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

Denna studie stöddes av NIH (NIDCR R00- DE025053, PI:Naveh). Vi vill tacka Harvard Center for Biological Imaging för infrastruktur och support. Alla siffror genereras med biorender.com.

Alla djurförsök utfördes i enlighet med NIH:s riktlinjer för vård och användning av laboratoriedjur och riktlinjer från Harvard University Institutional Animal Care and Use Committee (protokoll nr 01840).
1. Tandreglering av ortodontiska
<ol><li>För att generera en mussäng, använd en platt plastplattform med ett kilformat, 45° vinklat nackstöd. Nackstödet kan genereras genom att skära en plastlåda.<ol>
<li>Lyft plattformens huvudände för att generera en cirka 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>

Att generera OTM hos möss är mycket önskvärt på grund av storlek, genetik och hanteringsfördelar. Att använda underdiblen ger en enkel hantering både när det gäller vävnadsav dissekering samt provberedning och avbildning. Här presenterade vi en metod för att generera OTM med translationell rörelse av tanden inuti benet inom 7 dagar efter OTM. Med hjälp av detta protokoll kan tandrörelsens totala varaktighet förlängas, eftersom den aktiverade spolen ger en konstant kraftnivå för rörelse på upp till c...

Den grundläggande underliggande biologiska processen i tandreglering tand rörelse (OTM) är ben ombyggnad. Utlösaren för denna ombyggnadsprocess tillskrivs förändringar i strukturen hos parodontala ligament (PDL) såsom extracellulär matris (ECM) stress, nekros samt blodkärl förstörelse och bildandet1,2,3. Andra möjliga utlösare för alveolär benombyggnad är relaterade till kraftavkänning av osteocyter i benet, liksom mekanisk deformation av själva alveolära benet; men deras roll i OTM är fortfarande inte helt klarlagd4,5.
Trots många studier som syftar till att avslöja struktur-funktion relationer av PDL under OTM, en tydlig funktionell mekanism är ännu inte definierad6,7. Den främsta orsaken till detta är utmaningen att hämta data från en mjukvävnad (PDL) som ligger mellan två hårda vävnader (cementum och alveolar ben). De accepterade metoderna för att samla in strukturell information kräver vanligtvis fixering och sektionering som stör och ändrar PDL-strukturen. Dessutom ger de flesta av dessa metoder 2D-data som även om de inte förvrängs, bara ger partiell och lokaliserad information. Eftersom PDL inte är enhetlig i sin struktur och funktion, är ett tillvägagångssätt som adresserar den intakta 3D-strukturen hos hela tand-PDL-benkomplexet motiverat.
Detta papper kommer att beskriva en metod för att generera en OTM hos möss och två metoder som möjliggör 3D-visualisering av kollagenfibrerna i PDL utan någon sektionering av provet.
Murinmodeller används ofta för in vivo-experiment inom medicin, utvecklingsbiologi, läkemedelsleverans och strukturella studier. De kan modifieras genetiskt för att eliminera eller förbättra specifika proteiner och funktion. De ger snabb, repeterbar och förutsägbar utvecklingsstyrning. de är också lätta att avbilda på grund av deras lilla storlek8. Trots sina många fördelar används musmodeller i tandforskning inte ofta, särskilt när kliniska manipuleringar är motiverade, främst på grund av de små tänderna. Djurmodeller som råttor9,10,11,hundar12,13,grisar14,15,16 ochapor 17 används oftare än möss. Med den senaste utvecklingen av högupplösta bildtekniker är fördelarna med att använda en musmodell för att dechiffrera de invecklade processerna i OTM många. Detta papper presenterar en metod för att generera en mesial rörelse av molar tand i underdible med konstant kraft nivåer som utlöser ben ombyggnad. De flesta AV OTM-experimenten hos gnagare görs i maxillan, eftersom underkäkens rörlighet och närvaron av tungan lägger till en annan komplexitetsnivå. Underdiblen har dock många fördelar när 3D strukturell integritet önskas. Det kan lätt dissekeras som ett helt ben; i vissa arter kan det delas in i två hemi-mandibles genom fibrös symphysis; den är kompakt, platt och innehåller endast tänderna utan sinusutrymmen. Däremot är maxillan en del av skallen och nära besläktade med andra organ och strukturer, vilket innebär att omfattande sektionering behövs för att dissekera det alveolära benet med tillhörande tänder.
Med hjälp av en in house fuktighetskammare i kombination med ett lastningssystem inuti en högupplöst mikro-CT som möjliggör fasförbättring, utvecklade vi en metod för att visualisera färska fibrösa vävnader i 3D som tidigarebeskrivits 9,18,19,20,21,22,23. Färska vävnader skannas omedelbart efter att djuret offras utan färgning eller fixering, vilket minskar vävnadsartefakter samt förändringar av biomekaniska egenskaper. Dessa 3D-data kan användas för distributions- och riktningsanalyser av fibrerna enligt beskrivningen på annat håll19.
Den andra 3D-metoden för helvävnadsavbildning som presenteras här är baserad på optisk rensning av underdiblen som möjliggör avbildning av PDL-fibrerna genom benet utan någon sektionering. Intressant nog möjliggör det också visualisering av själva benets kollagenfibrer, men detta kommer inte att diskuteras här. I allmänhet finns det två metoder för vävnadsrensning. Den första är vattenbaserad röjning där provet är nedsänkt i en vattenlösning med ett brytningsindex som är större än 1,4 antingen genom en enkel nedsänkning, hyperhydrering eller hydrogelinbäddning. Denna metod är dock begränsad i graden av öppenhet samt det strukturella bevarandet av vävnaden och kräver därför fixering av vävnaden. Den andra metoden som ger mycket transparenta prover och inte kräver fixering är den lösningsmedelsbaserade clearingmetoden24,25. Vi genererade en modifierad lösningsmedelsbaserad clearingmetod baserad på etyl-3-fenylprop-2-enoat (etylcinnamat, ECi) för mandibularproverna. Denna metod har fördelarna med att använda giftfritt livsmedelskvalitets clearingmedel, minimal vävnadskrymp och bevarande av fluorescerande 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

Tandreglering tandrörelse är en komplex biologisk process av förändrad mjuk och hård vävnadsrenovering som ett resultat av yttre krafter. För att förstå dessa komplexa ombyggnadsprocesser är det viktigt att studera tand- och parodontala vävnader i deras 3D-sammanhang och därför minimera eventuella sektionerings- och vävnadsföremål. Musmodeller används ofta i utvecklings- och strukturbiologi, liksom i biomekanik på grund av deras lilla storlek, höga ämnesomsättning, genetik och enkel hantering. I princip gör detta dem också utmärkta modeller för tandrelaterade studier. Ett stort hinder är dock deras lilla tandstorlek, molarerna i synnerhet. Detta papper syftar till att tillhandahålla ett steg för steg protokoll för att generera tandreglering tandrörelse och två metoder för 3D imaging av parodontala ligament fibrös komponenten i en mus mandibular molar. Den första metoden som presenteras är baserad på en mikro-CT-installation som möjliggör fasförstoring av färska kollagenvävnader. Den andra metoden är en benrensningsmetod med etylcinnamat som möjliggör avbildning genom benet utan att dela upp och bevarar endogen fluorescens. Kombinera denna clearingmetod med reportermöss som Flk1-Cre; TdTomato gav en första av sitt slag möjlighet att avbilda 3D vaskulaturen i PDL och alveolar ben.

Detta dokument presenterar en metod för att producera OTM samt två metoder för 3D-avbildning av kollagenfibrer inuti PDL utan någon sektionering. För djurforskningsändamål, när anpassning av tänderna inte är nödvändig, anses en tandrörelse tandreglering tandreglering om den genererar ombyggnad av det alveolära benet på alla rotnivåer. Konstant kraftnivå som appliceras på tänder krävs för att generera en pålitlig OTM. Här används en aktiverad formminne NiTi-spole för att generera en konsekvent kra...

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 presenterar ett protokoll för att generera tandreglering tand rörlighet hos möss och metoder för 3D visualisering av kollagen fibrer och blodkärl av parodontala ligament utan sektionering.

3D-avbildning av PDL kollagenfibrer under tandreglering av tanddont i mandibular murinmodell

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

Tandreglering är en komplex biologisk process som involverar yttre krafter och ombyggnad av både mjuka och hårda vävnader. För att förstå dessa processer är det viktigt att studera tanden och parodontala vävnaderna inom 3D-sammanhang. Murine-modellen är en bra kandidat för sådana studier på grund av dess storlek, höga ämnesomsättning och den stora genetiska information vi har.Att skapa tandregleringstandrörelse hos möss är dock inte lätt på grund av deras lilla storlek. Dessutom innebär strukturella analysmetoder vanligtvis sektionering, vilket stör 3D-strukturen och vävnadens sammanhang. För en icke-enhetlig vävnad, såsom PDL, är bevarandet av 3D-strukturen och sammanhanget av avgörande betydelse.För att ta itu med dessa två hinder tillhandahåller vi ett protokoll för att generera mesial tandreglering av den första mandibular molar hos möss och beskriva två metoder som möjliggör 3D visualisering av parodontala ligament utan att dela vävnaden. Om du vill placera den sövd musen för tandreglering av ortodontiska enheter hakar du fast den övre snedställningarn på gemslingan. Immobilisera de nedre snedställningarna med hjälp av kraftkedjan Och öppna munnen ytterligare med mini-colibri musupprullningsdon.Applicera en liten droppe saltlösning på varje öga för att förhindra hornhinnans uttorkning. Det här är verktygen som används vid enhetsinsättning. Klipp en bit aluminiumtråd till en centimeter lång.Använd mikrokirurgisk nålhållare, skjut tråden från buccalsidan lingualt i det interproximala området under kontaktpunkten mellan första och andra molarer. Dra tråden från den linguella sidan mot molarens mesialsida. Vrid trådens fria ändar två till tre gånger för att säkra.Skär en bit nickeltitan eller NiTi-spolefjäder runt sju till nio trådar i längd. Sätt in spolen mellan nedre första molar och framtand, passera en fri ände av tråden genom två trådar av spolen och vrid sedan båda ändarna av tråden tätt för att fixa spolen till molaren. Ta bort strömkedjan med ett par pincett.Slinga två till tre trådar av spolen över snedställningarna för att förankra spolen. Lämna exakt tre aktiva trådar mellan första molaren och framtänden. Skjut hoten ner till den framtandsfria gingivalmarginalen.Placera ett lager av flödesbart kompositharts på spolens snittkant och härda det med tandhärdande ljus. Byt ut kraftkedjan efter härdning av hartset. Trimma överflödig tråd runt molaren för att undvika skador.Använd samma härdningslampa, värm upp NiTi-spolen i 20 sekunder. Detta kommer att strama upp spolen, färdig placering ska se ut så här. Mjukvävnad på den dissekerade hemi-mandible kan avlägsnas med en luddfri torka.Med ett prov mellan två fingrar, gnugga utsidan i cirkulär rörelse tills det mesta av mjukvävnaden avlägsnas. Resten kan skäras av med en sax. Rengjord underdible visas här till höger.Om du vill montera den dissekerade hemi-mandiblen i provkammaren från mikro-CT-skanning, forma ett riskornstort förpackningsbart tandharts i en stock. Placera den sedan i scenens provplats. Placera hemimandiblen på kompositen.Justera positionen tills den första molaren är centrerad vid mittlinjen och ocklusalytan är horisontell. Härda kompositen när den är nöjd med positionering. Detta är ett exempel på underdiblen i rätt position.Ta en liten boll av packbart tandharts. Dess diameter ska vara runt molarens bredd. Placera hartset på den ocklusala ytan på den första molaren.Fukta luddfri torka med vatten. Placera den dämpade våtservetten inuti fuktpoolerna i provstadiet. Stäng provkammaren och fäst den på mikrodratr med skruvar.Ta nu 2D-bilder medan du sänker städet vertikalt tills städspetsen är omgiven av kompositen. Stäng av röntgenkällan på ett säkert sätt, öppna mikro-CT-kammaren och härda kompositen genom det klara plexiglasfönstret. Nu är exemplet korrekt monterat och kan avbildas efter behov.För att generera optiskt rensat hemi-mandible prov, förbered följande lösningar i 1,5 mil centrifugeringsrör. 4%paraformaldehyd, 50%och 70%etanol i avjoniserat vatten. Två rör med 100% etanol och etylcinnamat.Placera dissekerad hemi-mandible i 4%paraformaldehyd. Täck röret med aluminiumfolie och placera på en vipp på skonsam inställning i sex timmar vid rumstemperatur. Efter sex timmar överför du provet till 50 % etanol.Placera provet på vippen igen i 16 timmar täckt av ljus. Upprepa föregående steg med ett prov i 70% etanol i 16 timmar följt av 100% etanol två gånger i 16 timmar varje gång. Flytta slutligen provet till etylcinnamat i minst 12 timmar.Tillförlitlig tandregleringsrörelse genereras av NiTi-spoleenheten i murinmandibular första molar. I nio veckor gamla hanmöss är det genomsnittliga interproximala utrymmet 40 mikron efter sju dagar. Fasförstoring mikro CT möjliggör visualisering av PDL.Efter tre dagar av mesial tandregleringstjänster rörlighet, PDL densitet reduceras. Ben PDL gränssnittet är grövre på grund av utvecklingen av kratrar i ben ytan, som är vägledande för osteoclastic verksamhet och ben resorption. Grov yta kan ses på alla nivåer av rötterna.Detta visar att rörelsen är translationell i motsats till en tippningsrörelse. Dag sju är PDL-utrymmet smalare än dag tre och ben PDL-gränsen vid den distala rotytan är jämnare vilket är tecken på benopposition som förväntat när tandreglering sker. På grund av den långa mikro-CT-avbildningstiden och scenens rotation är säker montering av provet avgörande.Instabilt prov där resulterar i suddiga skanningar där en silhuett kan ses runt kronan och PDL-fibrerna inte ses. Optisk rensning med etylcinnamat ger en annan metod för att visa PDL utan att dela upp. Substratet kan ses genom ramus av ett tillräckligt rensat prov som visas här till höger.Denna metod bevarar endogen fluorescens och kan användas utan kemisk fixering. Ljusbladsmikroskopi kan användas på rensade prover. Med en transgen mus kan fluorescerande blodkärlsfoder observeras.Om benet inte rensades ordentligt, är blodkärlen i PDL inte synliga som visas i panel F.Detta protokoll beskrev hur man kan övervinna två stora utmaningar i att generera och analysera tandreglering tandrörelse i murin mandibular molar tänder. När tandregleringstekniken är behärskad kan den slutföras på 15 minuter. Denna process är utmanande på grund av muständens små dimensioner och tungan.Vi tillhandahåller dock alla nödvändiga lösningar för att övervinna dessa utmaningar. Mikro-CT-avbildningen kräver en fasförbättringsförmåga. Vi demonstrerade vår teknik med hjälp av en bänkskiva micro CT. Alla inställningar som kan generera fasförbättringar kommer dock att göra till exempel en synkrotron.ECi-clearingresultaten beror på uttorkningsprocessen. Om provet inte är tillräckligt transparent är vårt förslag att öka tiden för uttorkningsstegen. Vår clearingmetod kan också användas på ofixerade prover.De klara vävnaderna kan skannas i mikro-CT eftersom röjningsprocessen inte påverkar mineralinnehållet i vävnaden. Därför ger vår metod ett korrelativt tillvägagångssätt för fluorescens och strukturell information för att generera en komplett 3D-analys.

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 Implantation med efterföljande 3D In Vivo Bioluminescent Imaging av murina Gliom

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

Tredimensionell avbildning av Nociceptiva Intraepidermal nervfibrer i human hud Biopsier

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 murinmodell av Fulminant-myokardit genom ljusarkmikroskopi

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 ultraljud: snabb och kostnadseffektiv morfometri muskuloskeletala vävnad

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

Bestämma och kontrollera extern uteffekt under vanlig handrimrullstolsframdrivning

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

Fördröjd Intramyokardiell leverans av stamceller efter Ischemia Reperfusion Skada 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

Multifotonintravital avbildning för övervakning av leukocytrekrytering under arteriogenes i en murin bakbensmodell

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 leverns extracellulära matris i en musmodell av alkoholfri steatohepatit

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

Användning av inducerbara osteoblastiska härstamningsspecifika Stat3 knockout-möss för att studera alveolär benremodellering under ortodontisk tandrörelse

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 ...