골관절염 부전골 두께의 소프트웨어 지원 정량 측정
Summary
이 방법론 문서는 뮤린 골관절염 무릎 관절과 정상적인 무릎 관절에서 조직학적 이전 골 두께를 대조군으로 정량화하는 소프트웨어 보조 정량측정 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 미묘한 두껍게에 매우 민감하며 초기 골관절염 부전 골골절 골격 변화를 감지하는 데 적합합니다.
Abstract
부전 골 두껍게 하고 경화증은 동물 모델과 인간 모두에서 골관절염(OA)의 주요 특징입니다. 현재, 조직학적 기전 골 두꺼기의 심각도는 주로 반정적 채점 시스템에 기반한 시각적 추정에 의해 결정된다. 본 기사는 내측 반월상연수(DMM)의 불안정화에 의해 유도된 무릎 OA의 마우스 모델에서 체전건조골 두께를 정량적으로 측정하는 재현가능하고 쉽게 실행되는 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 내측 대퇴 혼딜및 부전골 골이 일반적으로 DMM 유도 무릎 OA에서 발생하는 의료 경골 고원에 대한 관심 영역을 정의 한 후 조직 이미지에 체전 골 두께를 정량화하는 ImageJ 소프트웨어를 활용했다. 가짜 시술을 가진 무릎 관절에서 히스토로지 이미지가 컨트롤로 사용되었습니다. 통계 분석에 따르면 새로 개발된 정량형 아전드랄 골 측정 시스템은 낮은 관측자 간 변동성으로 매우 재현가능했다. 결과는 새로운 프로토콜이 널리 사용되는 시각 채점 시스템보다 미묘하거나 온화한 초통골 뼈 두껍게에 더 민감하다는 것을 건의합니다. 이 프로토콜은 조기 및 진행 골관절염 뼈 변화를 감지하고 OA 연골 등급과 함께 OA 치료의 생체 내 효능을 평가하기에 적합합니다.
Introduction
관절 연골, 골관절염 및 아척골뼈(SCB) 경화증의 손실로 인한 관절 공간 협결에 의해 방사선학적으로 특징지어지는 골관절염(OA)은 관절염의 가장 흔한 형태이다1,2. OA의 병인학에서 동맥 뼈의 역할은 완전히 이해되지 않지만, 골다피성 형성 및 SCB 경화증은 일반적으로 원인 요인이 아닌 질병 과정의 결과라고 생각되지만, 동맥 뼈 아키텍처 /모양 및 생물학의 변화는 OA3,4의 개발 및 진행에 기여할 수 있습니다. . SCB 측정을 포함한 정확하고 쉽게 실행되는 OA 등급 시스템의 개발은 연구 실험실 간의 비교 연구와 OA 진행을 예방하거나 감쇠하도록 설계된 치료제의 효능을 평가하는 데 매우 중요합니다.
SCB는 얇은 돔 모양의 뼈 판과 반골 뼈의 기본 층으로 지어졌습니다. SCB 플레이트는 석회화 연골 바로 아래에 평행하게 누워 있는 피질 라멜라입니다. 동맥 및 정맥 혈관의 작은 가지뿐만 아니라 신경은 석회화 된 연골과 반골 뼈 사이의 통신, SCB 플레이트의 채널을 통해 관통. 기전 성 전골은 혈관, 감각 신경, 골수를 포함하고 SCB 플레이트보다 더 다공성 및 대사 활성이다. 따라서 SCB는 충격 흡수 및 지지 기능을 발휘하며 정상적인 관절5,6,7,8에서 연골 영양소 공급 및 신진 대사에도 중요합니다.
SCB 두껍게 (조직학에서) 및 경화증 (방사선 사진)은 OA의 주요 특징과 OA 병리학의 주요 연구 분야입니다. SCB 두껍게 측정은 OA 심각도에 대한 히스토로지학적 평가의 중요한 구성 요소입니다. 이전에 보고된 설치류 SCB 광물 밀도9뿐만 아니라 OA10,11,12,13의 설치류 모델에서 마이크로 컴퓨팅 단층 촬영(micro-CT) 기반 정량적 SCB 측정을 통해 SCB 구조에 대한 이해와 OA 병리학의 SCB 변화의 역할을 향상시켰습니다. SCB 영역과 두께는 또한 특이적이고 비싼 뼈 히스토모홈트리 소프트웨어14를 가진 정교한 컴퓨터 시스템을 사용하여 조직학적 슬라이드로 정량화되었습니다. 그럼에도 불구하고, SCB 두껍게 그레이딩을 포함한 시각적 추정 기반 반정성 OA 채점 시스템은 특히 수많은 조직학적 이미지를 선별하기 위해 채점 시스템을 사용하기 쉽기 때문에 현재 마이크로 CT보다 더 널리 사용되고 있습니다. 그러나 대부분의 기존 OA 채점 시스템은 주로 연골 변화에 초점을 맞추고 있습니다15,16,17. SCB 두껍게를 온화하고, 보통, 중증으로 분류하는 널리 사용되는 골관절염 SCB 두께 채점 방법은 대체로 주관적이며, 그 신뢰성은 완전히 검증되지 않았다15. 안정적이고 쉽게 실행되는 단계별 골관절염 SCB 두께 측정 프로토콜은 완전히 개발되지 않았거나 표준화되지 않습니다.
이 연구는 OA의 마우스 모델에서 SCB 두께를 정량적으로 측정하기 위해 재현 가능하고 민감하며 쉽게 실행되는 프로토콜을 개발하는 것을 목표로 했습니다. 당사의 엄격한 측정 테스트 및 통계 분석에 따르면 이 ImageJ 소프트웨어 지원 정량 측정 프로토콜은 정상 및 골관절염 무릎 관절 모두에서 SCB 두께를 정량화할 수 있음을 입증했습니다. 새로 개발된 프로토콜은 널리 사용되는 시각적 채점 시스템보다 가벼운 SCB 변경에 재현가능하고 민감합니다. 그것은 초기 골관절염 SCB 변화를 감지 하 고 OA 연골 등급과 함께 OA 치료의 생체 효능을 평가에 사용할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
SCB 두껍게 측정은 OA 심각도에 대한 히스토로지학적 평가의 중요한 구성 요소입니다. 대부분의 기존 OA 채점 시스템은 주로 연골 변화에 초점을 15,16,17. SCB 가중을 온화하고, 중등도, 중증으로 분류하는 널리 사용되는 뮤린 골관절염 SCB 두께 채점 방법은 크게 주관적이며, 그 신뢰성은 완전히 검증되지 않았다15…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 작품은 국립 관절염 및 근골격계 및 피부 질환 국립 연구소 (NIH)에 의해 지원되었다 상 번호 R01 AR059088, 국방부 (DoD) 연구 상 번호 W81XWH-12-1-0304, 메리와 폴 해링턴 저명한 교수 에 의해 지원되었다.
Materials
| Safranin-O | Sigma-Aldrich | S8884 | |
| Fast green | Sigma-Aldrich | F7252 | |
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich | GHS216 | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | E4382 | |
| illustrator | Adobe | Not applicable |
References
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