Het doel van dit protocol is het genereren van een naakte rat Vertebrale compressie osteoporose bedrijfsgerelateerde fractuur model dat kan worden beoordeeld op overlangs in vivo met behulp van een semiautomated microcomputed tomografie gebaseerde kwantitatieve structurele analyse.
Osteoporose-gerelateerde Vertebrale compressie fracturen (OVCFs) zijn een gemeenschappelijk en klinisch onvervulde behoefte met toenemende prevalentie als de wereld bevolking vergrijst. Diermodellen OVCF zijn essentieel voor de preklinische ontwikkeling van translationeel weefsel engineering strategieën. Terwijl een aantal modellen bestaat, beschrijft dit protocol een geoptimaliseerde methode om meerdere zeer reproduceerbaar Vertebrale gebreken in een enkele naakt-rat. Een roman longitudinale semiautomated microcomputed tomografie (µCT)-gebaseerde kwantitatieve structurele analyse van de wervel gebreken is ook gedetailleerd. Ratten werden kort beeld op meerdere tijd punten post-op. De dag 1 scan werd omgevormd naar een standaard positie, en een standaard volume van belang was gedefinieerd. Latere µCT scans van elk rat werden automatisch geregistreerd voor de dag 1 scan dus hetzelfde volume van belang was vervolgens geanalyseerd om te beoordelen voor nieuwe biomineralisatie. Deze veelzijdige aanpak kan worden aangepast aan een verscheidenheid van andere modellen waar longitudinale imaging gebaseerde analyse zouden kunnen van nauwkeurige 3D semiautomated uitlijning profiteren. Samen genomen, beschrijft dit protocol een gemakkelijk meetbare en gemakkelijk reproduceerbaar systeem voor onderzoek van de osteoporose en bot. Het voorgestelde protocol duurt 4 maanden voor het opwekken van osteoporose in naakt ovariectomized ratten en tussen 2.7 en 4 h te genereren, beeld, en analyseren van twee Vertebrale gebreken, afhankelijk van de grootte van het weefsel en apparatuur.
Meer dan 200 miljoen mensen wereldwijd lijden aan osteoporose1. De onderliggende pathologische afname Botmineraaldichtheid (BMD) en gewijzigde bot-microarchitectuur verhogen bot kwetsbaarheid en, bijgevolg, het relatieve risico van breuk2. Osteoporose is zo veel phishingtrucs en schadelijk voor de gezondheid dat de WHO een belangrijke openbare gezondheids-zorg heeft gedefinieerd. Bovendien, als de wereldbevolking naar verwachting aan leeftijd, osteoporose naar verwachting zelfs meer gemeengoed geworden.
Osteoporotisch Vertebrale compressie fracturen zijn de meest voorkomende onstabiele fracturen, geschat op meer dan 750.000 per jaar in de VS. Ze worden geassocieerd met significante morbiditeit en zo veel als een negen-maal hogere sterfte3. Klinische testen momenteel beschikbaar chirurgische ingrepen, zoals vertebroplasty en kyphoplasty, bleken te zijn niet effectiever dan een schijnvertoning behandeling4,5, verlaten alleen pijnbeheersing beschikbaar voor deze patiënten. Aangezien huidige behandelingen van de OVCF beperkt zijn, is het noodzakelijk om een dierlijk model dat de stoornis6,7,8kunt repliceren. Dergelijke dierlijke modellen kunnen vergemakkelijken zowel het onderzoek naar de huidige behandelingsmethoden en de ontwikkeling van nieuwe therapieën die in de klinische praktijk vertalen zal. Osteoporose is geïnduceerde en aanhoudend in model dieren door de administratie van een lage-calcium dieet (LCD) in combinatie met ovariotomie1,9,10,11, 12 , 13 , 14 , 15. om het model verder het botverlies gekoppeld aan OVCFs, Vertebrale bot gebreken werden opgericht in osteoporotisch immunocompetent ratten 16,17,18,19, 20,21,22,23,24. In dit werk, wordt een model van de wervel defect van immuungecompromitteerde ratten met gemodelleerde osteoporose weergegeven. Dit nieuwe model kan worden gebruikt ter beoordeling van cel-gebaseerde therapieën stamcellen afkomstig uit verschillende bronnen en soorten voor de reparatie van uitdagende fracturen, zoals OVCFs.
Bot imaging is een cruciaal onderdeel van de evaluatie van fracturen en ziekten van het bot. Geavanceerde beeldvormende methoden zijn ontwikkeld voor de nauwkeurige beoordeling van het bot van de structurele veranderingen en regeneratie strategieën25. Onder hen, heeft µCT imaging ontpopt als een niet-invasieve, easy-to-use en goedkope methode waarmee high-resolution 3D-beelden. µCT imaging heeft diverse voordelen ten opzichte van andere modaliteiten bij de evaluatie van osteoporose-patiënten, want het biedt hoge resolutie 3D bone microarchitectuur26 dat vervolgens kwantitatief geanalyseerd kunnen worden. De laatste kan vervolgens worden gebruikt om te vergelijken de therapeutische effecten van de voorgestelde behandelingen. Inderdaad, in vivo µCT imaging is een gouden standaard voor Vertebrale defect regeneratie toezicht van1,16,27. Echter, enkele publicaties28,29,30,31 geautomatiseerde registratie hulpmiddelen tot een minimum beperken van de gebruiker-afhankelijkheid, interpolatie bias en precisie fout van µCT hebt gebruikt Imaging-gebaseerde analyse. Onlangs waren wij de eerste met een registratieprocedure te verbeteren van de analyse van bot regeneratie in een gestandaardiseerde bone void, zoals uiteengezet in dit protocol32 .
De hier beschreven methode kan worden gebruikt voor het bestuderen van het effect van nieuwe celtherapieën voor OVCFs, ongehinderd door host T-cel-respons die XENOGENECELLEN of allogene cellen kunnen verwerpen. Osteoporose wordt bij jonge ratten door middel van ovariotomie (OVX) en 4 maanden voor een LCD veroorzaakt. De jonge leeftijd van de OVX rats, gecombineerd met de LCD toegestaan, ons te bereiken van een piek van de lage botmassa, het nabootsen van postmenopauzale osteoporose door leiden tot onomkeerbare botverlies. Dit kan worden verklaard ten dele door het feit dat tijdens het LCD-scherm en bij ongeveer 3 maanden oud, de overgang van de ratten van het bot modellering te remodelleren fase in het lumbale wervels33, waardoor de kans op behoud van de osteoporose over tijd. Met behulp van jonge dieren maakt dit model rendabeler, aangezien ze minder kosten. Echter, het wordt beperkt door inherent niet boekhouding voor de biologische veranderingen in het dier veroudering.
Osteoporose is de meest voorkomende oorzaak van Vertebrale compressie fracturen veroorzaakt door een hogere belasting op de rug en dat resultaat in de ineenstorting van de wervel lichaam. Het is echter praktisch onmogelijk voor het genereren van een blessure in een knaagdier die authentiek een soortgelijke Vertebrale ineenstorting repliceert. In plaats daarvan, onderzoekers maken een cilindrische leegte in het midden van de wervel lichaam na te bootsen OVCFs16,17…
The authors have nothing to disclose.
Het onderzoek werd gesteund door een subsidie van het California Institute voor regeneratieve geneeskunde (CIRM) (TR2-01780).
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 |