用于临床前研究的结扎诱导牙周炎小鼠模型的优化
2026年4月30日
结扎诱导型牙周炎小鼠模型是研究牙周病的一种有效且日益普及的工具。本文详细介绍了该模型的一种简化版本的实施方法，重点在于邻间隙牙槽骨破坏，包括实验室研究设计、3D打印工具的制作，以及利用μCT分析进行骨量定量。
本实验室研究牙周病，探讨炎症如何在不同人群中引起牙龈和骨组织损伤。我们致力于通过靶向疾病中的新参与者和新通路来抑制牙龈炎和牙周炎。简化的结扎诱导型牙周炎小鼠模型在牙齿之间使用双结单线，结合3D打印工具、小鼠牙床及结扎线夹持器，其操作较传统模型更为简便。
该方法采用吸入麻醉技术，与使用注射麻醉的传统模型相比，可使小鼠恢复更快，恢复时间少于10分钟，而注射麻醉的恢复时间通常约为30分钟。准备小鼠牙科床组件时，将所有牙科床部件及胶水放置在工作平台上，然后使用胶水将头部固定部件固定到位。
使用15C手术刀柄安装3号刀片，以45度角对结扎夹持器锁外部的锋利边缘进行斜面处理，以减少锁定或解锁过程中的不适感。将结扎夹持器锁内部的任何圆角修整为直角。去除3D打印件顶部和底部边缘的毛边，并将这些边缘以45度角进行倒角处理。
以45度角切除结扎夹持器每个尖端的一小部分，以防止对软组织造成创伤性损伤。确保结扎夹持器的每个尖端均带有V形凹槽。若该V形凹槽可见，将15C手术刀片轻轻置入凹槽底部。
现在，小心地将刀片朝向打结器尖端的外表面倾斜，并修整外缘V形切口的底部。如果V形切口不可见，将15C手术刀片置于打结器尖端中央，然后以一次明确的动作进行浅切，形成V形切口。在将结扎线穿入凹槽时，从打结器前方观察，应确保两个结位于中央且处于同一水平。
使用牙科探针确认，在结之间施加轻柔力量时，结扎线能回弹到位而不滑脱。进行结扎线放置时，将麻醉后的小鼠置于小鼠牙科床上，使其背部紧贴床面，鼻部靠近鼻罩。使用橡胶带固定小鼠头部并张开其口腔。
在右侧放置结扎丝时，右手持结扎丝夹，左手持探针。将探针尖端轻柔地置于第一和第二磨牙邻面接触区的腭侧下方。先用探针尖端接触牙齿表面，然后向下滑动并轻轻抵住牙龈边缘，以避免损伤软组织。
将探针手柄置于水平角度，确保其位置正确。正确使用探针尖端进行结扎丝放置。将探针钩入近中接触区，并固定头部以抵抗反作用力。
使用结扎钳牵拉颊部组织，将结扎丝置于第一和第二磨牙之间的邻接点处。接着，将结扎钳手柄旋转最多45度，通过轻柔的摆动和滑动相结合的方式，将结扎丝推过邻接点。使用精细的针持钳夹住右侧结扎结上附着的多余结扎丝。
将线从牙齿间向左拉出，并将剪刀沿缝线向下滑动，直至距离结约1.5毫米处，然后剪断。进行微型CT分析时，打开软件，点击“文件”，然后选择“导入图像”。在弹出菜单中，点击“浏览”。
转到包含一次扫描的 DICOM 文件的文件夹，并选择第一个文件。单击“Examine”以查找并选择该文件夹中同一扫描样本的其他所有文件，然后单击“OK”。当图像开始加载后，单击“Visualize”和“Isosurface”。
将图像阈值更改为 5,000，表面质量因子百分比更改为 55。勾选启用图像平滑和使用当前 ROI 裁剪表面的复选框，然后点击更新。如需调整窗位属性，请在底部右键单击窗位，然后点击编辑窗位属性。
将骨密度值设置为 2,000，并在所有测量中保持该值恒定。要操作平面，请使用键盘快捷键 IJK 来隐藏和显示三个不同平面。右键点击并移动光标以放大和缩小。
按住 Shift 键并单击左键以平移。然后，单击“切片”以移动和旋转平面。接着，单击平面中心以将平面前移或后移。
或者，将光标置于目标平面的中心，使用上下箭头键逐层移动平面。单击平面的边缘，可围绕该边缘在平面中心的平行线进行旋转。单击平面的角点，可围绕该平面进行旋转。
接下来，调整屏幕上部以蓝色显示的Z轴切面，使三颗牙齿的表面同时或尽可能同时可见。然后，沿相同的Z轴切面方向滚动，直至第一和第二磨牙的牙根清晰可见，并确保周围解剖结构及根管轮廓清晰明确。将x轴与第一和第二磨牙的颊侧牙根对齐，穿过每个根管的中心部位。
或者，通过对第一磨牙的颊根和第二磨牙的远中颊根进行对齐。接下来，以X切面的方向作为Y切面定位的参考。在X切面面板中，使Y切面垂直平行于第一磨牙的牙根进行对齐。
旋转平面使牙根呈垂直方向，并观察蓝色线条是否穿过牙根的中点。在Y切片面板中，为测量从釉牙骨质界（CEJ）到牙槽骨嵴顶（ABC）的距离，先将光标置于CEJ处沟槽的最深点，然后按1；接着将光标移至ABC的最近点，再按2。
蓝色箭头表示第一个点，绿色箭头表示第二个点。如果用于指示测量点的箭头未立即显示，可将光标悬停在目标区域并按下键盘上的数字键。如果难以确定釉牙骨质界（CEJ），可使用上下箭头键滚动查看相邻切片，以确认其位置。
当难以确定ABC的最近点时，应测量多个点以确保测量的一致性。尽管我们在相关实验方案论文中取得了成功，但新进入该领域的研究人员在组装和使用3D打印工具（如小鼠牙床、结扎线固定器）时仍存在困难。为解决这一问题，我们制作了分步操作视频，指导研究人员完成这些3D打印工具的组装与使用，以便其能够在实验室环境中顺利应用。
我们的研究团队利用临床研究和简化的结扎诱导牙周炎模型，揭示了一组名为炎性小体的蛋白质如何能够抑制炎症和牙周炎的发展。
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概述
本文详细介绍了一种简化的结扎诱导型牙周炎小鼠模型，旨在促进牙周病机制及治疗干预的研究。该方案利用3D打印工具实现高效且可重复的结扎操作，结扎部位位于两颗后牙之间的邻间隙，与人类牙周病的初始发病部位高度相似。该模型可快速、标准化地诱导骨量丧失，并支持通过显微CT成像进行定量分析。
关键研究组成部分
科学领域
- 牙周病研究
- 临床前小鼠模型
- 牙科与骨病理学
背景
- 小鼠结扎诱导性牙周炎是研究牙周病发病机制的常用模型。
- 传统模型技术难度高且耗时较长。
- 简化模型针对邻间隙区域，更符合人类牙周病常见的起始部位。
- 3D打印工具可提高操作效率与实验可重复性。
研究目的
- 提供一种简化的、可重复的小鼠牙周炎诱导方案。
- 促进牙周治疗药物的临床前测试。
- 利用显微CT标准化骨量丢失的定量分析。
使用的方法
- 使用3D打印的牙床和结扎夹在第一和第二磨牙之间放置双结结扎线。
- 采用吸入麻醉以实现快速恢复。
- 逐步组装和准备3D打印工具。
- 通过显微CT成像和分析定量测量牙槽骨吸收。
- 检测基因表达（Rank、Rankl、Opg）作为破骨细胞生成活性的间接指标。
主要结果
- 简化模型允许每只小鼠在5–10分钟内完成结扎线放置。
- 结扎后3天即可检测到破骨细胞生成信号；结扎后9天出现稳定的骨破坏。
- 显微CT可精确测量第一与第二磨牙之间的骨量丢失。
- 该方案可支持在临床前研究中可重复且高效地诱导牙周炎。
结论
- 简化的结扎诱导牙周炎模型具有高效、可重复且成本较低的优点。
- 3D打印工具可提高操作的标准化程度和可及性。
- 该模型非常适合在临床前环境中测试创新的牙周治疗手段。
常见问题
行业重要性概要
简化的结扎诱导性牙周炎小鼠模型为牙周病机制及治疗候选物的临床前评估提供了一个标准化、快速且可重复的平台。通过采用3D打印工具和定量微计算机断层扫描（micro-CT）分析，该模型增强了从发现到临床前研究的预测可信度和转化连续性。该模型聚焦于具有临床相关性的解剖部位以及可量化的骨量丧失，有助于在牙科和骨病理学研发管线中做出基于风险调整的决策。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 可探究与牙周病发生和发展相关的骨免疫学通路。
- 通过可量化的骨质流失和基因表达结果，支持治疗靶点的功能验证。
- 通过模拟与人类疾病相关的邻间骨破坏，有助于阐明其作用机制并降低研发风险。
筛选与检测方法开发
- 提供一种可重复、标准化的体内系统，用于评估靶向骨组织和炎症通路的候选治疗药物。
- 基于定量微计算机断层扫描（micro-CT）提供可靠的检测读数，支持稳健的检测方法开发及跨研究间的可比性。
- 通过3D打印工具简化操作流程，降低操作变异性，并支持高通量筛选的准备工作。
转化与临床前研究
- 与人类疾病起始部位一致，提高了临床前研究发现的转化相关性。
- 通过分析 Rank、Rankl 和 Opg 的基因表达，支持基于生物标志物的评估。
- 可在经济高效的模型中实现从机制探索到临床前治疗评估的连续性研究。
流程与工作流整合
该模型通过为牙周病研究中的假设验证和治疗评估提供可扩展、标准化的工作流程，弥合了早期发现与临床前验证之间的差距。
- 发现生物学：支持在体内对炎症和破骨细胞生成机制进行假设驱动型研究。
- 筛选：提供可重复、定量的骨量丢失测量结果，用于候选对象的优先排序。
- 分析：整合显微CT与基因表达数据输出，实现可靠的比较分析。
- 转化研究：模拟与疾病相关的解剖部位和生物标志物，促进从临床前到临床研究的衔接。
- 企业级复用：提供标准化、可重复使用的平台，支持持续开展治疗性与机制性研究。
运营与企业影响
- 科学价值：提高靶点验证中的预测可信度，降低机制上的模糊性。
- 操作价值：通过使用3D打印工具，增强实验的可重复性、标准化程度和操作效率。
- 战略价值：提供可靠且可量化的终点指标，从而优化“推进/终止”决策和资本配置。
- 项目组合影响：实现牙周治疗候选药物的风险调整后推进与优先排序。
实施注意事项
- 需要具备小型动物操作、牙科解剖学和显微CT成像方面的专业知识。
- 需要具备3D打印基础设施，用于工具的制造与维护。
- 要求严格的实验流程标准化和校准，以确保跨研究之间的可比性。
- 通过调整实验方案，可适用于不同遗传背景和治疗方式。
- 依赖持续的培训和质量控制，以最大限度减少技术变异。
