מודל ניסיוני של פרי-אימפלנטיטיס הנגרמת על ידי ליגטורה בעכברים
Summary
זהו דו”ח על מודל ניסיוני של peri-implantitis המושרה על ידי ליגטורה בעכברים. אנו מתארים את כל השלבים הכירורגיים, החל מניהול לפני ואחרי הניתוח של בעלי החיים, עקירות, מיקום שתלים ודלקת פרי-אימפלנטיטיס הנגרמת על ידי ליגטורות.
Abstract
לשתלים דנטליים יש אחוזי הצלחה והישרדות גבוהים. עם זאת, סיבוכים כגון peri-implantitis (PI) הם מאוד מאתגר לטיפול. PI מאופיין בדלקת ברקמות סביב שתלים דנטליים עם אובדן הדרגתי של עצם תומכת. כדי לייעל את תוחלת החיים של שתלים דנטליים במונחים של בריאות ופונקציונליות, חיוני להבין את הפתופיזיולוגיה של פרי-אימפלנטיטיס. בהקשר זה, שימוש במודלים של עכברים במחקר הוכיח יתרונות ברורים בשחזור נסיבות קליניות. מחקר זה נועד לתאר מודל ניסיוני של פרי-אימפלנטיטיס הנגרמת על ידי ליגטורה בעכברים ולקבוע אם יש יעילות בגרימת מחלה זו, בהתחשב בשינויים שנצפו בעצמות וברקמות. השראת פרי-אימפלנטיטיס ניסיונית כוללת את השלבים הבאים: עקירת שיניים, מיקום שתלים ו-PI המושרה בליגטורה. מדגם של שמונה עשר עכברים זכרים C57BL/6J בני 3 שבועות חולק לשתי קבוצות, ליגטורה (N=9) ואי-ליגטורה ביקורתית (N=9). בוצעה הערכה של גורמים קליניים, רדיוגרפיים והיסטולוגיים. קבוצת הליגטורה הראתה אובדן עצם גבוה יותר באופן משמעותי, בצקת מוגברת של רקמות רכות ונדידת אפיתל אפיקלית בהשוואה לקבוצה שאינה ליגטורה. המסקנה הייתה כי מודל פרה-קליני זה יכול לגרום בהצלחה לפרי-אימפלנטיטיס בעכברים.
Introduction
שתלים דנטליים נפוצים יותר ויותר כבחירה רצויה להחלפת שיניים חסרות1. שכיחות השתלים הדנטליים באוכלוסייה הבוגרת בארה”ב צפויה לעלות עד 23% עד שנת 20262. בהתבסס על דוח ניתוח שוק של Grand View Research (2022), גודל השוק העולמי של שתלים דנטליים צפוי להגיע לכ-4.6 מיליארד דולר בשנת 2022. יתר על כן, הוא צפוי להציג קצב צמיחה שנתי קבוע של כ -10% עד שנת 20303. למרבה הצער, השימוש בשתלים דנטליים עלול להוביל לסיבוכים, כגון פרי-אימפלנטיטיס. פרי-אימפלנטיטיס הוגדרה כמצב הנגרם על ידי ביופילם המאופיין בדלקת ברירית הפרי שתל ולאחר מכן אובדן פרוגרסיבי של עצם תומכת4.
סקירה שיטתית מצאה כי השכיחות הממוצעת של פרי-אימפלנטיטיס הייתה 19.53% (95% רווח בר-סמך [CI], 12.87 עד 26.19%) ברמת המטופל ו-12.53% (95% CI 11.67 עד 13.39%) ברמת השתל5. פרי-אימפלנטיטיס מייצגת בריאות ציבורית הולכת וגדלה, עקב עלייה בכישלון השתל, וכתוצאה מכך, עלויות טיפול משמעותיות6.
הבנת הפתוגנזה של פרי-אימפלנטיטיס חיונית לפיתוח גישה שיטתית למניעת הופעתה והתקדמותה ולמקסום תוחלת החיים של השתלים הדנטליים מבחינת אסתטיקה ותפקוד 7,8. במובן זה, שימוש במודלים של מורין במחקר דנטלי הוכח כמועיל, בהתחשב בכך שעכברים חולקים יותר מ -95% מהגנים שלהם עם בני אדם 9,10, מספר מאגרי המידע הגנטיים המקוונים הזמינים והיכולת לשחזר תרחישים קליניים11. כל היתרונות המתוארים מאפשרים דיסקציה של מנגנונים גנטיים במחלות שונות12, מגורים וניהול נגישים, ונוגדנים הזמינים באופן נרחב כפאנלים אנושיים, מעבר לזמינות השינוי הגנטי (למשל, נוקאאוט וביטוי יתר) להערכת רקמות דלקתיות ומיפוי מחלות13. למרות יתרון, ישנם פרסומים מעטים המתייחסים peri-implantitis בעכברים. זאת בין היתר בשל אתגרים מתודולוגיים, ביניהם הקושי להשיג מיני שתלים או להתקין אותם.
כדי לפתח peri-implantitis בעכברים, פרוטוקולים רבים תוארו, כגון peri-implantitis המושרה על ידי ליגטורה, peri-implantitis14 המושרה על ידי חיידקים, Lipopolysaccharide (LPS) המושרה peri-implantitis15, או שילוב LPS + ligature-induced peri-implantitis16. כאן, נתמקד במודל הליגטורה מכיוון שזו השיטה המקובלת ביותר להשראת פריודונטיטיס 17,18,19 ולאחרונה, פרי-אימפלנטיטיס 20,21. הרצועה הממוקמת סביב השתלים במצב תת רירית מעוררת הצטברות פלאק, וכתוצאה מכך, דלקת רקמות. לכן, הפיתוח של גישה זו מבוסס על אינדיקציה של טכניקת עלות-תועלת קיימא עבור מחקרים פרה-קליניים על מחלות peri-implant. מחקר זה נועד לתאר מודל ניסיוני של פרי-אימפלנטיטיס הנגרמת על ידי ליגטורה בעכברים ולקבוע אם יש יעילות בגרימת מחלה זו בהתחשב בשינויים שנצפו בעצמות וברקמות.
המטרה הכוללת של מאמר זה היא לדווח על הפרוטוקול המיושם לגרימת פרי-אימפלנטיטיס בעכברים על ידי ליגטורה ולבחון את יעילותו באמצעות הערכת רקמות ואובדן עצם סביב השתלים.
Protocol
Representative Results
Discussion
פרוטוקול זה מציג דו”ח תיאורי על הליכים כירורגיים להשראת פרי-אימפלנטיטיס תוך שימוש במודל ליגטורה בעכברים. לעבודה עם עכברים יש יתרונות, כגון עלות-תועלת, זמינותו של מערך גנטי נרחב בהתחשב ברקעים הרבים23 בין שאר ההיבטים 24,25. במהלך השנים, מספר מחקרים ה…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
עבודה זו נתמכה על ידי NIH/NIDCR DE031431. ברצוננו להודות למעבדת הליבה לפתולוגיה תרגומית באוניברסיטת UCLA על הסיוע בהכנת החלקים ההיסטולוגיים המסוידים.
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 |
References
- 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).
