Method Article

Parallelisierter längs Microcomputed Tomographie-basierten quantitativen Strukturanalyse von einem nackten Rattenmodell Osteoporose bedingte Wirbelfraktur

DOI:

10.3791/55928

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September 28th, 2017

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1Skeletal Biotech Laboratory, Hebrew University-Hadassah Faculty of Dental Medicine, 2Department of Surgery, Cedars-Sinai Medical Center, 3Board of Governors Regenerative Medicine Institute, Cedars-Sinai Medical Center, 4Biomedical Imaging Research Institute, Cedars-Sinai Medical Center, 5Department of Orthopedics, Cedars-Sinai Medical Center

In This Article

Summary

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Das Ziel dieses Protokolls ist eine nackte im Zusammenhang mit Osteoporose vertebrale Kompression Bruch Rattenmodell zu generieren, die längs bewertet in Vivo mit einer parallelisierter Microcomputed Tomographie-basierten quantitativen Strukturanalyse werden können.

Abstract

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Im Zusammenhang mit Osteoporose vertebrale Kompressionsfrakturen (OVCFs) sind eine gemeinsame und klinisch ungedeckten Bedarf mit zunehmender Prävalenz als die Bevölkerung altert. OVCF Tiermodelle sind unerlässlich, um die präklinische Entwicklung von translational Tissue engineering Strategien. Während eine Reihe von Modellen derzeit vorhanden sind, beschreibt dieses Protokoll eine optimierte Methode zur Induktion von mehreren hoch reproduzierbare Wirbelkörper Mängel in eine einzige nackte Ratte. Eine neuartige längs parallelisierter Microcomputed Tomographie (µCT)-auf der Grundlage quantitative Strukturanalyse der Wirbelkörper Mängel ist auch detailliert. Kurz, wurden Ratten auf mehrere Zeit Punkte postoperative abgebildet. Tag 1-Scan wurde neu ausgerichtet, um eine standard-Position und einem Standardvolumen von Interesse war definiert. Nachfolgende µCT-Scans von jede Ratte wurden automatisch zum Tag 1 Scan registriert, so dass die gleiche Menge an Interesse anschließend analysiert wurde, um für neue Knochenbildung zu bewerten. Dieser vielseitige Ansatz kann zu einer Vielzahl anderer Modelle angepasst werden, wo Imaging-basierte Längsschnittanalyse von präzise 3D parallelisierter Ausrichtung profitieren könnten. Zusammen genommen, beschreibt dieses Protokoll ein leicht quantifizierbare und leicht reproduzierbare System für Osteoporose und Knochen. Das vorgeschlagene Protokoll dauert 4 Monate induzieren Osteoporose in nude ovariectomized Ratten und zwischen 2,7 und 4 h zu generieren, Bild und zwei Wirbelkörper Mängel je nach Gewebe Größe und Ausstattung zu analysieren.

Introduction

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Mehr als 200 Millionen Menschen weltweit leiden an Osteoporose1. Die zugrunde liegenden pathologischen Abnahme der Knochendichte (BMD) und veränderten Knochen Mikroarchitektur zu erhöhen, Knochenbrüchigkeit und infolgedessen das relative Risiko von Frakturen2. Osteoporose ist so weit verbreitet und schädlich für die Gesundheit die WHO eine große Gesundheitsproblem definiert hat. Darüber, wie die Weltbevölkerung Alter erwartet wird, Osteoporose dürfte sogar noch häufiger geworden.

Osteoporotische Wirbelkörper-Kompressionsfrakturen sind die häufigsten Zerbrechlichkeit Frakturen, schätzungsweise ....

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Protocol

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alle Tierversuche wurden unter einem Protokoll genehmigt durch die institutionelle Animal Care und Nutzung Committee (IACUC) des Cedars-Sinai Medical Center (Protokoll Nr. 3609) durchgeführt. Anästhesie verabreicht wurde für alle bildgebenden und chirurgische Eingriffe. Alle Tiere wurden in Übereinstimmung mit genehmigten IACUC Protokolle untergebracht.

Hinweis: das experimentelle Design dieses Protokolls ist in Abbildung 1 dargestellt. Kaufen Sie sechs Wochen alte Ratten mit ihren Eierstöcken chirurgisch entfernt und füttern eine LCD, bestehend aus Kalzium und 0,77 % Phosphat 0,01 %. Bohren Sie nach einem Z....

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Results

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Mit diesem Protokoll, kann man Bild und quantifizieren die Regeneration von n = 8 modellierten osteoporotischen Wirbelkörper Mängel in verschiedenen Zeitpunkten. Die anatomische Übereinstimmung erhalten durch das Eintragungsverfahren ermöglicht die Analyse der gleichen VOI zu allen Zeitpunkten. Daraus resultiert eine hochgenaue längs 3D Histomorphometric Analyse, sogar am Rande des ursprünglichen Mangels nicht mehr erkennbar sind. Wir haben fünf Zeitpunkten (Tag 1, Woche 2, Woche 4, Woche.......

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Discussion

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Osteoporose ist die häufigste Ursache der vertebralen Kompressionsfrakturen, verursacht durch eine erhöhte Belastung auf die Wirbelsäule und dazu führen, dass der Zusammenbruch des Wirbelkörpers. Allerdings ist es praktisch unmöglich, eine Verletzung in einem Nagetier zu generieren, die einen ähnlichen Wirbelkörper Zusammenbruch authentisch repliziert. Stattdessen erstellen Forscher eine zylindrische leere in der Mitte des Wirbelkörpers, OVCFs16,17,

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Disclosures

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Diese Forschung wurde durch einen Zuschuss aus dem California Institute für Regenerative Medizin (CIRM) (TR2-01780) unterstützt.

Acknowledgements

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Die Forschung wurde durch einen Zuschuss aus dem California Institute für Regenerative Medizin (CIRM) (TR2-01780) unterstützt.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
IsofluranMWI Animal Health, Pasadena, CA501017
BetadineSolutionMWI Animal Health, Pasadena, CA4677
Chlorhexidingluconat 2% scrubMWI Animal Health, Pasadena, CA510083
Isopropylalkohol 70%-QuartMWI Animal Health, Pasadena, CA501044
CarprofenMWI Animal Health, Pasadena, CA26357
Buprenorphin 0,3 mg/mLMWI Animal Health, Pasadena, CA56163
Ovariektomierte athyme NacktrattenHarlan Laboratories, Indianapolis, INHsd:RH-Foxn1 rnu
Lebensmittel mit niedrigem KalziumgehaltNewco Distributors, Inc., CA1814948 (5AV8 AIN-93M mit niedrigem Kalzium)
Phosphatgepufferte KochsalzlösungLife Technologies Corporation
DermabondJ AND J ETHICONDHVM12
AnästhesiegerätPatterson ScientificTEC 3EX
Slide Top InduktionskammernPatterson Scientific78917833
ProStation Beheizter ArbeitsplatzPatterson Scientific78914731
OP-AbdecktuchHALYARD HEALTH INC89101
Rückzugssystem für magnetische FixateureFine Science Tools, Inc., CA18200-50
Präparierschere, 10 cm, gebogen, SSWorld Precision Instruments, FL14394
Irisschere, 11,5 cm, 45 > Winkel, gezahnt, scharf/scharfWorld Precision Instruments, FL503225
Pinzette, Nr. 5World Precision Instruments, FL555048FT
Micro Mosquito Hämostatische PinzetteWorld Precision Instruments, FL503360
Sterile BaumwollgazeMedtronic, MINNEAPOLIS, MN9024
Absorptionsspeere - gefasst/sterilFine Science Werkzeuge, CA18105-01
Spritze, 1 mLTERUMO TERUMO MEDSS-01T
Nadel, 25 GaugeBD MED SYS INJEKTIONSSYSTEM
Laminar-Flow-HaubeBakerSterilGARD e3-Klasse II Typ A2 Biosicherheitswerkbank
Thermische KautereinheitWorld Precision Instruments, FL501292
Micro-Drill OmniDrill115/230VWorld Precision Instruments, FL503598
Trephines für Mikrobohrer, 2 mm DurchmesserFine Science Tools, CA18004-20
3-0 Vicryl ungefärbt 27" SH TaperJ AND JETHICON 1663G
4-0 Ethilon schwarz 18" PC3 konventionelles SchneidenJ AND J ETHICON1954G
Conebeam in vivo microCT (vivaCT 40)Scanco MedicalvivaCT 40
SCANCO Medical microCT systems software suiteScanco MedicalvivaCT 40
Analyze softwareBiomedical Imaging, Mayo Clinic, Rochester, MNAnalyze 12Bildanalysesoftware
Veterenery Augensalbe
14190250 305127

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Wang, M. L., Massie, J., Perry, A., Garfin, S. R., Kim, C. W. A rat osteoporotic spine model for the evaluation of bioresorbable bone cements. Spine J. 7 (4), 466-474 (2007).
  2. Consensus development conference: prophylaxis and treatment of osteoporosis. Am J Med

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Osteoporosis ModelVertebral FractureMicrocomputed TomographyBone RegenerationNude RatsLongitudinal ImagingSemiautomated AnalysisBone DefectBone Volume DensityApparent Density

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