Robuust, ligatuur-geïnduceerde model van lymfklier-periodontitis voor de evaluatie van orale neutrofielen

Periodontale ziekte (PD) is een osteolytische aandoening die gepaard gaat met een significante gastheer morbiditeit en economische last, die zich manifesteert door gingivale ontsteking en verlies van zowel zachte weefsel gehechtheid als osseeuze steun voor de aangetaste tandheelkunde^1,2,3,4. Dit proces wordt beheerst door interacties tussen de mondelinge microbiota en aangeboren immuunsysteem van de gastheer. Het wordt ook geassocieerd met exacerbatie van andere systemische ontstekingsziekten, waaronder diabetes, hart-en vaatziekten, en kanker^5,6,7,8. Historisch gezien was het veronderstelde dat PD-pathogenese afhankelijk is van grote hoeveelheden specifieke bacteriën zoals Porphyromonas gingivalis⁹. Recent bewijs suggereert echter dat de microbiële component van PD wordt gemedieerd door de tandheelkundige biofilm. De biofilm is een georganiseerde, complexe Gemeenschap van talrijke micro-organismen die kunnen bestaan in gezonde symbiotische en destructieve dysbiotic Staten^10,11. De mondelinge biofilm geeft normaliter weerstand aan de gastheer door te voorkomen dat de oprichting van Foci van pathogene bacteriën en bevordert ideale gingivale weefselstructuur en functie door regulering van de gastheer immuunrespons^12,13. Verstoringen van de evenwichts verhouding tussen commensale organismen in de mondholte en het gastheer immuunsysteem kunnen leiden tot veranderingen in weefselhomeostase, resulterend in dysbacteriose en ontwikkeling van de Hallmark klinische en radiografische verschijningen van PD^{5,10,12,13,14}.

Interessant is dat de oprichting van een mondelinge dysbacteriose, terwijl vereist voor de initiatie van PD, niet voldoende is om PD in alle individuen te stimuleren, en te elueren naar het vermogen van de gastheer immuunrespons om de overgang van microbiota tussen symbiotische en dysbiotische toestanden¹⁵te ondermijnen. Dit plaatst een bijzondere schijnwerper op de middelen waardoor PD een van de leidende karakters van het aangeboren immuunsysteem beïnvloedt, namelijk de polymorfonucleaire granulocyt (PMN), of neutrofielen, van lokale en systemische perspectieven^16,17.

Bij mensen worden PMNs geworven uit de circulatie met een snelheid van ~ 2 x 10⁶ cellen/h in gezonde periodontale bindweefsels, waar ze de overheersende leukocyten populatie zijn. Hier worden ze vervolgens uit de gingivale Sulcus in de mondholte gezet als een onderdeel van de gingivale creviculaire vloeistof. In aanwezigheid van PD, neutrofilie manifesten in de bloedsomloop en de mondholte, waar deze Effector cellen bezitten een hyperinflammatoire fenotype dat leidt tot de bovengenoemde vernietiging van de parodontium^{17,18,19,20,21,22}. Daarom is het van het allergrootste belang om de rol van PMNs in PD en andere systemische ontstekings condities te begrijpen.

Hoewel algemeen wordt aanvaard dat chronische ziekten samengebonden zijn met PD, moeten de onderliggende mechanismen nog worden opgehelderd, wat bijdraagt aan moeilijkheden bij het beheer van deze morbide en potentieel fatale systemische omstandigheden. Meerdere experimentele diermodellen, elk met unieke voor-en nadelen, zijn gebruikt om de pathofysiologie van PD^23,24bestuderen. Specifiek gericht op Murine-modellen, zijn er verschillende protocollen waarmee de studie van PD wordt vergemakkelijkt; ze bezitten echter verschillende technische en fysiologische tekortkomingen^{25,26,27,28,29,30,31}.

Ten eerste vereist het Oral maagsonde Mouse model talrijke orale inoculaties van humane parodontale pathogenen om gingivale ontsteking en botverlies te genereren. Bovendien wordt het meestal voorafgegaan door een periode van antibioticabehandeling om de Murine commensale Oral flora²⁵te ondermijnen. Dit model vereist vaak gespecialiseerde training om de orale gavage veilig uit te voeren, gebruikt slechts een kleine fractie van parodontale pathogenen uit de complexere menselijke orale microbiome, en vereist enkele maanden om alveolaire botverlies vast te stellen.

In tegenstelling, chemisch geïnduceerde Murine modellen maken gebruik van de mondelinge levering van trinitrobenzeen sulfonzuur (TNBS) of dextran sulfaat natrium (DSS), agenten vaak gebruikt bij het vaststellen van Murine modellen van colitis over een periode van enkele maanden voor het opwekken van periodontale botverlies²⁶. Intraorale en extraoraal Abscess gebaseerde modellen zijn beschikbaar, waarbij de Murine snijtanden en weefsels van de dorsum evenals calvarium, respectievelijk. In het voormalige abces-model worden verschillende injecties van bacteriën toegediend, waardoor meerdere gingivale abcessen en een tekort aan alveolaire botverlies worden gebruikt, wat het gebruik ervan in de studie van PD beperkt. De laatste abces modellen zijn aanzienlijk meer geschikt voor het bestuderen van bacteriële virulentie, ontsteking, en botresorptie op plaatsen buiten de mondholte, die de evaluatie van het parodontium en orale microbiome^{27,28,29,30,31}elimineert.

Met behulp van het ligatuur-geïnduceerde model van parodontitis, is een gevlochten zijde hechtmiddel vaak rond de tweede molaire geïnstalleerd. Als alternatief kan een enkel lineair segment van hechtmateriaal worden ingevoegd tussen de eerste en de tweede kiezen^32,33. Het doel van de ligatuur plaatsing is het vergemakkelijken van bacteriële accumulatie en het genereren van dysbiosis binnen de gingivale sulci, resulterend in parodontale weefsel ontsteking en vernietiging van de weefsels componeren van het parodontium. Met name, dit model is geschikt voor het produceren significant meer alveolaire botverlies in vergelijking met de meer algemeen gebruikte mondelinge maagsonde model³⁴. Verdere complicerende het gebruik van de orale maagsonde model is de natuurlijke weerstand van verschillende stammen van muizen (dat wil zeggen, C57BL/6) aan het ontwikkelen van alveolaire botverlies. Dit is ook problematisch, aangezien deze stam het vaakst wordt gebruikt in op muriene gebaseerd dierlijk onderzoek³⁵.

Bestaande procedures beschreven door marchesan et al. en Abe en hajishengallis werden bedacht om de technische handeling van het plaatsen van de ligatuur^33,36te vereenvoudigen. Helaas vereist het vroegere protocol gespecialiseerde 3D-geprinte apparatuur en heeft het potentieel voor vroegtijdig ligatuur verlies, waardoor het dieren gebruik toeneemt en de kosten die gepaard gaan met extra tijd doorgebracht in de operatiekamer. Bovendien, beide protocollen genereren alleen kleine gebieden van de zieke parodontium beschikbaar voor een studie.

De voordelen van deze techniek zijn gebaseerd op de gelijktijdige studie van orale dysbiose en immunologie die het periodontium beheersen, het gebruik van laaggeprijsde dieren met verschillende genetische achtergronden, en eenvoudige huisvestings-en veehouderijpraktijken. Als zodanig moeten doelstellingen zijn om de hoeveelheid ziek weefsel te maximaliseren en, in pogingen om de beginselen van vermindering van dierlijk onderzoek te oefenen, de dier consumptie tot een zo laag mogelijk niveau te reduceren. Dit vereist dat alle dieren in experimentele analyses³⁷kunnen worden opgenomen. Er moet echter worden opgemerkt dat ongeacht welk diermodel van parodontale ziekte wordt gebruikt, er geen enkel model is dat elk element van de menselijke PD-pathofysiologie omvat.

Dit nieuwe protocol maakt gebruik van de plaatsing van een ligatuur rond meerdere maxillaire molaire tanden met behulp van instrumentatie en materialen die zijn gevonden in de meeste laboratoria. Het maakt voldoende tijd om gemakkelijk en met vertrouwen een ligatuur te installeren die waarschijnlijk niet voortijdig wordt avulse. Tot slot, zoals pmns de vernietiging van het parodontium in PD coördineert, wordt ook een nieuwe methodologie gepresenteerd om orale neutrofielen op een manier analoog aan de mens te herstellen.