Summary
Her præsenterer vi en protokol til lokalt inducere apikale parodontitis i mus. Vi viser, hvordan man bore et hul i musens tand og udsætte sin Pulp, for at forårsage lokal inflammation. Analysemetoder til at undersøge karakteren af denne inflammation, såsom mikro-CT og histologi, er også påvist.
Abstract
De mekanismer, der er involveret i lokale induceret inflammation kan undersøgt ved hjælp af flere tilgængelige dyremodeller. En af disse er induktion af apikale parodontitis (AP). Apical parodontitis er en fælles patologi af en inflammatorisk natur i Periodontal væv omkring tandroden. For bedre at forstå arten og mekanismen af denne patologi er det fordelagtigt at udføre proceduren i mus. Induktion af denne odontogenic inflammation opnås ved boring i muse tanden, indtil tandkødet er eksponeret. Dernæst forbliver tandkødet udsat for at være forurenet af den naturlige orale flora over tid, hvilket forårsager apisk periodontitis. Efter denne tidsperiode, dyret er ofret, og tanden og kæbeknoglen kan analyseres på forskellige måder. Typiske analyser omfatter mikroct-billeddannelse (til vurdering af knogleresorption), histologisk farvning, immunhistokemi og RNA-ekspression. Denne protokol er nyttig for forskning inden for mund biologi til bedre at forstå denne inflammatoriske proces i en in vivo eksperimentel indstilling med ensartede betingelser. Proceduren kræver en omhyggelig håndtering af musene og den isolerede kæbe, og en visuel demonstration af teknikken er nyttig. Alle tekniske aspekter af de procedurer, der fører til induceret apikale parodontitis og dens karakterisering i en musemodel er påvist.
Introduction
Målet med denne metode er at inducere apikale parodontitis i en mus ved at forurene spidsen med den naturlige mikroflora, og derefter studere forskellige karakteristika ved denne patologiske proces.
Apical parodontitis (AP) er en fælles patologi af en inflammatorisk natur i Periodontal væv omkring tandroden. Denne tandsygdom kan forårsage alvorlige smerter og skal behandles af en tandlæge. Behandlingsmulighederne omfatter root-kanal behandling (primær eller sekundær), Endodontisk kirurgi, tandekstraktion eller opfølgning afhængigt af de kliniske og radiografiske fund og udtalelsen fra klinikeren. Mekanismen i denne inflammatoriske proces, selv om de har studeret i flere årtier1,2,3, er stadig ikke udførligt forstået. I betragtning af sværhedsgraden af denne patologi er der således et klart behov for forskning, som tager hensyn til dens grundlæggende karakter. Således er systemer, hvor studiet af AP er muligt, af stor videnskabelig interesse.
Da AP er en kompleks patologisk proces, der involverer det lokale væv og immunsystemet, er in vitro-undersøgelser utilstrækkelige til en fuldstændig forståelse af processerne. Undersøgelse af kliniske prøver af denne sygdom er også problematisk på grund af etiske begrænsninger og betydelig variation mellem forskellige mennesker og forskellige kliniske stadier4,5, ogdermed nødvendigheden af in vivo-modeller. Disse modeller er baseret på konceptet om at udsætte tandkødet til kontaminering og observere den inflammatoriske reaktion af kroppen til denne stimulus i det periapiske væv6,7. Almindeligt forekommende in vivo-modeller omfatter gnavere eller større dyr såsom hunde. På trods af den kliniske udfordring i behandling af mus, som er meget små dyr med miniature tænder, er fordelene ved musemodellen betydelige: praktisk, arbejde med mus er teknisk enkel med hensyn til faciliteter og er mest omkostningseffektiv, og videnskabeligt er musen en velfunderet dyremodel med let tilgængelige genetiske og molekylære værktøjer og en godt studeret Genome. Faktisk brugte tidligere undersøgelser en musemodel til at studere inflammatoriske og knogleresorption signaler og celler involveret i apikale parodontitis8,9,10,11. Derfor er en klar protokol om, hvordan man bruger en musemodel til studiet af AP er nødvendig. Her beskriver vi en sådan protokol.
Den protokol, der er beskrevet her, har den store fordel at være passende at studere knock-out (ko) mus og lære, hvordan manglen på et specifikt gen påvirker dental inflammation7,12. Andre nyttige anvendelser af denne protokol omfatter studiet af virkningerne af medicin og systemiske tilstande på udviklingen af apikale parodontitis13, effekten af apikale parodontitis på udviklingen af osteonekrose af kæberne14 , 15 og stamcelleterapi til knogle regenerering16.
Denne protokol kan også være generaliseret som en model til at studere lokale inflammation. For at studere den inflammatoriske proces, flere musemodeller er blevet udviklet, som omfatter for eksempel induceret colitis eller arthritis17,18. Disse modeller har systemiske virkninger og har ingen indbygget kontrol i det samme dyr. Modeller for induceret apikale periodontitis, som omfatter en kontralateral kontrol uden betændelse, har den fordel at overvinde disse begrænsninger14,19.
Den nedenfor beskrevne protokol er derfor nyttig for forskere, der er interesseret i lokale inflammatoriske processer. Den kontrollerede karakter af denne inflammation, dens indeslutning til et bestemt sted, og den kontralaterale kontrol tand, alle gør denne protokolværdi fuld for at studere de mekanismer, der er involveret i denne proces. Desuden er protokollen nyttig for forskere, der er interesserede i de kliniske aspekter af periapisk inflammation. Musemodellen er ideel til at studere forskellige variabler af sygdommen, ud over fordelen ved at være i stand til nemt at udføre genetiske manipulationer i musemodellen, for at undersøge aktiviteten af specifikke gener i Periapikale processer inflammation.
Teknisk set er den kliniske procedure udfordrende at udføre på grund af de små dimensioner af musene tænder. Det vil være gavnligt at visualisere denne procedure for at lære om positionering, udstyr behov, og ydeevne.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her introduceres en metode til induktion af apikale parodontitis i mus. Målet med metoden er at udnytte den apikale parodontitis tilstand for at studere mekanismer og konsekvenser af denne inflammatoriske proces. Apical parodontitis blev induceret i 6-8 uge gamle mus, en alder, hvor rødderne er fuldt udviklet24. For at forårsage apikale parodontitis i denne model, er tand massen af mus mandibulære molarer eksponeret ved hjælp af en dental Burr. Bakterier fra den orale flora af mu…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vil gerne anerkende Dr. Oded Heyman for hans hjælp med dyrs positionering, Raphael Lieber for hjælp med Micro-CT analyse, og Prof. Andiara de Rossi Daldegan for rådgivning om præforme eksperimentet. Vi vil også gerne anerkende Dr. Sidney Cohen for kritisk læsning og redigering.
Dette arbejde blev støttet af et stipendium fra Dr. Izador I. Cabakoff Research begavelse fond til MK og IA, og en Yitzhak Navon fællesskab fra Israels ministerium for videnskab og teknologi til f. eks.
Materials
| Atipamezole hydrochloride | Eurovet Animal Health | CAS 104075-48-1 | |
| ATR | dentsply | tecnika | |
| blocking machine | Leica | EG1150H | |
| buprenorphine | vetmarket | 163451 | |
| clinical microscope/binocular | Olympus | Sz61 | |
| dental bur | Komet dental | ZR8801L 315 008 | |
| dental spatula | Premier | 1003737 | |
| EDTA | J.T Baker | 8993 | |
| entelan | mercury | 1.07961 | |
| Eosin Y solution, alcoholic | SIGMA | HT110116 | |
| hematoxylin solution, Mayer's | SIGMA | MHS 16 | |
| Ketamine hydrochloride | Vetoquinol | CAS 1867-669 | |
| Medetomidine hydrochloride (cepetor) | CP-pharma GmbH | CAS 86347-15-1 | |
| Mepivacaine HCl 3% | Teva | CAS 96-88-8 | |
| microbrushes- adjustable precision applicators | PARKELL | S379 | |
| micro-ct scanner | scanco | uCT 40 | |
| parafin | Leica | 39602004 | |
| PBS | SIGMA | D8537 | |
| PFA | EMS | 15710 | |
| Chloramphenicol eye ointment (5%) | Rekah pharmaceutical | CAS 56-75-7 | |
| tweezers | WAM | Ref-CT | |
| xylazine | Eurovet Animal Health | CAS 7361-61-7 | |
| xylene | Gadot | CAS 1330-20-7 |
References
- Azuma, M. M., Samuel, R. O., Gomes-Filho, J. E., Dezan-Junior, E., Cintra, L. T. The role of IL-6 on apical periodontitis: a systematic review. International Endodontics Journal. 47 (7), 615-621 (2014).
- Marton, I. J., Kiss, C. Overlapping protective and destructive regulatory pathways in apical periodontitis. Journal of Endodontics. 40 (2), 155-163 (2014).
- Graunaite, I., Lodiene, G., Maciulskiene, V. Pathogenesis of apical periodontitis: a literature review. Journal of Oral and Maxillofacial Research. 2 (4), e1 (2012).
- Hussein, F. E., Liew, A. K., Ramlee, R. A., Abdullah, D., Chong, B. S. Factors Associated with Apical Periodontitis: A Multilevel Analysis. Journal of Endodontics. 42 (10), 1441-1445 (2016).
- Takahashi, K., MacDonald, D. G., Kinane, D. F. Analysis of immunoglobulin-synthesizing cells in human dental periapical lesions by in situ hybridization and immunohistochemistry. Journal of Oral Pathology Medicine. 25 (6), 331-335 (1996).
- Lin, D., et al. Enterococcus faecalis lipoteichoic acid regulates macrophages autophagy via PI3K/Akt/mTOR pathway. Biochemical and Biophysical Research Community. 498 (4), 1028-1036 (2018).
- Wu, Y., Sun, H., Yang, B., Liu, X., Wang, J. 5-Lipoxygenase Knockout Aggravated Apical Periodontitis in a Murine Model. Journal of Dental Research. 97 (4), 442-450 (2018).
- Barreiros, D., et al. Immunohistochemical and mRNA expression of RANK, RANKL, OPG, TLR2 and MyD88 during apical periodontitis progression in mice. Journal of Applied Oral Science. 26, e20170512 (2018).
- Barreiros, D., et al. MMP2 and MMP9 are Associated with Apical Periodontitis Progression and Might be Modulated by TLR2 and MyD88. Brazillian Dentistry Journal. 29 (1), 43-47 (2018).
- Virtej, A., Papadakou, P., Sasaki, H., Bletsa, A., Berggreen, E. VEGFR-2 reduces while combined VEGFR-2 and -3 signaling increases inflammation in apical periodontitis. Journal of Oral Microbiology. 8, 32433 (2016).
- De Rossi, A., et al. Cementocytes Express Receptor Activator of the Nuclear Factor Kappa-B Ligand in Response to Endodontic Infection in Mice. Journal of Endodontics. 42 (8), 1251-1257 (2016).
- Rider, D., et al. Elevated CD14 (Cluster of Differentiation 14) and Toll-Like Receptor (TLR) 4 Signaling Deteriorate Periapical Inflammation in TLR2 Deficient Mice. Anatomy Records (Hoboken). 299 (9), 1281-1292 (2016).
- Martins, C. M., Sasaki, H., Hirai, K., Andrada, A. C., Gomes-Filho, J. E. Relationship between hypertension and periapical lesion: an in vitro and in vivo study. Brazillian Oral Research. 30 (1), e78 (2016).
- Rao, N. J., Wang, J. Y., Yu, R. Q., Leung, Y. Y., Zheng, L. W. Role of Periapical Diseases in Medication-Related Osteonecrosis of the Jaws. Biomedical Research International. 2017, 1560175 (2017).
- Song, M., et al. Preexisting Periapical Inflammatory Condition Exacerbates Tooth Extraction-induced Bisphosphonate-related Osteonecrosis of the Jaw Lesions in Mice. Journal of Endodontics. 42 (11), 1641-1646 (2016).
- Wu, Y., et al. Hypoxic Preconditioning Enhances Dental Pulp Stem Cell Therapy for Infection-Caused Bone Destruction. Tissue Engineering Part A. 22 (19-20), 1191-1203 (2016).
- Eichele, D. D., Kharbanda, K. K. Dextran sodium sulfate colitis murine model: An indispensable tool for advancing our understanding of inflammatory bowel diseases pathogenesis. World Journal of Gastroenterology. 23 (33), 6016-6029 (2017).
- Choudhary, N., Bhatt, L. K., Prabhavalkar, K. S. Experimental animal models for rheumatoid arthritis. Immunopharmacology and Immunotoxicology. 40 (3), 193-200 (2018).
- Shah, A., et al. Clastic cells are absent around the root surface in pulp-exposed periapical periodontitis lesions in mice. Oral Disease. 24 (1-2), 57-62 (2018).
- Wan, C., et al. MMP9 deficiency increased the size of experimentally induced apical periodontitis. Journal of Endodontics. 40 (5), 658-664 (2014).
- Bezerra da Silva, R. A., et al. MyD88 knockout mice develop initial enlarged periapical lesions with increased numbers of neutrophils. International Endod Journal. 47 (7), 675-686 (2014).
- Mehrazarin, S., Alshaikh, A., Kang, M. K. Molecular Mechanisms of Apical Periodontitis: Emerging Role of Epigenetic Regulators. Dental Clinics of North America. 61 (1), 17-35 (2017).
- Metzger, Z. Macrophages in periapical lesions. Endodontics Dentisrty and Traumatology. 16 (1), 1-8 (2000).
- Lungova, V., et al. Tooth-bone morphogenesis during postnatal stages of mouse first molar development. Journal of Anatomy. 218 (6), 699-716 (2011).
- Zilberstein, L. F., Moens, Y. P., Leterrier, E. The effect of local anaesthesia on anaesthetic requirements for feline ovariectomy. Veterinary Journal. 178 (2), 214-218 (2008).
- Kaufman, E., Epstein, J. B., Gorsky, M., Jackson, D. L., Kadari, A. Preemptive analgesia and local anesthesia as a supplement to general anesthesia: a review. Anesthesia Progress. 52 (1), 29-38 (2005).
- Song, M., et al. Development of a Direct Pulp-capping Model for the Evaluation of Pulpal Wound Healing and Reparative Dentin Formation in Mice. Journal of Visual Experimentalization. (119), (2017).
- Yoneda, N., et al. Development of a root canal treatment model in the rat. Scientific Reports. 7 (1), 3315 (2017).
- AlShwaimi, E., et al. Regulatory T cells in mouse periapical lesions. Journal of Endodontics. 35 (9), 1229-1233 (2009).
