Experimentell modell av ligaturinducerad periimplantit hos möss
Summary
Detta är en rapport om en experimentell modell av ligaturinducerad periimplantit hos möss. Vi beskriver alla kirurgiska steg, från pre- och postoperativ hantering av djuren, extraktioner, implantatplacering och ligaturinducerad periimplantit.
Abstract
Tandimplantat har en hög framgångs- och överlevnadsgrad. Komplikationer som periimplantit (PI) är dock mycket utmanande att behandla. PI kännetecknas av inflammation i vävnaderna runt tandimplantat med progressiv förlust av stödjande ben. För att optimera tandimplantatens livslängd när det gäller hälsa och funktionalitet är det avgörande att förstå patofysiologin för periimplantit. I detta avseende har användningen av musmodeller i forskning visat sig ha tydliga fördelar när det gäller att återskapa kliniska omständigheter. Denna studie syftade till att beskriva en experimentell modell av ligaturinducerad periimplantit hos möss och avgöra om det finns effektivitet i att inducera denna sjukdom, givet de observerade ben- och vävnadsförändringarna. Den experimentella periimplantitinduktionen omfattar följande steg: tandextraktion, implantatplacering och ligaturindukterad PI. Ett urval av arton 3 veckor gamla C57BL/6J-hanmöss delades in i två grupper, ligatur (N=9) och kontrollmöss utan ligatur (N=9). Utvärdering av kliniska, röntgenologiska och histologiska faktorer utfördes. Ligaturgruppen visade signifikant högre benförlust, ökat mjukdelsödem och apikal epitelmigration än icke-ligaturgruppen. Slutsatsen var att denna prekliniska modell framgångsrikt kan inducera periimplantit hos möss.
Introduction
Tandimplantat blir allt vanligare som ett önskvärt val för att ersätta saknade tänder1. Prevalensen av tandimplantat i den amerikanska vuxna befolkningen beräknas öka med upp till 23 % fram till 20262. Baserat på en marknadsanalysrapport från Grand View Research (2022) beräknades den globala marknadsstorleken för tandimplantat uppgå till cirka 4.6 miljarder USD 2022. Dessutom förväntas den uppvisa en stadig årlig tillväxttakt på cirka 10 % fram till år 20303. Tyvärr kan användningen av tandimplantat leda till komplikationer, såsom periimplantit. Periimplantit har definierats som ett biofilmsinducerat tillstånd som kännetecknas av inflammation i periimplantatslemhinnan och efterföljande progressiv förlust av stödben4.
En systematisk genomgång visade att den genomsnittliga prevalensen av periimplantit var 19,53 % (95 % konfidensintervall [KI], 12,87 till 26,19 %) på patientnivå och 12,53 % (95 % KI 11,67 till 13,39 %) på implantatnivå5. Periimplantit utgör en växande folkhälsa på grund av en ökning av antalet implantat som misslyckas och därmed betydande behandlingskostnader6.
Att förstå patogenesen av periimplantit är avgörande för att utveckla ett systematiskt tillvägagångssätt för att förhindra dess uppkomst och progression och maximera tandimplantatens livslängd när det gäller estetik och funktion 7,8. I denna mening har det visat sig fördelaktigt att använda murina modeller i tandvårdsforskning, med tanke på att möss delar mer än 95 % av sina gener med människor 9,10, antalet tillgängliga genetiska databaser online och förmågan att reproducera kliniska scenarier11. Alla de beskrivna fördelarna möjliggör dissektion av genetiska mekanismer i olika sjukdomar12, tillgänglig ackommodation och behandling, och antikroppar som är allmänt tillgängliga som mänskliga paneler, utöver den genetiska modifieringstillgängligheten (t.ex. knockout och överuttryck) för bedömning av inflammatorisk vävnad och sjukdomskartläggning13. Även om det är fördelaktigt finns det få publikationer som behandlar periimplantit hos möss. Detta beror bland annat på metodologiska utmaningar, bland annat svårigheten att få tag på miniimplantat eller installera dem.
För att utveckla periimplantit hos möss har många protokoll beskrivits, såsom ligaturinducerad periimplantit, bakterieinducerad periimplantit14, lipopolysackarid (LPS)-inducerad periimplantit15, eller kombinationen LPS + ligaturinducerad periimplantit16. Här kommer vi att fokusera på ligaturmodellen eftersom det är den mest accepterade metoden för att inducera parodontit 17,18,19 och, mer nyligen, periimplantit 20,21. Ligaturen som placeras runt implantaten i en submukosal position stimulerar plackackumulering och följaktligen vävnadsinflamation. Så utvecklingen av detta tillvägagångssätt är baserad på indikationen av en genomförbar kostnads-nyttoteknik för prekliniska undersökningar av peri-implantatsjukdomar. Denna studie syftar till att beskriva en experimentell modell av ligaturinducerad periimplantit hos möss och avgöra om det finns effektivitet i att inducera denna sjukdom givet de observerade ben- och vävnadsförändringarna.
Det övergripande målet med denna artikel är att rapportera det protokoll som tillämpas för att inducera periimplantit hos möss med ligatur och att observera dess effektivitet genom vävnadsutvärdering och benförlust runt implantaten.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta protokoll presenterar en beskrivande rapport om kirurgiska ingrepp för induktion av periimplantit med hjälp av en ligaturmodell på möss. Att arbeta med möss har fördelar, som att det är kostnadseffektivt, att det finns tillgång till en omfattande genetisk uppsättning med tanke på de många bakgrunderna23 bland andra aspekter24,25. Under årens lopp har flera studier framgångsrikt använt möss inom det medicinska och denta…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av NIH/NIDCR DE031431. Vi vill tacka Translational Pathology Core Laboratory vid UCLA för hjälp med att förbereda de avkalkade histologiska sektionerna.
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 |
Riferimenti
- 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).
