يعد نموذج إصابة نخاع عظم الفئران أداة مفيدة لدراسة تكوين العظم بعد الولادة من خلال التعظم داخل الغشاء. يصف هذا البروتوكول الجراحي المبسط إجراء استئصال نخاع العظم لتقييم المصب لتكوين العظام الجديدة والاستجابات الخلوية بعد الإصابة.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
* These authors contributed equally
يعد نموذج إصابة نخاع عظم الفئران أداة مفيدة لدراسة تكوين العظم بعد الولادة من خلال التعظم داخل الغشاء. يصف هذا البروتوكول الجراحي المبسط إجراء استئصال نخاع العظم لتقييم المصب لتكوين العظام الجديدة والاستجابات الخلوية بعد الإصابة.
تلتئم إصابات العظام الطويلة من خلال مسارات تكوين العظام الغضروفي أو داخل الغشاء. على عكس المسار الغضروفي الذي يتطلب قالب غضروف ، فإن عملية التعظم داخل الغشاء تتضمن التحويل المباشر للخلايا الجذعية والسلفية للهيكل العظمي (SSPCs) إلى بانيات عظمية مكونة للعظام. هناك طرق جراحية محدودة لنمذجة هذه العملية في فئران التجارب. هنا ، قمنا بتحسين نموذج إصابة نخاع العظم في الفئران لتسهيل دراسة إصلاح العظام عن طريق التعظم داخل الغشائي وتقييم منظمات تكوين العظم بعد الولادة. هذه الطريقة قابلة للتكرار بدرجة كبيرة وسهلة الاستخدام ، وتسمح بالتقييم الزمني لتكوين العظام الجديدة في فترة قصيرة (3-7 أيام بعد الإصابة) باستخدام التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (μCT) وأنسجة القسم المجمد. علاوة على ذلك ، يمكن تقييم مساهمات SSPCs وبانيات العظم الناضجة بسهولة باستخدام مزيج من الفئران المراسلة الفلورية ونموذج إصابة نخاع العظم الغشائي هذا. في السياقات السريرية ، يكون تكوين العظام داخل الغشاء مناسبا لشفاء عيوب الحجم الحرجة ، والكسور المستقرة ، والعيوب القشرية ، والصدمات الناتجة عن استئصال الورم ، واستبدال المفاصل.
تلتئم إصابات العظام الطويلة من خلال مسار تكوين العظام الغضروفي أو داخل الغشاء. على عكس المسار الغضروفي ، الذي يتطلب خطوة سلائف الغضروف ، فإن إصلاح العظام عن طريق التعظم داخل الغشائي ينطوي على التحويل المباشر للخلايا الجذعية والسلفية للهيكل العظمي (SSPCS) إلى بانيات عظم مكونةللعظام 1. سريريا ، هذه العملية ذات صلة بالتئام العظام في مجموعة متنوعة من السياقات ، بما في ذلك عيوب الحجم الحرجة ، والكسور المستقرة ، والعيوب القشرية ، وتكوين العظم الناتج عن الإلهاء ، والصدمات الناتجة عن استئصال الورم ، والاندماج العظمي لغرسات استبدال المفاصل2،3. ومن المثير للاهتمام ، في الدراسات التي أجريت على المرضى الذين يعانون من كسور العظام الطويلة ، كان لدى 66٪ -82٪ كسور نازحة ، مما يتطلب أجهزة تثبيت لتثبيت العظام4،5. تلتئم هذه العظام المستقرة بشكل صارم بشكل أساسي من خلال التعظم داخل الغشائي حيث تتلامس نهايات العظام المكسورة بشكل مباشر مع بعضها البعض6،7. ومع ذلك ، فإن التنظيم الميكانيكي لتجديد العظام داخل الغشاء لا يزال غير مدروس نسبيا مقارنة بتكوين العظام عبر المسارات الغضروفي يتم إعاقة العلاجات المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء (FDA) لزيادة التئام العظام بسبب الفعالية السريرية المحدودة والتكاليف المرتفعة وترتبط بآثار ضارةكبيرة 8.
يوفر استئصال نخاع العظم الميكانيكي نموذجا قيما لدراسة تكوين العظام داخل الغشاء. يسمح نموذج الإصابة البسيط هذا بدراسة تجديد العظام في نخاع العظام دون تعطيل العظم القشري. بعد استئصال BM ، تتضمن عملية الشفاء مراحل متميزة ولكنها متداخلة. تحدث المرحلة الأولية في أول 1 إلى 5 أيام وتتضمن تكوين جلطة والتهابات ، حيث تبدأ الخلايا الالتهابية والسيتوكينات في الشفاء. من الأيام 3 إلى 14 ، تتميز المرحلة الثانية بالتجديد ، بما في ذلك الأوعية الدموية الجديدة ، وهجرة الخلايا الجذعية الوسيطة (MSC) وانتشارها ، وتمايز الخلايا العظمية ، وتكوين العظام المنسوجة. تبدأ مرحلة إعادة التشكيل النهائية بعد حوالي 10 أيام من الجراحة ، حيث تخضع أنسجة العظام للنضوج وإعادة الهيكلة حتى يتم استعادة النخاع بالكامل بحلول اليوم 569. هذا الجدول الزمني للشفاء السريع يجعل نموذج استئصال BM مثاليا لدراسة استجابات إصلاح العظام المبكرة ، خاصة خلال الفترات الحرجة للالتهاب ، وتجنيد الخلايا السلفية ، وتمايز بانيات العظم. باستخدام تقنيات مثل علم الأنسجة وقياس التدفق الخلوي والتحليل الكمي للأشعة المقطعية ، يمكن تقييم الاستجابات الخلوية وتكوين العظام في مراحل الإصلاح المبكرة. باستخدام التقنيات المذكورة أعلاه ، يمكن أن يوفر نموذج استئصال BM نظرة ثاقبة لآليات تجديد العظام داخل الغشائية ويساعد في تحديد الأهداف العلاجية الرئيسية لتعزيز التئام العظام.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم تنفيذ الإجراءات التالية بموافقة لجنة رعاية واستخدام المؤسسي بالمركز الصحي بجامعة كونيتيكت (IACUC). تم إجراء جميع العمليات الجراحية في ظل ظروف معقمة كما هو موضح في إرشادات المعاهد الوطنية للصحة (NIH). تمت إدارة الألم وخطر الإصابة بالعدوى باستخدام المسكنات والمطهرات المناسبة لضمان نتيجة ناجحة.
1. تحضير المنطقة الجراحية والأدوات
2. التخدير قبل الجراحة
3. وصف الإجراء الجراحي
ملاحظة: يستخدم هذا الإجراء الجراحي C57BL / 6 من الذكور والإناث من الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين 10 أسابيع و 24 أسبوعا. يمكن إجراء الإجراء على الفئران التي لا يقل عمرها عن 6 أسابيع حتى 33 أسبوعا وعلى سلالات فطرية مختلفة ، كما هو موضح من قبل الآخرين10،11. قد تتطلب الفئران الأصغر سنا أطوال إبرة أقصر ، بينما قد تتطلب الفئران الأكبر سنا أو الأكبر إبرة أطول.
4. رعاية ما بعد الجراحة
5. معالجة العظام لمسح وتحليل μCT
6. معالجة العظام للتقطيع المجمد والأنسجة
ملاحظة: يمكن معالجة العظام للتجميد والأنسجة بعد الخضوع لفحص μCT. لا يؤثر المسح على وضع العلامات الفلورية أو تلطيخ الأجسام المضادة اللاحقة.
7. معالجة قياس التدفق الخلوي
ملاحظة: هذا البروتوكول متوافق مع مجموعة متنوعة من الأجسام المضادة. لتوصيف الخلايا الجذعية والهيكلية السلفية ، يوصى بتجميع 3-4 عظام معا لأن هذه مجموعات خلايا نادرة في نخاع العظام.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم التحقق من نجاح إجراء الاستئصال الميكانيكي لنخاع العظم (BM) عن طريق التصوير بالأشعة السينية ، بينما تم إدخال إبرة 26G في التجويف النخاعي (الشكل 2 أ). عندما أشار التصوير بالأشعة السينية إلى أن الإبرة قد تم إدخالها بزاوية غير مناسبة أو اخترقت العظم ، تمت إعادة إدخال الإبرة بالزاوية المناسبة وإعادة تصويرها لتأكيد الوضع الدقيق. عندما يتعذر تحقيق موقف ناجح ، تم استبعاد من التحليل. في حين أن التصوير الشعاعي ثنائي الأبعاد (2D) يمكن أن يؤكد أن الإبرة قد تم إدخالها داخل تجويف BM ، فإن التصوير ثلاثي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
كان الهدف هو إنشاء طريقة موثوقة وقابلة للتكرار لدراسة العمليات الجزيئية والخلوية التي تحكم إصلاح العظام ، مع التركيز على التحويل المباشر للهيكل العظمي والخلايا السلفية (SSPCs) إلى بانيات عظمية ترسيب للعظام في مساحة / تجويف نخاع العظام. طريقة استئصال نخاع العظم الميكانيكية الموضحة هنا هي بروتوكول محسن ومعتمد لاستئصال نخاع العظم عن طريق الإصابة الميكانيكية ، مما يسمح بالتحقيق في تكوين العظام داخل الغشاء. تعد العديد من الخطوات في هذا البروتوكول حاسمة لضمان تكوين قوي للعظام بعد الإصابة وقابل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى المؤلفين أي إفصاحات للإبلاغ عنها.
تم توفير التمويل من قبل NIH / NIDCR R01-DE030716-01 و NIH / NIAMS R01-DE030716-01S1 إلى AS و NIH / NIAMS R01AR080131 إلى RG و UConn REP Convergence Grant إلى RG و AS.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 10٪ محلول الفورمالين | Sigma-Aldrich | HT501128 | |
| 25 G 0.625 in Air-tite EZ Flo Hypodermic Needle | Ait Tite / Fisher Scientific | 14-817-239 ؛ المرجع #NEZ25058 | |
| 26 G 1/2 "إبر تحت الجلد يمكن التخلص | Exel International / Fisher Scientific | 14-840-83 ؛ المرجع # 26402 | يمكن استبدال أي إبر 26 G ، يجب أن تكون قابلة للفصل من المحقنة ؛ |
| 3 مل حقنة معقمة | فيشربراند / فيشر العلمية ؛ | 14-955-457 | |
| AB وسادة معقمة | McKesson / فيشر Scientific | NC0593755 | بدلا من ذلك يمكن استخدام منصات ماصة قابلة للتعقيم ؛ |
| حمض الخليك ، الجليدي | Millipore Sigma | AX0073 | يحتاج إلى تخفيفه إلى 1٪ |
| من محلول الأمونيوم كلوريد البوتاسيوم (ACK) محلول عازلة | Gibco / Thermo Fisher Scientific ؛ | A1049201 | يستخدم لتحلل خلايا الدم الحمراء استعدادا لقياس التدفق الخلوي |
| غرفة تحريض التخدير 2 لتر | VetEquip | 941444 | |
| البيتادين (بروفيدون اليود) محلول | Penn Veterinary Supply Inc / Fisher Scientific | NC0158124 | |
| Buprenorphine HCL Injection 0.3 mg / mL ؛ | عام / Covetrus | 59122 | يجب الحصول على ترخيص إدارة مكافحة المخدرات الحكومية والفيدرالية لشراء مادة خاضعة للرقابة |
| Calcein-AM | Sigma Aldrich | 206700-1MG | |
| Collagenase P & nbsp ؛ | روش | 11249002001 | تستخدم لهضم |
| مسحات القطن وأدوات التطبيق | Fisherbrand / Fisher Scientific ؛ | 22-363-172 | |
| Cryofilm Type II C (10) ، مختبر قسم 3.5 سم | ، محلول | CFS 105 | |
| DAPI ؛ | Abcam | ab228549 | |
| مقياس الجرام الرقمي | Toprime / Amazon | B06X6LW4V9 | يمكن استخدام أي مقياس علامة تجارية لوزن الفئران |
| تشريح الملقط ؛ | فيشربراند / فيشر العلمي | 08-953E; 08-953F | |
| مقص تشريح | فيشربراند / فيشر العلمي | 08-940 | |
| تحمل شفرات التبريد / الميكروتوم منخفضة | دباغة علمية | TNR315LP | |
| Ethiqa XR بوبرينورفين ممتد الإصدار 1.3 مجم / مل | Ethiqa XR / Cevetrus | 72117 | يجب الحصول على ترخيص إدارة مكافحة المخدرات الحكومية والفيدرالية لشراء مادة خاضعة للرقابة |
| Fast Green ، 0.2٪ | علوم التنظير الإلكتروني EMS | 50-319-57 | |
| حرارة مصل الأبقار الجنينية تعطيل | Gibco / ثيرمو فيشر العلمي | A5256801 | تستخدم لصنع FACS Staining Media (FSM) |
| Fluoromount-G Mounting Solution ؛ | SouthernBiotech | 0100-01 | |
| GLUSEAL لاصق موضعي للبشرة | AD الجراحي | GLU-550 | |
| الماعز المضاد للأرانب Alexa 647 | Thermo Fisher | A21244 | 1:300 تخفيف |
| محلول الملح المتوازن هانكس (HBSS) | Gibco / Thermo Fisher Scientific | 14065056 | يستخدم لصنع وسائط تلطيخ FACS (FSM) |
| وسادة تسخين (كبيرة) | Boncare / Amazon | B0CLHSWXSX | يمكن استخدام أي وسادة تسخين ذات علامة تجارية ، وإزالة غطاء القماش ؛ |
| هيماتوكسيلين | ميليبورسيجما / فيشر M1051740500 | ||
| ميليبورسيجما | HX0514 | تستخدم لهضم العظام | |
| نظام التخدير الحيواني الأيزوفلوران | VetEquip | 901810 | |
| KUBTEC المعلمة 2D خزانة نظام الأشعة السينية | OncoMed Solutions | N / A | استخدام أي نظام تصوير لخزانة الأشعة السينية يمكن استخدام |
| أجهزة الطرد المركزي الدقيقة أنابيب | كورنينج / توماس العلمي ؛ | 8600A52 | |
| زجاج غطاء مجهر ، 18 مم × 18 مم ، # 1 سمك | Globe Scientific | 1414-10 | |
| N-2-hydroxyethylpiperazine-N-2-ethane sulfonic acid HEPES (1M) | Gibco / Thermo Fisher Scientific | 156300-80 | تستخدم لصنع وسائط تلطيخ FACS (FSM) لاصق |
| بصري نورلاند NO61 | Edmund Optical | 37-322 | يستخدم للصق أقسام cryofilm على شريحة ؛ |
| Osterix Rabbit الأجسام المضادة أحادية النسيلة | Abcam | ab209484 | 1: 500 تخفيف |
| بيروكسيجارد جاهز للاستخدام مطهر بخطوة | واحدة Virox Technologies | 29101 | يمكن استبداله بأي مطهر سريري / مختبري |
| آخر Propidium Iodide (PI) ؛ | Invitrogen / Thermo Fisher Scientific | P1304MP | صبغة الفلورسنت النووية المستخدمة للكشف عن الخلايا الميتة لعدد قابلية الحياة ماكينة |
| تشذيب كهربائية قابلة لإعادة الشحن | Wahl / Amazon | B001FWXKUE | يمكن استخدام أي مقص ، أداة تشذيب أصغر حجما ستجعل من السهل حلق الصغيرة |
| قوارض الأنف المخروط | VetEquip | 921609 | |
| Safranin O ، 85٪ نقي ومعتمد | من فيشر AC419211000 العلمي | ||
| Seal'N Freeze Cryotray قوالب مربعة علوم | التنظير الإلكتروني EMS | 62642-01 | تستخدم للتضمين ، ويمكن استخدام قوالب التضمين الأخرى. يحتوي هذا النموذج المحدد على قالب أعمق ، بالإضافة إلى غطاء لإغلاق الكتلة . |
| نترات الفضة | Sigma Aldrich | S6506 | نترات الفضة لصبغة von Kossa |
| محلول ملحي معقم من الفوسفات المعقم (PBS) | Gibco / Thermo Fisher | Scientific 10010023 | بدلا من ذلك ، يمكن استخدام PBS المحضر حديثا والذي تم تصفيته وتعقيمه |
| مشارط قياسية معقمة | Integra Miltex / Fisher Scientific | 12-460-455 | |
| مشارط | قياسية معقمةIntegra Miltex / Fisher Scientific | 12-460-455 | |
| مسحوق السكروز 1 كجم | ثيرمو فيشر Scientific | 036508-A1 | |
| Superfrost Plus Miscroscope Slides | Fisherbrand / Fisher Scientific ؛ | 1255015 | شرائح لاصقة |
| Sure-Tek معالجة الأنسجة / تضمين الكاسيت | فيشربراند هيستوسيت / فيشر ساینتفيك | 22-048-141 | |
| الأنسجة بالإضافة إلى درجة حرارة القطع المثلى O.C.T مركب | فيشر سالانتوكي | 23-730-571 | |
| إسفنج الأنسجة | Epredia / Fisher Scientific | 84-53 | إسفنج الأنسجة يحمي الأنسجة من الإفراط في تناول الطعام |
| تولويدين بلو | فيشر AC348600050 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.