JoVE Journal > Immunology and Infection
Summary
Abstract
Introduction
Protocol
Risultati
Discussion
Divulgazioni
Acknowledgements
Materials
Riferimenti
Traduzione automatica
Immunologia e infezioni

Eksperimentel model af ligatur-induceret peri-implantitis hos mus

Published: May 17, 2024
doi:
10.3791/66316
, , , , , ,
1School of Dentistry, Section of Periodontics,University of California, 2School of Dentistry, Department of Periodontology,Federal University of Pelotas

Summary

Dette er en rapport om en eksperimentel model af ligatur-induceret peri-implantitis hos mus. Vi beskriver alle kirurgiske trin, fra præ- og postoperativ behandling af dyrene, ekstraktioner, implantatplacering og ligatur-induceret peri-implantitis.

Abstract

Tandimplantater har en høj succes og overlevelsesrate. Imidlertid er komplikationer som peri-implantitis (PI) meget udfordrende at behandle. PI er karakteriseret ved betændelse i vævene omkring tandimplantater med progressivt tab af støtteben. For at optimere tandimplantaters levetid med hensyn til sundhed og funktionalitet er det afgørende at forstå peri-implantitis patofysiologi. I denne henseende har brug af musemodeller i forskning vist sig at være klare fordele ved at genskabe kliniske omstændigheder. Denne undersøgelse havde til formål at beskrive en eksperimentel model af ligatur-induceret peri-implantitis hos mus og afgøre, om der er effektivitet i at inducere denne sygdom i betragtning af de observerede knogle- og vævsændringer. Den eksperimentelle peri-implantitis induktion forstår følgende trin: tandekstraktion, implantatplacering og ligatur-inducted PI. En prøve på atten 3 uger gamle C57BL/6J hanmus blev opdelt i to grupper, ligatur (N = 9) og kontrol non-ligatur (N = 9). Evalueringen af kliniske, radiografiske og histologiske faktorer blev udført. Ligaturgruppen viste signifikant højere knogletab, øget blødt vævsødem og apikal epitelmigration end ikke-ligaturgruppen. Det blev konkluderet, at denne prækliniske model med succes kan inducere periimplantitis hos mus.

Introduction

Tandimplantater er i stigende grad udbredt som et ønskeligt valg til udskiftning af manglende tænder1. Forekomsten af tandimplantater i den amerikanske voksne befolkning forventes at stige op til 23% inden 20262. Baseret på en markedsanalyserapport fra Grand View Research (2022) forventedes den globale markedsstørrelse for tandimplantater at nå ca. 4,6 mia. USD i 2022. Desuden forventes det at udvise en stabil årlig vækstrate på omkring 10% indtil år 20303. Desværre kan brugen af tandimplantater føre til komplikationer, såsom peri-implantitis. Peri-implantitis er blevet defineret som en biofilm-induceret tilstand karakteriseret ved betændelse i peri-implantat slimhinden og efterfølgende progressivt tab af støtteben4.

En systematisk gennemgang viste, at den gennemsnitlige forekomst af peri-implantitis var 19,53% (95% konfidensinterval [CI], 12,87 til 26,19%) på patientniveau og 12,53% (95% CI 11,67 til 13,39%) på implantatniveau5. Periimplantitis udgør en voksende folkesundhed på grund af en stigning i implantatsvigt og følgelig betydelige behandlingsomkostninger6.

Forståelse af patogenesen af peri-implantitis er afgørende for at udvikle en systematisk tilgang til at forhindre dets begyndelse og progression og maksimere tandimplantaternes levetid med hensyn til æstetik og funktion 7,8. I denne forstand har det vist sig fordelagtigt at bruge murinmodeller i tandforskning, da mus deler mere end 95% af deres gener med mennesker 9,10, antallet af tilgængelige online genetiske databaser og evnen til at reproducere kliniske scenarier11. Alle de beskrevne fordele tillader dissektion af genetiske mekanismer i forskellige sygdomme12, tilgængelig indkvartering og styring og antistoffer, der er bredt tilgængelige som humane paneler, ud over tilgængeligheden af genetisk modifikation (f.eks. knockout og overekspression) til inflammatorisk vævsvurdering og sygdomskortlægning13. Selvom det er fordelagtigt, er der få publikationer, der omhandler periimplantitis hos mus. Dette skyldes blandt andet metodologiske udfordringer, herunder vanskeligheden ved at få miniimplantater eller installere dem.

For at udvikle peri-implantitis hos mus er mange protokoller blevet beskrevet, såsom ligatur-induceret peri-implantitis, bakterie-induceret peri-implantitis14, Lipopolysaccharid (LPS) -induceret peri-implantitis15, eller kombinationen LPS + ligatur-induceret peri-implantitis16. Her vil vi fokusere på ligaturmodellen, fordi det er den mest accepterede metode til at inducere parodontitis 17,18,19 og for nylig peri-implantitis 20,21. Ligaturen placeret omkring implantaterne i en submukosal position stimulerer plaqueakkumulering og følgelig vævsinflamation. Udviklingen af denne tilgang er således baseret på indikationen af en levedygtig cost-benefit-teknik til prækliniske undersøgelser af periimplantationssygdomme. Denne undersøgelse har til formål at beskrive en eksperimentel model af ligatur-induceret peri-implantitis hos mus og afgøre, om der er effektivitet i at inducere denne sygdom i betragtning af de observerede knogle- og vævsændringer.

Det overordnede mål med denne artikel er at rapportere den protokol, der anvendes til at inducere peri-implantitis hos mus ved ligatur og at observere dens effektivitet gennem vævsevaluering og knogletab omkring implantaterne.

Protocol

Procedurer, der involverer dyreforsøgspersoner, er blevet godkendt af kanslerens dyreforskningsudvalg ved University of California, Los Angeles (ARC-protokolnummer 2002-125) og Animal Research: Reporting In Vivo Experiments (ARRIVE)22. Til denne metode blev atten 3 uger gamle C57BL/6J hanmus brugt og gennemgik tandekstraktioner, implantatplacering og peri-implantitis induktion. Alle tandbehandlinger blev udført under 10× mikroskopisk forstørrelse og udført af uddannede og kalibrerede operatø…

Representative Results

Til denne metode blev atten 3 uger gamle C57BL/6J hanmus brugt og gennemgik tandekstraktioner, implantatplacering og peri-implantitis induktion. Der var ni dyr pr. gruppe, hvilket var statistisk signifikant, idet lineært knogletab opnåede 80% effekt, 15% standardafvigelse (σ) og 95% konfidensinterval (α = 0,05). Mus blev fodret med en blød kost ad libitum under eksperimentet. Ni mus fik en ligatur (ligatur-induceret periimplantitis-eksperimentel gruppe), og ni mus modtog ikke ligatur (kontrolgruppe). <p…

Discussion

Denne protokol præsenterer en beskrivende rapport om kirurgiske procedurer for peri-implantitis induktion ved hjælp af en ligaturmodel hos mus. At arbejde med mus har fordele, såsom at være omkostningseffektiv, tilgængeligheden af et omfattende genetisk array i betragtning af de mange baggrunde23 blandt andre aspekter24,25. I årenes løb har flere undersøgelser med succes brugt mus på det medicinske og dentale område, herunder i p…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Dette arbejde blev støttet af NIH/NIDCR DE031431. Vi vil gerne takke Translational Pathology Core Laboratory på UCLA for hjælp med at forberede de afkalkede histologiske sektioner.

Materials

#5 dental explorer Hu-Friedy, Chicago, IL 392-0911  Dental luxation
15c blade and surgical scalpel Henry Schein Inc., Melville, NY 1126186 Tissue incision
6-0 silk ligatures Fisher Scientific, Hampton, NH NC9201232 Ligature
Amoxicillin 50μg/mL Zoetis, San Diego, CA TS/DRUGS/57/2003 Oral suspension
Bacon Soft Diet Bio Serve®, Frenchtown, NJ 14-726-701 –
C57BL/6J male mice The Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME, USA 000664 Age: 3-week-old
CTAn software V.1.16 Bruker, Billerica, MA – Volumetric analysis
Dolphin software Navantis, Toronto, CA – Linear bone analysis
Implant carrier & Tip D. P. Machining Inc., La Verne, CA Unique product  Implant holder
Implant support D. P. Machining Inc., La Verne, CA Unique product  Implant capture
Isoflurane  Vet One, Boise, ID NDC13985-528-60 Inhalational anesthetic
Micro-CT scan 1172 SkyScan, Kontich, Belgium – μCT scans
Nrecon Software Bruker Corporation, Billerica, MA – Images reconstruction
Ø 0.3mm – L 2.5mm Micro Drills  Sphinx, Hoffman Estates, IL ART. 50699  Osteotomy
Ø 0.5mm – L 1.0mm Titanium implants D. P. Machining Inc., La Verne, CA Unique product –
Ophthalmic lubricant Apexa, Ontario, CA NDC13985-600-03 Artificial tears
Pin Vise General Tools, Secaucus, NJ 90 Osteotomy
Rimadyl 50mg/ml Zoetis, San Diego, CA 4019449 Anti-inflammatory
Sterile cotton tipped Dynarex, Glendale, AZ 4304-1 Hemostasis
Tip forceps Fine Science Tools, Foster City, CA 11071-10 Dental Extraction
Tying forceps Fine Science Tools, Foster City, CA 18025-10 Ligature placement
DOWNLOAD MATERIALS LIST

Riferimenti

  1. Ho, K., et al. A cross-sectional survey of patient’s perception and knowledge of dental implants in japan. Int J Implant Dent. 8 (1), 14 (2022).
  2. Elani, H. W., Starr, J. R., Da Silva, J. D., Gallucci, G. O. Trends in dental implant use in the u.S., 1999-2016, and projections to 2026. J Dent Res. 97 (13), 1424-1430 (2018).
  3. . Available from: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/dental-implants-market (2022)
  4. Renvert, S., Persson, G. R., Pirih, F. Q., Camargo, P. M. Peri-implant health, peri-implant mucositis, and peri-implantitis: Case definitions and diagnostic considerations. J Clin Periodontol. 45 Suppl 20, S278-S285 (2018).
  5. Diaz, P., Gonzalo, E., Villagra, L. J. G., Miegimolle, B., Suarez, M. J. What is the prevalence of peri-implantitis? A systematic review and meta-analysis. BMC Oral Health. 22 (1), 449 (2022).
  6. Herrera, D., et al. Prevention and treatment of peri-implant diseases-the efp s3 level clinical practice guideline. J Clin Periodontol. 50 Suppl 26, 4-76 (2023).
  7. Graziani, F., Figuero, E., Herrera, D. Systematic review of quality of reporting, outcome measurements and methods to study efficacy of preventive and therapeutic approaches to peri-implant diseases. J Clin Periodontol. 39 Suppl 12, 224-244 (2012).
  8. Schwarz, F., Derks, J., Monje, A., Wang, H. L. Peri-implantitis. J Periodontol. 89 Suppl 1, S267-S290 (2018).
  9. Bryda, E. C. The mighty mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research. Mo Med. 110 (3), 207-211 (2013).
  10. Mouse Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome. Nature. 420 (6915), 520-562 (2002).
  11. Pirih, F. Q., et al. Ligature-induced peri-implantitis in mice. J Periodontal Res. 50 (4), 519-524 (2015).
  12. Rau, C. D., et al. High-density genotypes of inbred mouse strains: Improved power and precision of association mapping. G3 (Bethesda). 5 (10), 2021-2026 (2015).
  13. Schwarz, F., Sculean, A., Engebretson, S. P., Becker, J., Sager, M. Animal models for peri-implant mucositis and peri-implantitis. Periodontol 2000. 68 (1), 168-181 (2015).
  14. Varon-Shahar, E., et al. Peri-implant alveolar bone resorption in an innovative peri-implantitis murine model: Effect of implant surface and onset of infection. Clin Implant Dent Relat Res. 21 (4), 723-733 (2019).
  15. Pirih, F. Q., et al. A murine model of lipopolysaccharide-induced peri-implant mucositis and peri-implantitis. J Oral Implantol. 41 (5), e158-e164 (2015).
  16. Schwarz, F., et al. Influence of antiresorptive/antiangiogenic therapy on the extension of experimentally induced peri-implantitis lesions. Clin Oral Investig. 27 (6), 3009-3019 (2023).
  17. Wong, R. L., et al. Comparing the healing potential of late-stage periodontitis and peri-implantitis. J Oral Implantol. 43 (6), 437-445 (2017).
  18. Wong, R. L., et al. Early intervention of peri-implantitis and periodontitis using a mouse model. J Periodontol. 89 (6), 669-679 (2018).
  19. Hiyari, S., et al. Ligature-induced peri-implantitis and periodontitis in mice. J Clin Periodontol. 45 (1), 89-99 (2018).
  20. Nguyen Vo, T. N., et al. Ligature induced peri-implantitis: Tissue destruction and inflammatory progression in a murine model. Clin Oral Implants Res. 28 (2), 129-136 (2017).
  21. Yuan, S., et al. Comparative transcriptome analysis of gingival immune-mediated inflammation in peri-implantitis and periodontitis within the same host environment. J Inflamm Res. 15, 3119-3133 (2022).
  22. Berglundh, T., et al. Peri-implant diseases and conditions: Consensus report of workgroup 4 of the 2017 world workshop on the classification of periodontal and peri-implant diseases and conditions. J Periodontol. 89 Suppl 1, S313-S318 (2018).
  23. Hiyari, S., et al. Genomewide association study identifies cxcl family members as partial mediators of lps-induced periodontitis. J Bone Miner Res. 33 (8), 1450-1463 (2018).
  24. Kantarci, A., Hasturk, H., Van Dyke, T. E. Animal models for periodontal regeneration and peri-implant responses. Periodontol 2000. 68 (1), 66-82 (2015).
  25. Struillou, X., Boutigny, H., Soueidan, A., Layrolle, P. Experimental animal models in periodontology: A review. Open Dent J. 4, 37-47 (2010).
  26. Erata, E., et al. Cnksr2 loss in mice leads to increased neural activity and behavioral phenotypes of epilepsy-aphasia syndrome. J Neurosci. 41 (46), 9633-9649 (2021).
  27. Fakih, D., Guerrero-Moreno, A., Baudouin, C., Reaux-Le Goazigo, A., Parsadaniantz, S. M. Capsazepine decreases corneal pain syndrome in severe dry eye disease. J Neuroinflammation. 18 (1), 111 (2021).
  28. Douam, F., Ploss, A. The use of humanized mice for studies of viral pathogenesis and immunity. Curr Opin Virol. 29, 62-71 (2018).
  29. Lin, P., et al. Application of ligature-induced periodontitis in mice to explore the molecular mechanism of periodontal disease. Int J Mol Sci. 22 (16), (2021).
  30. Marchesan, J., et al. An experimental murine model to study periodontitis. Nat Protoc. 13 (10), 2247-2267 (2018).
  31. Silva, D. N. A., et al. Probiotic lactobacillus rhamnosus em1107 prevents hyperglycemia, alveolar bone loss, and inflammation in a rat model of diabetes and periodontitis. J Periodontol. 94 (3), 376-388 (2023).
  32. Kim, Y. G., et al. 6-shogaol, an active ingredient of ginger, inhibits osteoclastogenesis and alveolar bone resorption in ligature-induced periodontitis in mice. J Periodontol. 91 (6), 809-818 (2020).
  33. Fine, N., et al. Periodontal inflammation primes the systemic innate immune response. J Dent Res. 100 (3), 318-325 (2021).
  34. Yu, X., et al. Role of toll-like receptor 2 in inflammation and alveolar bone loss in experimental peri-implantitis versus periodontitis. J Periodontal Res. 53 (1), 98-106 (2018).
  35. Reinedahl, D., Chrcanovic, B., Albrektsson, T., Tengvall, P., Wennerberg, A. Ligature-induced experimental peri-implantitis-a systematic review. J Clin Med. 7 (12), (2018).

Tags

Peri-implantitisLigature-inducedMiceDental ExtractionImplant PlacementBone LossSurgical ProtocolInhalation AnesthesiaOphthalmic LubricantC57BL/6J MiceDental ExplorerForcepsHemostasisSoft DietAntibioticIncisionFlap ElevationOsteotomyTitanium Implants

Play Video
PDF
DOI
DOWNLOAD MATERIALS LIST
Citazione di questo articolo
de Araújo Silva, D. N., Casarin, M., Monajemzadeh, S., Menezes da Silveira, T., Lubben, J., Bezerra, B., Pirih, F. Q. Experimental Model of Ligature-Induced Peri-Implantitis in Mice. J. Vis. Exp. (207), e66316, doi:10.3791/66316 (2024).
Scarica citazione
Ristampe e autorizzazioni

View Video

✖

To prove you're not a robot, please enter the text in the image below

CAPTCHA Image
Play CAPTCHA Audio
Refresh Image