Medição quantitativa assistida por software da espessura óssea subcondral osteoartrítica
Summary
Este artigo de metodologia apresenta um protocolo de medição quantitativa assistido por software para quantificar a espessura óssea subcondral histológica nas articulações do joelho osteoartrrítico murina e articulações normais do joelho como controles. Este protocolo é altamente sensível ao espessamento sutil e é adequado para detectar alterações ósseas subcondriais osteoartríticas precoces.
Abstract
O espessamento ósseo subcondral e a esclerose são as principais marcas da osteoartrite (OA), tanto em modelos animais quanto em humanos. Atualmente, a gravidade do espessamento do osso subcondral histológico é determinada principalmente por sistemas de classificação semi-quantitativos baseados em estimativa visual. Este artigo apresenta um protocolo reprodutível e facilmente executado para medir quantitativamente a espessura óssea subcondral em um modelo de camundongo de joelho OA induzido pela desestabilização do menisco medial (DMM). Este protocolo utilizou o software ImageJ para quantificar a espessura óssea subcondral em imagens histológicas depois de definir uma região de interesse no condílo femoral medial e no platô tibial médico onde o espessamento do osso subcondral geralmente ocorre no OA do joelho induzido por DMM. Imagens histológicas das articulações do joelho com um procedimento falso foram usadas como controles. A análise estatística indicou que o recém-desenvolvido sistema de medição óssea subcondral quantitativa foi altamente reprodutível com baixas variabilidades intra e inter-observador. Os resultados sugerem que o novo protocolo é mais sensível ao espessamento de ossos subcondrais sutis ou leves do que os sistemas de classificação visual amplamente utilizados. Este protocolo é adequado para detectar alterações ósseas subcondriais osteoartríticas precoces e em andamento e para avaliar a eficácia in vivo dos tratamentos de OA em conjunto com a classificação da cartilagem OA.
Introduction
A osteoartrite (OA), caracterizada radiograficamente pelo estreitamento do espaço articular devido à perda de cartilagem articular, osteofitas e esclerose óssea subcondral (SCB), é a forma mais comum de artrite1,2. Embora o papel do osso peri-articular na etiologia da OA não seja totalmente compreendido, a formação de osteofitas e a esclerose SCB são geralmente consideradas como resultados do processo da doença em vez de fatores causadores, mas mudanças na arquitetura/forma e biologia óssea peri-articular podem contribuir para o desenvolvimento e progressão da OA3,4 . O desenvolvimento de um sistema de classificação OA preciso e facilmente executado, incluindo a medição de SCB, é fundamental para estudos comparativos entre laboratórios de pesquisa e para avaliar a eficácia de agentes terapêuticos projetados para prevenir ou atenuar a progressão de OA.
SCB é construído com uma fina placa óssea semelhante a uma cúpula e uma camada subjacente de osso trabecular. A placa SCB é a lamella cortical, situada paralelamente e imediatamente sob a cartilagem calcificada. Pequenos ramos de vasos arteriais e venosos, bem como nervos, penetram através dos canais na placa SCB, comunicando-se entre a cartilagem calcificada e o osso trabecular. O osso trabecular subcondral contém vasos sanguíneos, nervos sensoriais, medula óssea e é mais poroso e metabolicamente ativo que a placa SCB. Portanto, o SCB exerce funções de absorção de choque e suporte e também é importante para o fornecimento de nutrientes da cartilagem e metabolismo em articulações normais5,6,7,8.
O espessamento de SCB (em histologia) e a esclerose (na radiografia) são as principais marcas da OA e das principais áreas de pesquisa da fisiopatologia OA. Medir o espessamento de SCB é um componente importante das avaliações histológicas da gravidade da OA. A microradiografia digital relatada anteriormente para medição da densidade mineral SCB 9, bem como a medição quantitativa de SCB baseada em microcândia (microcdáciclo) em modelos de roedores de OA10,11,12,13 melhoraram nossa compreensão da estrutura scb e o papel das mudanças de SCB na fisiopatologia OA. A área e a espessura do SCB também foram quantificadas com lâminas histológicas usando um sofisticado sistema de computador com software específico e caro de histomorfometria óssea14. No entanto, os sistemas de classificação OA semi-quantitativos baseados em estimativas visuais, incluindo a classificação de espessamento SCB, são mais amplamente utilizados do que micro-CT no momento, porque os sistemas de classificação são fáceis de usar, particularmente para a triagem de numerosas imagens histológicas. No entanto, a maioria dos sistemas de classificação OA existentes concentra-se principalmente em alterações de cartilagem15,16,17. Um método de classificação de espessura de SCB osteoartrítico amplamente utilizado que classifica o espessamento de SCB como leve, moderado e grave é em grande parte subjetivo, e sua confiabilidade não foi totalmente validada15. Um protocolo de medição de espessura SCB osteoartrrítico confiável e facilmente executado passo a passo não é totalmente desenvolvido ou não padronizado.
Este estudo teve como objetivo desenvolver um protocolo reprodutível, sensível e facilmente executado para medir quantitativamente a espessura do SCB em um modelo de mouse de OA. Nossos rigorosos testes de medição e análise estatística demonstraram que este protocolo de medição quantitativa assistido pelo software ImageJ poderia quantificar a espessura do SCB nas articulações normais e osteoartríticas do joelho. O protocolo recém-desenvolvido é reprodutível e mais sensível a mudanças leves de SCB do que os sistemas de classificação visual amplamente utilizados. Pode ser usado para detectar alterações precoces de SCB osteoartrvérticos e para avaliar a eficácia in vivo dos tratamentos de OA em conjunto com a classificação da cartilagem OA.
Protocol
Representative Results
Discussion
Medir o espessamento de SCB é um componente importante das avaliações histológicas da gravidade da OA. A maioria dos sistemas de classificação OA existentes concentra-se principalmente em alterações de cartilagem15,16,17. Um método de classificação de espessura scb osteoartrrítico de murina amplamente utilizado que classifica o espessamento de SCB como leve, moderado e grave é em grande parte subjetivo, e sua confia…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi apoiado pelo Instituto Nacional de Artrite e Doenças Musculoesqueléticos e de Pele dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) sob o Prêmio Número R01 AR059088, o Departamento de Defesa (DoD) sob o Prêmio de Pesquisa Número W81XWH-12-1-0304, e o Mary and Paul Harrington Distinguished Professorship Endowment.
Materials
| Safranin-O | Sigma-Aldrich | S8884 | |
| Fast green | Sigma-Aldrich | F7252 | |
| Hematoxylin | Sigma-Aldrich | GHS216 | |
| Eosin | Sigma-Aldrich | E4382 | |
| illustrator | Adobe | Not applicable |
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