该协议的目的是产生一个裸鼠骨质疏松症相关的椎体压缩骨折模型, 可以纵向评价在体内使用半自动 microcomputed tomography-based 定量结构分析。
与骨质疏松相关的椎体压缩骨折 (OVCFs) 是一种常见的和临床未满足的需要随着世界人口年龄的增加而患病率。动物 OVCF 模型对转化组织工程策略的临床前发展至关重要。虽然目前有许多模型存在, 该协议描述了一个优化的方法, 诱导多高度重现性脊柱缺损在一个单一的裸鼠。本文还详细介绍了一种基于纵向半自动 microcomputed 断层扫描 (µCT) 的椎体缺损定量结构分析方法。简单地, 老鼠在术后多时间点被成像。1天扫描被重新定向到标准位置, 定义了标准的兴趣量。随后对每只老鼠的µCT 扫描自动登记到1天扫描, 因此, 同样的兴趣量被分析, 以评估新的骨骼形成。这种通用的方法可以适应各种其他模型, 纵向 imaging-based 分析可以受益于精确的3D 半自动对准。在一起, 本议定书描述了一个容易量化和容易重现的系统骨质疏松和骨骼研究。建议的协议需要4月来诱导裸卵巢大鼠和2.7 和 4 h 之间的骨质疏松症的产生, 图像, 并分析两个椎体缺损, 取决于组织大小和设备。
全世界有超过2亿人患有骨质疏松症1。骨密度 (BMD) 和改变的骨微结构的潜在病理降低增加了骨脆性, 因此, 骨折的相对风险为2。骨质疏松症是如此普遍和有害健康, 世界卫生组织已确定它是一个重大的公共卫生问题。此外, 随着世界人口的老龄化, 骨质疏松症有望变得更加普遍。
骨质疏松性椎体压缩骨折是最常见的脆性骨折, 估计在美国每年超过75万。它们与显著的发病率和九倍高的死亡率3有关。在临床试验中, 目前可获得的手术干预, 如椎体成形术和成形, 被发现没有比假治疗更有效4,5, 只留下疼痛管理可供这些患者使用。由于目前的 OVCF 治疗是有限的, 所以必须开发一种能够复制紊乱的动物模型6,7,8。这种动物模型可以促进对目前治疗方法的研究和新疗法的发展, 将转化为临床实践。骨质疏松症已诱导和持续的模型动物通过管理的低饮食 (LCD) 与卵巢切除联合1,9,10,11,12,13,14,15. 为进一步模型骨质疏松与 OVCFs, 椎体骨缺损建立了免疫大鼠的骨骼损伤 16,17,18,19, 20,21,22,23,24。在这项工作中, 一个模型的免疫损伤大鼠骨质疏松症提出。这种新的模型可以用来评估细胞疗法涉及干细胞从各种来源和物种的修复有挑战性的骨折, 如 OVCFs。
骨显像是评价骨折和骨骼疾病的重要组成部分。为了准确评估结构骨的变化和再生策略, 开发了先进的成像方法25。其中, µCT 成像已经成为一种非侵入性的、易用的、廉价的提供高分辨率3D 图像的方法。µCT 成像在评估骨质疏松症患者方面优于其他模式, 因为它提供高分辨率的3D 骨微体系结构26 , 然后可以对其进行定量分析。后者可以用来比较治疗效果的建议治疗。事实上,在体内µCT 成像是一个金标准的脊椎缺损再生监测1,16,27。但是, 很少有出版物28、29、30、31使用了自动注册工具来最小化µCT 的用户依赖性、插值偏差和精度错误imaging-based 分析。最近, 我们是第一个使用注册程序, 以改善骨再生的标准化骨空洞的分析, 如本协议32中所述。
本文所描述的方法可以用来研究新的细胞治疗 OVCFs 的效果, 不受宿主 T 细胞的反应, 可能拒绝异种或同种异体细胞。通过卵巢切除 (卵巢) 和4月的液晶显示器, 诱导幼鼠骨质疏松。年轻的卵巢鼠, 结合 LCD, 我们可以达到一个低峰值骨量, 模仿绝经后骨质疏松, 导致不可逆转的骨质流失。这可以解释部分原因是, 在 LCD 和大约3月的年龄, 大鼠从骨骼模型过渡到重建腰椎椎体的阶段33, 从而增加了维持骨质疏松症的可能性时间.使用幼兽使这种模型更具成本效益, 因为它们成本更低。然而, 它是有限的内在不核算的生物变化的衰老动物。
骨质疏松是脊椎压迫性骨折的最常见原因, 脊柱的负荷增加, 导致椎体塌陷。然而, 在真正复制类似椎体塌陷的啮齿动物中, 几乎不可能产生损伤。相反, 研究人员在椎体中心创建一个圆柱形空洞以模拟 OVCFs16,17,18,19,20,21,24<sup…
The authors have nothing to disclose.
这项研究得到了加利福尼亚再生医学研究所 (CIRM) (TR2-01780) 的资助。
Isoflurane | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 501017 | |
BetadineSolution | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 4677 | |
Chlorhexidine Gluconate2%scrub | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 510083 | |
Isopropyl Alcohol 70%-quart | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 501044 | |
Carprofen | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 26357 | |
Buprenorphine0.3mg/mL | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 56163 | |
Ovariectomized Athymic nude rats | Harlan Laboratories, Indianapolis, IN | Hsd:RH-Foxn1 rnu | |
Low calcium food | Newco Distributors, Inc., CA | 1814948 (5AV8 AIN-93M w/low calcium) | |
Phosphate Buffered Saline | Life Technologies Corporation | 14190250 | |
Dermabond | J AND J ETHICON | DHVM12 | |
Anesthesia machine | Patterson Scientific | TEC 3EX | |
Slide Top Induction Chambers | Patterson Scientific | 78917833 | |
ProStation Heated Workstation | Patterson Scientific | 78914731 | |
Surgical drape | HALYARD HEALTH INC | 89101 | |
Magnetic fixator retraction system | Fine Science Tools, Inc., CA | 18200-50 | |
Dissecting Scissors, 10cm, Curved, SS | World Precision Instruments, FL | 14394 | |
Iris Scissors, 11.5cm, 45°Angle, Serrated, Sharp/Sharp | World Precision Instruments, FL | 503225 | |
Forceps, no. 5 | World Precision Instruments, FL | 555048FT | |
Micro Mosquito Hemostatic Forceps | World Precision Instruments, FL | 503360 | |
Sterile cotton gauze | Medtronic, MINNEAPOLIS, MN | 9024 | |
Absorption Spears – Mounted/Sterile | Fine Science Tools, CA | 18105-01 | |
Syringe, 1 ml | TERUMO TERUMO MED | SS-01T | |
Needle, 25gauge | BD MED SYS INJECTION SYS | 305127 | |
Laminar flow hood | Baker | SterilGARD e3-Class II Type A2 Biosafety Cabinet | |
Thermal Cautery Unit | World Precision Instruments, FL | 501292 | |
Micro-Drill OmniDrill115/230V | World Precision Instruments, FL | 503598 | |
Trephines for Micro Drill, 2mm diameter | Fine Science Tools, CA | 18004-20 | |
3-0 Vicryl undyed 27” SH taper | J AND J ETHICON | 1663G | |
4-0 Ethilon black 18” PC3 conventional cutting | J AND J ETHICON | 1954G | |
Conebeam in vivo microCT (vivaCT 40) | Scanco Medical | vivaCT 40 | |
SCANCO Medical microCT systems software suite | Scanco Medical | vivaCT 40 | |
Analyze software | Biomedical Imaging, Mayo Clinic, Rochester, MN | Analyze 12 | Image analysis software |
Veterenery eye ointment |