Modelo Experimental de Periimplantite Induzida por Ligadura em Camundongos
Summary
Este é um relato de um modelo experimental de periimplantite induzida por ligadura em camundongos. Descrevemos todos os passos cirúrgicos, desde o manejo pré e pós-operatório dos animais, extrações, colocação de implantes e periimplantite induzida por ligadura.
Abstract
Os implantes dentários têm uma alta taxa de sucesso e sobrevivência. No entanto, complicações como a periimplantite (IP) são altamente desafiadoras de tratar. O IP é caracterizado por inflamação nos tecidos ao redor dos implantes dentários com perda progressiva do osso de suporte. Para otimizar a longevidade dos implantes dentários em termos de saúde e funcionalidade, é crucial compreender a fisiopatologia da peri-implantite. Nesse sentido, o uso de modelos de camundongos em pesquisas tem comprovado benefícios claros na recriação de circunstâncias clínicas. Este estudo teve como objetivo descrever um modelo experimental de periimplantite induzida por ligadura em camundongos e determinar se há efetividade na indução desta doença, dadas as alterações ósseas e teciduais observadas. A indução experimental da periimplantite compreende as seguintes etapas: extração dentária, colocação do implante e PI induzido por ligadura. Uma amostra de dezoito camundongos machos C57BL/6J com 3 semanas de idade foi dividida em dois grupos, ligadura (N=9) e controle não ligadura (N=9). Foi realizada avaliação de fatores clínicos, radiográficos e histológicos. O grupo ligadura apresentou perda óssea significativamente maior, aumento do edema de partes moles e migração epitelial apical do que o grupo sem ligadura. Concluiu-se que este modelo pré-clínico pode induzir periimplantite com sucesso em camundongos.
Introduction
Os implantes dentários são cada vez mais prevalentes como uma escolha desejável para substituir dentes perdidos1. Projeta-se que a prevalência de implantes dentários na população adulta dos EUA aumente até 23% até 20262. Com base em um relatório de análise de mercado da Grand View Research (2022), o tamanho do mercado global de implantes dentários foi projetado para atingir aproximadamente US $ 4,6 bilhões em 2022. Além disso, prevê-se que apresente uma taxa de crescimento anual constante de cerca de 10% até ao ano de 20303. Infelizmente, o uso de implantes dentários pode levar a complicações, como a periimplantite. A periimplantite tem sido definida como uma condição induzida por biofilme caracterizada por inflamação na mucosa peri-implantar e subsequente perda progressiva do osso desustentação4.
Uma revisão sistemática constatou que a prevalência média de periimplantite foi de 19,53% (intervalo de confiança [IC] 95%, 12,87 a 26,19%) no nível do paciente e 12,53% (IC 95% 11,67 a 13,39%) no nível do implante5. A periimplantite representa uma saúde pública crescente, devido ao aumento da falha do implante e, consequentemente, dos custos substanciais dotratamento6.
A compreensão da patogênese da periimplantite é crucial para o desenvolvimento de uma abordagem sistemática que previna seu aparecimento e progressão e maximize a longevidade dos implantes dentários em termos de estética efunção7,8. Nesse sentido, o uso de modelos murinos em pesquisas odontológicas tem se mostrado vantajoso, uma vez que camundongos compartilham mais de 95% de seus genes com humanos 9,10, o número de bancos de dados genéticos on-line disponíveis e a capacidade de reproduzir cenários clínicos11. Todas as vantagens descritas permitem a dissecção de mecanismos genéticos em diferentesdoenças12, acomodações e manejo acessíveis e anticorpos amplamente disponíveis na forma de painéis humanos, além da disponibilidade de modificações genéticas (por exemplo, knockout e superexpressão) para avaliação do tecido inflamatório e mapeamento dadoença13. Apesar de vantajosa, há poucas publicações abordando a periimplantite em camundongos. Isso se deve a desafios metodológicos, entre outros, incluindo a dificuldade na obtenção de mini-implantes ou sua instalação.
Para o desenvolvimento de periimplantite em camundongos, muitos protocolos têm sido descritos, como a periimplantite induzida por ligadura, a periimplantite induzida porbactérias14, a periimplantite induzida por lipopolissacarídeo (LPS)15 ou a combinação LPS + periimplantite induzida por ligadura16. Aqui, enfocaremos o modelo de ligadura por ser o método mais aceito para induzir periodontite17,18,19 e, mais recentemente, periimplantite20,21. A ligadura colocada ao redor dos implantes em posição submucosa estimula o acúmulo de placa e, consequentemente, a inflamação tecidual. Assim, o desenvolvimento dessa abordagem baseia-se na indicação de uma técnica custo-benefício viável para investigações pré-clínicas de doenças peri-implantares. Este estudo tem como objetivo descrever um modelo experimental de peri-implantite induzida por ligadura em camundongos e determinar se há eficácia na indução desta doença diante das alterações ósseas e teciduais observadas.
O objetivo geral deste artigo é relatar o protocolo aplicado para induzir peri-implantite em camundongos por ligadura e observar sua eficácia através da avaliação tecidual e perda óssea ao redor dos implantes.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este protocolo apresenta um relatório descritivo sobre procedimentos cirúrgicos para indução de periimplantite utilizando um modelo de ligadura em camundongos. O trabalho com camundongos apresenta vantagens, como o custo-benefício, a disponibilidade de um extenso arranjo genético dadas as diversas origens23, entre outros aspectos24,25. Ao longo dos anos, vários estudos utilizaram com sucesso camundongos nas áreas médica e odontol?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo NIH/NIDCR DE031431. Gostaríamos de agradecer ao Translational Pathology Core Laboratory da UCLA pelo auxílio no preparo dos cortes histológicos descalcificados.
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 |
Referências
- 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).
- 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).
- . Available from: https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/dental-implants-market (2022)
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Schwarz, F., Derks, J., Monje, A., Wang, H. L. Peri-implantitis. J Periodontol. 89 Suppl 1, S267-S290 (2018).
- Bryda, E. C. The mighty mouse: The impact of rodents on advances in biomedical research. Mo Med. 110 (3), 207-211 (2013).
- Mouse Genome Sequencing Consortium. Initial sequencing and comparative analysis of the mouse genome. Nature. 420 (6915), 520-562 (2002).
- Pirih, F. Q., et al. Ligature-induced peri-implantitis in mice. J Periodontal Res. 50 (4), 519-524 (2015).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Wong, R. L., et al. Comparing the healing potential of late-stage periodontitis and peri-implantitis. J Oral Implantol. 43 (6), 437-445 (2017).
- Wong, R. L., et al. Early intervention of peri-implantitis and periodontitis using a mouse model. J Periodontol. 89 (6), 669-679 (2018).
- Hiyari, S., et al. Ligature-induced peri-implantitis and periodontitis in mice. J Clin Periodontol. 45 (1), 89-99 (2018).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- Kantarci, A., Hasturk, H., Van Dyke, T. E. Animal models for periodontal regeneration and peri-implant responses. Periodontol 2000. 68 (1), 66-82 (2015).
- Struillou, X., Boutigny, H., Soueidan, A., Layrolle, P. Experimental animal models in periodontology: A review. Open Dent J. 4, 37-47 (2010).
- 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).
- 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).
- Douam, F., Ploss, A. The use of humanized mice for studies of viral pathogenesis and immunity. Curr Opin Virol. 29, 62-71 (2018).
- 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).
- Marchesan, J., et al. An experimental murine model to study periodontitis. Nat Protoc. 13 (10), 2247-2267 (2018).
- 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).
- 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).
- Fine, N., et al. Periodontal inflammation primes the systemic innate immune response. J Dent Res. 100 (3), 318-325 (2021).
- 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).
- Reinedahl, D., Chrcanovic, B., Albrektsson, T., Tengvall, P., Wennerberg, A. Ligature-induced experimental peri-implantitis-a systematic review. J Clin Med. 7 (12), (2018).
