口腔好中球評価のためのマウス歯肉炎の堅牢な合字誘発モデル

歯周病(PD)は、有意な宿主罹患率および経済的負担に関連する骨溶解状態であり、歯肉の炎症および軟部組織結合および患部の骨の支持の両方の喪失によって現れる^{1、2、3、4}である。このプロセスは、宿主の経口微生物叢と自然免疫系との相互作用によって支配される。また、糖尿病、心血管疾患、および癌^{5、6、7、8}を含む他の全身性炎症性疾患の悪化に関連する。歴史的に、PD病因はポルフィロモナス・ギンギバリス⁹のような特定の細菌に大量に依存していると仮定した。しかしながら、最近の証拠は、PDの微生物成分が歯科バイオフィルムによって媒介されることを示唆している。バイオフィルムは、健康な共生および破壊的な生生物状態^10、11に存在し得る多数の微生物の組織化された複雑なコミュニティである。経口バイオフィルムは、通常、病原性細菌の病巣の樹立を防止することによって宿主に耐性を与え、宿主免疫応答^12、13の調節を通じて理想的な歯肉組織の構造および機能を促進する。口腔内の単一生物と宿主免疫系との間の平衡関係の摂動は、組織恒常性の変化をもたらし、その結果、PD5、10、12、13、14の顕著な臨床および放射線出現の特徴的な臨床および放射線出現の発症をもたらし得る。

興味深いことに、経口ジスバクテリア症の確立は、PDの開始に必要であるが、全ての個体においてPDを駆動するのに十分ではなく、共生およびジビオティック状態間の微生物叢の移行を覆す宿主免疫応答の能力に向かって排除する^15。これは、PDが先天性免疫系の主要なキャラクターの1つ、すなわち多形核顆粒球(PMN)、または好中球に影響を与える手段に特定のスポットライトを置き、局所的および全身的な観点から^16、17を置く。

ヒトでは、PMNは、健康な歯周結合組織において〜2x¹⁰⁶細胞/hの割合で循環からリクルートされ、そこでは白血球集団が優勢である。ここで、それらは、その後、歯肉管管液の成分として口腔内に歯肉溝から排出される。PDの存在下で、好中球症は循環および口腔内に現れ、これらのエフェクター細胞は、歯周期^{17、18、19、20、21、22}の前述の破壊につながる過剰炎症表現型を有する。したがって、PDおよび他の全身性炎症状態におけるPMNの役割を理解することは最も重要である。

慢性疾患がPDと相互に関連していることは広く受け入れられているが、根本的なメカニズムはまだ解明されておらず、これらの病的で致命的な全身状態の管理における困難に寄与している。複数の実験動物モデルは、それぞれ独自の長所と短所を有し、PD^23、24の病態生理学を研究するために利用されている。特にマウスモデルに焦点を当てて、PDの研究が容易になる様々なプロトコルがあります。しかし、彼らはいくつかの技術的および生理学的な欠点を持っています^25,26,27,28^,29,30,31.

まず、口腔ガバゲージマウスモデルは、歯肉炎症および骨損失を生成するためにヒト歯周病原体の多数の経口接種を必要とする。加して、一般に、マウスの口腔内細菌叢²⁵を覆す抗生物質治療の期間が先行する。このモデルは、多くの場合、経口ガベを安全に行うために専門的な訓練を必要とし、より複雑なヒト経口微生物から歯周病原体のほんの一部のみを使用し、肺胞骨喪失を確立するために数ヶ月を必要とします。

対照的に、化学的に誘導されたマウスモデルは、トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)またはデキストラン硫酸ナトリウム(DSS)の経口送達を利用し、歯周骨損失²⁶を誘発するために数ヶ月にわたって大腸炎のマウスモデルを確立するのに一般的に使用される薬剤である。口腔内および口腔外膿瘍ベースのモデルは、それぞれカルバリウムと同様に、モルサムのマウス切開器および組織を含む利用可能である。前者の膿瘍モデルでは、細菌のいくつかの注射が投与され、複数の歯肉膿瘍および歯槽骨喪失の消滅を引き起こし、PDの研究におけるその使用を制限する。後者の膿瘍モデルは、口腔外の部位における細菌毒性、炎症、および骨吸収を研究する傾向が有意に高く、歯竜菌および口腔微生物叢の評価を排除する27、28、29、30、31である。

歯周炎の合字誘発モデルを用いて、編組シルク縫合糸は、一般的に第2の大臼歯の周りに円周に設置されている。代替として、縫合材料の単一の線形セグメントは、第1および第2の臼歯^32、33の間に挿入することができる。合字配置の目的は、細菌の蓄積を促進し、歯肉スルチ内のジスバイオシスを生成し、歯周組織の炎症および歯周を構成する組織の破壊をもたらすことである。最も顕著なのは、このモデルは、より一般的に使用される経口ガバゲージモデル³⁴と比較して有意により多くの肺胞骨損失を産生することができる。さらに口腔ガベモデルの使用を複雑にすることは、歯槽骨損失を発症するマウスのいくつかの株(すなわち、C57BL/6)による自然な耐性である。この株は、マウスベースの動物研究³⁵で最も頻繁に使用されるので、これはまた問題です。

マルケサンら、安倍、ハジシェンガリスによって記述された既存の手順は、合字^33、36を配置する技術的な行為を簡素化するために考案されました。残念ながら、前者のプロトコルは、特殊な3Dプリント機器を必要とし、それによって動物の使用と手術室で費やされた追加の時間に関連するコストを増加させる早期合字損失の可能性を有しています。さらに、両方のプロトコルは、研究のために利用可能な疾患歯当ての小さな領域のみを生成します。

この技術に伴う利点は、歯竜を支配する経口ジスビオシスと免疫学の同時研究、多様な遺伝的背景を持つ低コストの動物の利用、シンプルな住宅と畜産の実践に基づいています。そのため、疾患組織の量を最大化し、動物研究における減少の原則を実践しようとする試みにおいて、動物の消費量を可能な限り低いレベルに減らすことが目標となるべきである。これには、すべての動物が実験分析³⁷に含まれる能力を確保する必要があります。しかしながら、歯周病のどの動物モデルが利用されても、ヒトPD病態生理学のあらゆる要素を包含する単一のモデルがないことに留意すべきである。

この新しいプロトコルは、ほとんどの実験室で見られる計装および材料を使用して、複数の上顎臼歯の周りの合字の配置を採用しています。これは、早期に発芽する可能性が低い合字を簡単かつ自信を持ってインストールするのに十分な時間を可能にします。最後に、PMNがPDにおける歯素の破壊を調整するにつれて、ヒトに類似した方法で経口好中球を回収する新しい方法論も提示される。