非侵入性压缩诱导的前交叉韧带（ACL）损伤及 体内 小鼠中蛋白酶活性的成像

我们的实验室采用创伤后骨关节炎的小鼠模型，研究关节损伤（如前交叉韧带或ACL断裂）后发生的早期过程，以及这些早期事件如何导致组织退变和骨关节炎的进展。特别是，我们关注损伤后运动或休息如何影响关节的长期健康。目前有多种可用的骨关节炎动物模型，每种模型均适用于探讨特定的研究问题。

该领域中的一些实验挑战包括选择合适的研究模型、确定用于评估骨关节炎进展的技术方法，以及确定进行这些分析的时间点。这种膝关节损伤方法操作非常快速且简便。采用非侵入性压缩诱导损伤还可使我们能够在早期时间点研究关节的反应。

由于无需手术操作，我们可以利用活体光学成像技术来追踪小鼠关节内proteus的活性。未来，我们计划使用不同遗传品系的小鼠，包括对骨关节炎易感和对骨关节炎抵抗的小鼠，以确定炎症反应的某些特定方面如何影响损伤后的关节修复或关节退变。首先，打开与加载装置仪器兼容的软件，并选择一个现有的控制文件进行分析。

打开执行器。在校准菜单中，将负荷传感器的力读数归零，并将执行器的位移设为 0。通过脚趾或尾部夹捏确认小鼠已完全麻醉后，将其俯卧位放置在平台上。

将小腿垂直放置在两个加载夹具之间。将足部放入上部夹具的切口内，膝关节放入底部夹具的凹槽内。手动调节底部夹具的高度，施加1-2牛顿的预载荷，并拧紧定位螺钉以固定小鼠位置。

接下来，施加一个压缩载荷，目标力为 12–15 牛顿。在控制文件中设置加载速率，并通过力-位移数据进行确认。如果采用较慢的加载速率，应在损伤后立即停止压缩载荷，以避免对其他关节组织造成损伤。

准备一支29号胰岛素注射器，用于注射荧光可激活探针溶液。将麻醉后的小鼠侧卧，鼻部置于鼻罩中。用非注射手轻轻牵拉眼部周围的皮肤，以固定头部并使眼球突出。

用注射手将注射器针尖斜面朝向眼睛。将注射器与小鼠身体保持平行，并小心地向前推进注射器，越过眼球直至遇到明显阻力。缓慢将探针溶液注入眶后窦，然后将针头从眼眶中抽出。

最后，对注射过的 eye 涂抹药膏。首先，将麻醉后的小鼠仰卧放置于成像系统中，使其吻部位于鼻罩内。调整小鼠位置，使其后肢伸展，膝盖略微朝上。

在成像系统的计算机上打开兼容软件。从采集控制面板中，单击“Initialize”以预热系统，并等待温度指示灯变为绿色，然后单击“Imaging Wizard”。单击“Filter Pair”后，确保设置已配置为落射照明。

然后按“下一步”。从下拉列表中找到感兴趣的探针，选择正确的激发和发射参数，然后单击“下一步”。成像对象选择“小鼠”。

在曝光参数中，确保已勾选自动设置，并选择荧光和拍照选项。在视野检查列表中，选择 D 至 22.6 厘米，然后按下一步。确认所有设置正确后，按下采集序列按钮，并确认图像已获得适当的曝光。

为分析图像，在黑白图像上每个膝关节处放置大小一致的感兴趣区域圆圈。计算每个膝关节的总辐射缺损量和平均辐射缺损量。若同时对对侧下肢进行了辐射缺损量测定，则通过将患侧下肢的辐射缺损量除以对侧下肢的辐射缺损量来对数据进行归一化处理。

荧光反射成像显示，与未受伤小鼠相比，受伤小鼠关节处的蛋白酶活性显著更高。受伤关节的平均辐射效率缺陷比对侧关节和未受伤小鼠关节高出43%。在损伤后两周，受伤关节的辐射效率缺陷比对侧关节高出30-80%。

相比之下，与对侧关节相比，手术关节在第四周时表现出高出300%的辐射效率，提示手术具有显著的混杂效应。