تحريض التهاب دواعم السن عن طريق مزيج من حقن الرباط وعديد السكاريد الشحمي في نموذج الفئران
Summary
في هذه الدراسة ، تم تقديم نموذج الفئران لتحريض التهاب اللثة عن طريق مزيج من الرباط المحتجز والحقن المتكرر من عديد السكاريد الدهني المشتق من Porphyromonas gingivalis ، على مدار 14 يوما حول الأضراس الفكية الأولى. كانت تقنيات الربط وحقن LPS فعالة في إحداث التهاب القلفة ، مما أدى إلى فقدان العظم السنخي والالتهاب.
Abstract
التهاب دواعم السن (PD) هو مرض التهابي مناعي مزمن منتشر للغاية يصيب اللثة ، مما يؤدي إلى فقدان الأنسجة الرخوة اللثوية والأربطة اللثوية والملاط والعظام السنخية. في هذه الدراسة ، تم وصف طريقة بسيطة لتحريض PD في الفئران. نحن نقدم تعليمات مفصلة لوضع نموذج الرباط حول الأضراس الفكية الأولى (M1) ومجموعة من حقن عديد السكاريد الشحمي (LPS) ، المشتقة من Porphyromonas gingivalis في الجانب المتوسط الحنكي من M1. تم الحفاظ على تحريض التهاب اللثة لمدة 14 يوما ، مما يعزز تراكم البكتيريا الحيوية والالتهابات. للتحقق من صحة النموذج الحيواني ، تم تحديد IL-1β ، وهو وسيط التهابي رئيسي ، بواسطة مقايسة مناعية في السائل اللثوي (GCF) ، وتم حساب فقدان العظام السنخية باستخدام التصوير المقطعي المحوسب بالشعاع المخروطي (CBCT). كانت هذه التقنية فعالة في تعزيز تراجع اللثة ، وفقدان العظام السنخية ، وزيادة مستويات IL-1β في الصندوق الأخضر للمناخ في نهاية الإجراء التجريبي بعد 14 يوما. كانت هذه الطريقة فعالة في تحفيز مرض باركنسون ، وبالتالي يمكن استخدامها في الدراسات حول آليات تطور المرض والعلاجات المستقبلية الممكنة.
Introduction
التهاب دواعم السن (PD) هو سادس أكثر حالات الصحة العامة انتشارا في جميع أنحاء العالم ، حيث يؤثر على حوالي 11٪ من إجمالي السكان ، كونه شكلا متقدما لا رجعة فيه ومدمرا لأمراض اللثة 1,2. PD هي عملية التهابية تؤثر على أنسجة اللثة واللثة ، مما يؤدي إلى تراجع اللثة ، والهجرة القمية للظهارة الموصلية مع نمو الجيب ، وفقدان العظم السنخي3. علاوة على ذلك ، يرتبط مرض باركنسون بالعديد من الأمراض الجهازية ، بما في ذلك أمراض القلب والأوعية الدموية والسمنة والسكري والتهاب المفاصل الروماتويدي ، والتي تلعب العوامل البيئية والعوامل الخاصة بالمضيف دورا مهمافي 4,5.
ومن ثم ، فإن مرض باركنسون هو مرض متعدد العوامل يبدأ في المقام الأول من خلال تراكم البلاك الميكروبي – الناتج عن dysbiosis للمجتمعات الميكروبية – والاستجابة المناعية للمضيف المبالغ فيها لمسببات الأمراض اللثوية ، مما يؤدي إلى انهيار أنسجة اللثة 4,6. من بين العديد من بكتيريا اللثة ، تعد البكتيريا اللاهوائية سالبة الجرام Porphyromonas gingivalis واحدة من مسببات الأمراض الرئيسية في PD4. يحتوي P. gingivalis على عديد السكاريد الدهني المعقد (LPS) في جدرانه ، وهو جزيء معروف بتحفيز تسلل كريات الدم البيضاء متعددة الأشكال النووية وتوسع الأوعية الدموية في أنسجة اللثة الملتهبة7. ينتج عن هذا إنتاج وسطاء التهابيين ، مثل إنترلوكين 1 (IL-1) و IL-6 و IL-8 ، عامل نخر الورم (TNF) ، أو البروستاجلاندين ، مع تنشيط ناقضة العظم اللاحقة وارتشاف العظام ، مما يؤدي إلى تدمير الأنسجة وفقدان الأسنان في نهاية المطاف3.
من بين المزايا المختلفة للنماذج الحيوانية القدرة على تقليد التعقيدات الخلوية كما هو الحال في البشر ، أو أن تكون أكثر دقة من الدراسات المختبرية ، والتي تتم على الأسطح البلاستيكية ذات أنواع الخلايا المحدودة8. لنمذجة PD تجريبيا في الجسم الحي ، تم استخدام أنواع حيوانية مختلفة ، مثل الرئيسيات غير البشرية والكلاب والخنازير والقوارض والأرانب والفئران والجرذان9. ومع ذلك ، فإن الفئران هي النموذج الحيواني الأكثر دراسة على نطاق واسع للتسبب في مرض باركنسون لأنها غير مكلفة ويسهل التعامل معها10. تتميز أنسجة اللثة السنية بسمات هيكلية مماثلة لأنسجة اللثة البشرية ، مع تلم اللثة الضحل وظهارة الموصل متصلة بسطح السن. علاوة على ذلك ، كما هو الحال في البشر ، تسهل الظهارة الموصلية مرور المواد البكتيرية والغريبة والإفرازات من الخلايا الالتهابية 9.
أحد أكثر النماذج التجريبية التي تم الإبلاغ عنها لتحريض PD في الفئران هو وضع الأربطة حول الأسنان ، وهو أمر صعب تقنيا ولكنه موثوقبه 10. يسهل وضع الرباط لوحة الأسنان وتراكم البكتيريا ، مما يؤدي إلى حدوث dysbiosis في التلم اللثوي ، والذي يسبب التهاب أنسجة اللثة وتدميرها11. يمكن أن يحدث فقدان ارتباط اللثة وارتشاف العظم السنخي في 7 أيام في نموذج الفئران8.
نموذج حيواني آخر لمرض باركنسون يتكون من حقن LPS في أنسجة اللثة. نتيجة لذلك ، يتم تحفيز تكوين العظم وفقدان العظام. تتشابه السمات النسيجية المرضية لهذا النموذج مع مرض باركنسون الذي أنشأه الإنسان ، والذي يتميز بمستويات أعلى من السيتوكينات المسببة للالتهابات ، وتدهور الكولاجين ، وارتشاف العظام السنخية 6,8.
وبالتالي ، كان الهدف من هذه الدراسة هو وصف نموذج فئران بسيط لمرض باركنسون التجريبي بناء على تقنيات حقن P. gingivalis-LPS (Pg-LPS) ، جنبا إلى جنب مع وضع الرباط حول أضراس الفك العلوي الأولى (M1). هذا نموذج له خصائص مماثلة لتلك التي لوحظت في مرض باركنسون البشري ، والذي يمكن استخدامه في دراسة آليات تطور المرض والعلاجات المستقبلية الممكنة.
Protocol
Representative Results
Discussion
تصف هذه الطريقة تحريض PD في الفئران بعد تقنية مشتركة لحقن Pg-LPS ووضع الرباط حول M1 ، مما يكشف أنه يمكن إحداث تغييرات كبيرة في أنسجة اللثة والعظام السنخية في غضون 14 يوما بعد هذه الطريقة.
خلال هذا الإجراء ، يجب توفير الاهتمام بالخطوات الحاسمة المختلفة. أثناء تخدير الحيوانات و…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا العمل من قبل Fundació Universitat-Empresa de les Illes Balears (دعوة إثبات المفهوم 2020) ، من قبل معهد الصحة كارلوس الثالث ، وزارة الاقتصاد والمنافسة ، بتمويل مشترك من الصندوق الاجتماعي الأوروبي ESF وصندوق التنمية الإقليمية الأوروبي ERDF (عقد مع M.M.B; FI18/00104) ومن قبل المديرية العامة للتحقيقات، وكونسيلريا دي للتحقيقات، وحاكم باليار (عقد مع M.M.F.C; FPI/040/2020). يشكر المؤلفون الدكتورة آنا توماس وماريا تورتوسا على مساعدتهما في الجراحة التجريبية ومنصة IdISBa. أخيرا ، شكرا لكلية طب الأسنان ADEMA للوصول إلى الماسح الضوئي CBCT.
Materials
| Adsorbent paper point nº30 | Proclinc | 8187 | |
| Aprotinin | Sigma-Aldrich | A1153 | |
| Atipamezole | Dechra | 573751.5 | Revanzol 5 mg/mL |
| Braided silk ligature (5/0) | Laboratorio Arago Sl | 613112 | |
| Buprenorphine | Richter pharma | 578816.6 | Bupaq 0.3 mg/mL |
| Cone-beam computed tomography (CBCT) Scanner | MyRay | hyperion X9 | Model Hyperion X9 |
| CTAn software | SkyScan | Version 1.13.4.0 | |
| Dental explorer | Proclinc | 99743 | |
| Diamond lance-shaped bur | Dentaltix | IT21517 | |
| Food maintenance diet | Sodispain research | ROD14 | |
| Heated surgical platform | PetSavers | ||
| Hollenback carver | Hu-FRIEDY | HF45234 | |
| Hypodermic needle | BD | 300600 | 25G X 5/8” – 0,5 X 16 MM |
| Isoflurane | Karizoo | Isoflutek 1000mg/g | |
| Ketamine | Dechra | 581140.6 | Anesketin 100 mg/mL |
| Lipopolysaccharide derived from P.Gingivalis | InvivoGen | TLRL-PGLPS | |
| Methanol | Fisher Scientific | M/4000/PB08 | |
| Micro needle holter | Fehling Surgical Instruments | KOT-6 | |
| Microsurgical pliers | KLS Martin | 12-384-06-07 | |
| microsurgical scissors | S&T microsurgical instruments | SDC-15 RV | |
| Monitor iMEC 8 Vet | Mindray | ||
| Multiplex bead immunoassay | Procartaplex, Thermo fisher Scientific | PPX-05 | |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | 8187151000 | |
| Periosteal microsurgical elevator | Dentaltix | CU19112468 | |
| Phenylmethylsulfonylfluoride (PMSF) | Roche | 10837091001 | |
| Phosphate Buffer Solution (PBS) | Capricorn Scientific | PBS-1A | |
| PhosSTOP | Roche | 4906845001 | Commercial phosphatase inhibitor tablet |
| Plastic vial | SPL Lifesciencies | 60015 | 1.5mL |
| Saline | Cinfa | 204024.3 | |
| Stereo Microscope | Zeiss | Model SteREO Discovery.V12 | |
| Surgical loupes led light | Zeiss | ||
| Surgical scissors | Zepf Surgical | 08-1701-17 | |
| Syringe | BD plastipak | 303172 | 1mL |
| Veterinary dental micromotor | Eickemeyer | 174028 | |
| Xylazine | Calier | 20102-003 | Xilagesic 20 mg/mL |
References
- Carvalho, J. D. S., et al. Impact of citrus flavonoid supplementation on inflammation in lipopolysaccharide-induced periodontal disease in mice. Food and Function. 12 (11), 5007-5017 (2021).
- Nazir, M. A. Prevalence of periodontal disease, its association with systemic diseases and prevention. International Journal of Health Sciences. 1 (2), 72-80 (2017).
- Dumitrescu, A. L., El-Aleem, S. A., Morales-Aza, B., Donaldson, L. F. A model of periodontitis in the rat: Effect of lipopolysaccharide on bone resorption, osteoclast activity, and local peptidergic innervation. Journal of Clinical Periodontology. 31 (8), 596-603 (2004).
- Wang, H. Y., et al. Preventive effects of the novel antimicrobial peptide Nal-P-113 in a rat Periodontitis model by limiting the growth of Porphyromonas gingivalis and modulating IL-1β and TNF-α production. BMC Complementary and Alternative Medicine. 17 (1), 1-10 (2017).
- Guan, J., Zhang, D., Wang, C. Identifying periodontitis risk factors through a retrospective analysis of 80 cases. Pakistan Journal of Medical Sciences. 38 (1), 293-296 (2021).
- Khajuria, D. K., Patil, O. N., Karasik, D., Razdan, R. Development and evaluation of novel biodegradable chitosan based metformin intrapocket dental film for the management of periodontitis and alveolar bone loss in a rat model. Archives of Oral Biology. 85, 120-129 (2018).
- Nishida, E., et al. Bone resorption and local interleukin-1alpha and interleukin-1beta synthesis induced by Actinobacillus actinomycetemcomitans and Porphyromonas gingivalis lipopolysaccharide. Journal of Periodontal Research. 36 (1), 1-8 (2001).
- Graves, D. T., Kang, J., Andriankaja, O., Wada, K., Rossa, C. Animal models to study host-bacteria interactions involved in periodontitis. Bone. 23 (1), 1-7 (2008).
- Struillou, X., Boutigny, H., Soueidan, A., Layrolle, P. Experimental animal models in periodontology: a review. The Open Dentistry Journal. 4 (1), 37-47 (2010).
- Mustafa, H., et al. Induction of periodontal disease via retentive ligature, lipopolysaccharide injection, and their combination in a rat model. Polish Journal of Veterinary Sciences. 24 (3), 365-373 (2021).
- Chadwick, J. W., Glogauer, M. Robust ligature-induced model of murine periodontitis for the evaluation of oral neutrophils. Journal of Visualized Experiments. 2020 (155), 6-13 (2019).
- Cheng, R., Wu, Z., Li, M., Shao, M., Hu, T. Interleukin-1β is a potential therapeutic target for periodontitis: a narrative review. International Journal of Oral Science. 12 (1), 1-9 (2020).
- Abe, T., Hajishengallis, G. Optimization of the ligature-induced periodontitis model in mice. Journal of Immunological Methods. 394 (1-2), 49-54 (2013).
- Jeong-Hyon, K., Bon-Hyuk, G., Sang-Soo, N., Yeon-Cheol, P. A review of rat models of periodontitis treated with natural extracts. Journal of Traditional Chinese Medical Sciences. 7 (2), 95-103 (2020).
- Marchesan, J., et al. An experimental murine model to study periodontitis. Nature Protocols. 13 (10), 2247-2267 (2018).
- Lin, P., et al. Application of ligature-induced periodontitis in mice to explore the molecular mechanism of periodontal disease. International Journal of Molecular Sciences. 22 (16), 8900 (2021).
- Irie, M. S., et al. Use of micro-computed tomography for bone evaluation in dentistry. Brazilian Dental Journal. 29 (3), 227-238 (2018).
- Haas, L. F., Zimmermann, G. S., De Luca Canto, G., Flores-Mir, C., Corrêa, M. Precision of cone beam CT to assess periodontal bone defects: a systematic review and meta-analysis. Dentomaxillofacial Radiology. 47 (2), 20170084 (2018).
- Kamburoğlu, K., Ereş, G., Akgün, C. Qualitative and quantitative assessment of alveolar bone destruction in adult rats using CBCT. Journal of Veterinary Dentistry. 36 (4), 245-250 (2019).
- Sousa Melo, S. L., Rovaris, K., Javaheri, A. M., de Rezen de Barbosa, G. L. Cone-beam computed tomography (CBCT) imaging for the assessment of periodontal disease. Current Oral Health Reports. 7 (4), 376-380 (2020).
