхности дистального корня более гладкая, что является признаком костной оппозиции, как и ожидалось, когда происходит ортодонтическое движение зуба. Из-за длительного времени микроКТ-визуализации и вращения ступени, безопасный монтаж образца имеет важное значение.Нестабильный образец, где приводит к размытому сканированию, где силуэт можно увидеть вокруг короны, а волокна PDL не видны. Оптическая очистка с использованием этилциннамата обеспечивает еще один метод просмотра PDL без секционирования. Субстрат можно увидеть через раму адекватно очищенного образца, показанного здесь справа.Этот метод, сохраняет эндогенную флуоресценцию и может быть использован без химической фиксации. Микроскопия светового листа может быть использована на очищенных образцах. У трансгенной мыши можно наблюдать флуоресцентные слизистые кровеносные сосуды.Если кость не была должным образом очищена, кровеносные сосуды в PDL не видны, как показано на панели F.В этом протоколе описано, как преодолеть две основные проблемы в генерации и анализе ортодонтического движения зубов в мышиных нижнечелюстных молярных зубах. Как только техника ортодонтического движения зубов освоена, ее можно завершить за 15 минут. Этот процесс является сложным из-за небольших размеров зубов мыши и наличия языка.Тем не менее, мы предоставляем все необходимые решения для преодоления этих проблем. Микро-компьютерная томография требует возможности фазового усиления. Мы продемонстрировали нашу технику с помощью настольная микро КТ. Однако любая установка, которая может генерировать фазовое усиление, будет делать, например, синхротрон.Результаты очистки ECi зависят от процесса обезвоживания. Если образец недостаточно прозрачен, мы предлагаем увеличить время этапов обезвоживания. Наш метод очистки может быть использован и на нефиксированных образцах.Прозрачные ткани могут быть отсканированы на микро-КТ, так как процесс очистки не влияет на минеральное содержание ткани. Поэтому наш метод обеспечивает коррелятивный подход к флуоресценции и структурной информации для создания полного 3D-анализа.

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

Внутричерепное имплантация с последующим 3D В Vivo Биолюминесцентный изображений из мышиной глиомы

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

Трехмерных изображений внутриэпидермальных ноцицептивных нервных волокон в человека биопсию кожи

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

Количественная визуализация инфильтрата лейкоцитов в мышиной модели фульминантного миокардита методом микроскопии легких листов

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 УЗИ: быстрый и экономически морфометрия костно-мышечной ткани

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

Определение и управление внешней мощностью во время регулярного движения инвалидных колясок Handrim

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

Задержка интрамиокарда Доставка стволовых клеток после травмы ишемии реперфузии в модели Murine

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

Многофотонная прижизненная визуализация для мониторинга рекрутирования лейкоцитов во время артериогенеза на модели задних конечностей мышей

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-визуализация внеклеточного матрикса печени на мышиной модели неалкогольного стеатогепатита

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

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

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 ...