Het inducerende apicale periodontitis bij muizen
Summary
Hier presenteren we een protocol voor het lokaal opwekken van apicale parodontitis bij muizen. We laten zien hoe we een gat in de tand van de muis boren en de pulp ervan blootstellen, om lokale ontstekingen te veroorzaken. Analysemethoden om de aard van deze ontsteking te onderzoeken, zoals micro-CT en histologie, worden ook aangetoond.
Abstract
De mechanismen die betrokken zijn bij lokale geïnduceerde ontstekingen kunnen worden bestudeerd met behulp van verschillende beschikbare diermodellen. Eén daarvan is de inductie van apicale parodontitis (AP). Apicale parodontitis is een veelvoorkomende pathologie van een ontstekings natuur in de parodontale weefsels rond de tandwortel. Om de aard en het mechanisme van deze pathologie beter te begrijpen, is het voordelig om de procedure bij muizen uit te voeren. De inductie van deze odontogene ontsteking wordt bereikt door het boren in de muis tand totdat de tand pulp wordt blootgesteld. Vervolgens blijft de tand pulp blootgesteld aan besmet door de natuurlijke orale flora na verloop van tijd, waardoor apicale parodontitis. Na deze periode wordt het dier geofferd en kunnen de tand en het kaakbeen op verschillende manieren geanalyseerd worden. Typische analyses omvatten micro-CT-beeldvorming (om botresorptie te evalueren), histologische kleuring, immunohistochemie en RNA-expressie. Dit protocol is nuttig voor onderzoek op het gebied van orale biologie om dit ontstekingsproces beter te begrijpen in een in vivo experimentele setting met uniforme omstandigheden. De procedure vereist een zorgvuldige omgang met de muizen en de geïsoleerde kaak, en een visuele demonstratie van de techniek is nuttig. Alle technische aspecten van de procedures die leiden tot geïnduceerde apicale parodontitis en de karakterisering ervan in een muismodel worden gedemonstreerd.
Introduction
Het doel van deze methode is om apicale parodontitis in een muis te induceren door de Apex te besmetten met de natuurlijke microflora en vervolgens verschillende kenmerken van dit pathologische proces te bestuderen.
Apicale parodontitis (AP) is een veelvoorkomende pathologie van een ontstekings natuur in de parodontale weefsels rond de tandwortel. Deze tandheelkundige aandoening kan ernstige pijn veroorzaken en moet worden behandeld door een tandarts. De behandelingsopties omvatten wortelkanaal behandeling (primair of secundair), endodontische chirurgie, tandextractie, of follow-up afhankelijk van de klinische en radiografische bevindingen, en de mening van de clinicus. Het mechanisme van dit ontstekingsproces, hoewel bestudeerd voor enkele decennia1,2,3, is nog steeds niet volledig begrepen. Gezien de ernst van deze pathologie is er dus een duidelijke behoefte aan onderzoek om de fundamentele aard ervan aan te pakken. Zo zijn systemen waar de studie van AP mogelijk is van groot wetenschappelijk belang.
Aangezien AP een complex pathologisch proces is waarbij de lokale weefsels en het immuunsysteem betrokken zijn, zijn in vitro studies onvoldoende voor een volledig begrip van de processen. Studie van klinische monsters van deze ziekte zijn ook problematisch als gevolg van ethische beperkingen en significante variabiliteit tussen verschillende mensen en verschillende klinische stadia4,5, en vandaar de noodzaak van in vivo modellen. Deze modellen zijn gebaseerd op het concept van het blootstellen van de tand pulp aan verontreiniging en het observeren van de ontstekingsreactie van het lichaam op deze stimulus in de periapicale weefsels6,7. Veelgebruikte modellen in vivo zijn knaagdieren of grotere diersoorten, zoals honden. Ondanks de klinische uitdaging bij de behandeling van muizen, die zeer kleine dieren met miniatuur tanden zijn, zijn de voordelen van het muismodel significant: praktisch is het werken met muizen technisch eenvoudig in termen van faciliteiten en is het meest kosteneffectief, en wetenschappelijk, de muis is een goed bestudeerde diermodel met gemakkelijk beschikbare genetische en moleculaire instrumenten en een goed bestudeerde genoom. Inderdaad, eerdere studies gebruikten een muismodel voor het bestuderen van inflammatoire en bot resorptie signalen en cellen die betrokken zijn bij apicale parodontitis8,9,10,11. Daarom is een duidelijk protocol over het gebruik van een muismodel voor de studie van AP nodig. Hier beschrijven we een dergelijk protocol.
Het hier beschreven protocol heeft het grote voordeel dat het geschikt is om knock-out (ko) muizen te bestuderen en te leren hoe het ontbreken van een specifiek gen de tandheelkundige ontsteking7,12beïnvloedt. Andere nuttige toepassingen van dit protocol zijn onder meer de studie van de effecten van medicatie en systemische condities op de ontwikkeling van apicale parodontitis13, het effect van apicale parodontitis op de ontwikkeling van osteonecrose van de kaken14 , 15 en stamceltherapie voor botregeneratie16.
Dit protocol kan ook worden gegeneraliseerd als een model om lokale ontsteking te bestuderen. Om het ontstekingsproces te bestuderen, zijn verschillende Muismodellen ontwikkeld, waaronder bijvoorbeeld geïnduceerde colitis of artritis17,18. Deze modellen hebben systemische effecten en hebben geen ingebouwde controle in hetzelfde dier. Modellen voor geïnduceerde apicale parodontitis, die een contralaterale controle zonder ontsteking omvatten, hebben het voordeel van het overwinnen van deze beperkingen14,19.
Het hieronder beschreven protocol is daarom nuttig voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in lokale ontstekingsprocessen. De gecontroleerde aard van deze ontsteking, de opsluiting ervan op een specifieke locatie, en de contralaterale controle tand, maken dit protocol allemaal waardevol voor het bestuderen van de mechanismen die bij dit proces betrokken zijn. Bovendien, het protocol is nuttig voor onderzoekers die geïnteresseerd zijn in de klinische aspecten van periapicale ontsteking. Het muismodel is ideaal om verschillende variabelen van de ziekte te bestuderen, naast het voordeel dat het gemakkelijk is om genetische manipulaties in het muismodel uit te voeren, om de activiteit van specifieke genen in periapicale ontsteking te onderzoeken.
Technisch gezien is de klinische procedure uitdagend om uit te voeren door de kleine afmetingen van de muizen tanden. Het is nuttig om deze procedure te visualiseren om te leren over positionering, apparatuur die nodig is, en prestaties.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier wordt een methode geïntroduceerd voor de inductie van apicale parodontitis bij muizen. Het doel van de methode is om de apicale parodontitis voorwaarde voor het bestuderen van mechanismen en gevolgen van dit ontstekingsproces te exploiteren. Apicale parodontitis werd geïnduceerd in 6-8 weken oude muizen, een leeftijd waarin de wortels volledig zijn ontwikkeld24. Om apicale parodontitis in dit model te veroorzaken, wordt de tand pulp van muis mandibulaire kiezen blootgesteld met…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen Dr. Oded Heyman graag erkennen voor zijn hulp bij het positioneren van dieren, Raphael Lieber voor hulp bij micro-CT-analyse, en Prof. Andiara de Rossi Daldegan voor advies over de voor vorming van het experiment. Ook willen we Dr. Sidney Cohen erkennen voor kritisch lezen en bewerken.
Dit werk werd gesteund door een subsidie van het Dr. Izador I. Cabakoff Research Endowment Fund aan MK en IA, en een Yitzhak Navon Fellowship van het Israëlische ministerie van wetenschap en technologie aan bv.
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 |
Riferimenti
- 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).
