NKOLO TOLO FD1*, NKECK JR2, ATANWO DONGMO LN1, EKO M3, TANETCHOP MAGOUO N1, OBONO EKAMENA MJ1, NJIKI BIKOI JAKY4
1Department of Oral Surgery, Faculty of Medicine and Biomedical Sciences of the University of Yaounde I
2Department of Internal Medicine, Faculty of Medicine and Biomedical Sciences, University of Yaounde I
3Department of Biochemistry, Faculty of Medicine and Biomedical Sciences, University of Yaounde I
4Department of Microbiology, Faculty of Science, University of Yaounde I
*Corresponding author: nkolo.tolo@fmsb-uy1.cm, +237694144681
Received: 20 April 2025, Reviewed: 09 July 2025, Revised: 10 July 2025, Accepted: 19 July 2025, Published: 06 August 2025
https://doi.org/10.63342/cjbbs2025.33.017.eng
ABSTRACT
A detailed understanding of the kinetics of mandibular bone consolidation requires robust experimental models. This study assesses the robustness and reproducibility of a Wistar rat model of mandibular bone lesions. The study was conducted on 24 Wistar rats, divided into three experimental groups of 08 rats. The first group served as control. The second group underwent extraction of the lower central incisor with injury to the underlying alveolar bone. The third group underwent drill holes in the mandibular symphysis. The rats were sedated by intraperitoneal injection of ketamine and diazepam. Tooth extraction was performed with an incisor forceps, and drill holes with a micromotor and steel drill, under saline irrigation. All animals received post-operative antibiotic and analgesic treatment. Alkaline phosphatase (ALP) activity was significantly increased in females (289.33 to 437 IU/L, p<0.01) and males (56.75 to 303.67 IU/L, p<0.01), indicating a more intense and prolonged osteogenic response with drilling than with tooth extraction. In females, the drill hole significantly decreased calcium to 55.5 mg/L (p<0.05), whereas in males, tooth extraction significantly increased it to 24.3 mg/L (p<0.05) and drilling to 128.25 mg/L (p<0.05), suggesting a variable bone remodeling response according to sex and lesion type. In females, phosphorus increased significantly from week 1 in the drill hole group (p<0.05), reaching a mean value of around 100 mg/L, while in males, the progressive increase in phosphorus in the same group occurred between weeks 2 and 6 (p<0.05), reaching a peak of around 120 mg/L at week 6. The results obtained, in particular the kinetics of biochemical markers, confirmed the relevance of this model for assessing the mechanisms of bone consolidation. The prospects for future research are vast and promising, paving the way for significant advances in maxillofacial surgery and regenerative medicine.
Keywords: Bone Remodeling, Robustness, Reproducibility, Mouse Model, Mandibular Fracture
RÉSUMÉ
La compréhension fine de la cinétique de la consolidation osseuse mandibulaire nécessite des modèles expérimentaux robustes. Ce travail évalue la robustesse et la reproductibilité d’un modèle de lésions osseuses mandibulaires chez le rat Wistar. L’étude a été menée sur 24 rats Wistar, divisés en trois groupes expérimentaux de 08 rats. Le premier groupe a servi de contrôle. Le deuxième groupe a subi une extraction de l’incisive centrale inférieure avec lésion de l’os alvéolaire sous-jacent. Le troisième groupe a subi des trous de forage au niveau de la symphyse mandibulaire. La sédation des rats a été réalisée par injection intra-péritonéale de kétamine et de diazépam. L’extraction dentaire a été effectuée avec un davier incisif, et les trous de forage avec un micromoteur et un foret en acier, sous irrigation de sérum physiologique. Tous les animaux ont reçu un traitement antibiotique et analgésique post-opératoire. L’activité de la phosphatase alcaline (PAL) a significativement augmenté chez les femelles (289,33 à 437 UI/L, p<0,01) et chez les mâles (56,75 à 303,67 UI/L, p<0,01), indiquant une réponse ostéogénique plus intense et prolongée avec le trou de forage qu’avec l’extraction dentaire. Chez les femelles, le trou de forage a diminué le calcium à 55,5 mg/L, tandis que chez les mâles, l’extraction dentaire l’a augmenté à 24,3 mg/L et le forage à 128,25 mg/L, suggérant une réponse de remodelage osseux variable selon le sexe et le type de lésion. Chez les femelles, le phosphore a significativement augmenté dès la première semaine dans le groupe trou de forage, atteignant une valeur moyenne d’environ 100 mg/L, tandis que chez les mâles, l’augmentation progressive du phosphore dans le même groupe s’est produite entre la 2ème et la 6ème semaine, atteignant un pic d’environ 120 mg/L à la 6ème semaine. Les résultats obtenus, notamment la cinétique des marqueurs biochimiques, ont confirmé la pertinence de ce modèle pour évaluer les mécanismes de consolidation osseuse. Les perspectives de recherche future sont vastes et prometteuses, ouvrant la voie à des avancées significatives dans le domaine de la chirurgie maxillo-faciale et de la médecine régénérative.
Mots clés : Remodelage Osseux, Robustesse, Reproductibilité, Modèle Murin, Fracture Mandibulaire.
REFERENCES
Boskey AL. 1992. Mineral-matrix interactions in bone and cartilage. Clinical Orthopaedics and Related Research 281:244-274.
Bronner F. 1992. Extracellular and intracellular regulation of calcium homeostasis. Scandinavian Journal of Clinical and Laboratory Investigation Supplement 210:17-23.
Einhorn TA. 2005. The science of fracture healing. Journal of Orthopaedic Trauma 19(10): S4-6. https://doi.org/10.1097/00005131-200511101-00002
Festing MFW, Baumans V, Combes RD, Halder M, Hendriksen CFM, Howard BR, Lovell DP, Moore GJ, Overend P, Wilson MS. 1998. Reducing the use of laboratory animals in biomedical research: problems and possible solutions. Alternatives to Laboratory Animals 26(3):283-301.
Gbetibouo DW, Tabue RN, Nganou-Gnindjio NR, Ngono C, Abena AA. 2018. Osteogenic potential of Nauclea latifolia Smith (Rubiaceae) in alveolar bone defects in Wistar rats. BMC Complementary and Alternative Medicine 18(1):104. https://doi.org/10.1186/s12906-018-2104-0
Ioannidis JPA. 2005. Why most published research findings are false. PLoS Medicine 2(8):e124. https://doi.org/10.1371/journal.pmed.0020124
Marie PJ. 2003. Osteoblast dysfunction in skeletal aging and osteoporosis. Journal of Endocrinological Investigation 26(8):781-796. https://doi.org/10.1007/BF03347346
Marsell R, Einhorn TA. 2011. The biology of fracture healing. Injury 42(6):551-555. https://doi.org/10.1016/j.injury.2011.03.031
Nilajagi IS, Patil SS, Shinde SV, Hiremath VS. 2021. Evaluation of serum calcium and alkaline phosphatase levels in fracture healing in dogs. Indian Journal of Veterinary Surgery 42(2):121-125.
Schmidmaier G, Wildemann B, Raschke MJ, Haas NP, Richards RG. 2009. Biological approaches to improve fracture healing. Journal of Bone and Mineral Research 24(4):558-569. https://doi.org/10.1359/jbmr.081233
Turner PV, Brabb T, Pekow C, Vasbinder MA. 2011. Administration of substances to laboratory animals: routes, methods, and frequency. Journal of the American Association for Laboratory Animal Science 50(5):600-613.