Summary
Ikke-invasiv ACL-skade er en pålidelig og klinisk relevant metode til initiering af posttraumatisk slidgigt (PTOA) hos mus. Denne skademetode muliggør også in vivo-kvantificering af proteaseaktivitet i leddet på tidlige tidspunkter efter skade ved hjælp af proteaseaktiverbare nær infrarøde sonder og fluorescensreflektionsbilleddannelse.
Abstract
Traumatiske ledskader såsom forreste korsbånd (ACL) brud eller menisk tårer fører almindeligvis til posttraumatisk slidgigt (PTOA) inden for 10-20 år efter skade. Forståelse af de tidlige biologiske processer initieret af ledskader (fx inflammation, matrixmetalloproteinaser (MMP'er), katepsinproteaser, knogleresorption) er afgørende for at forstå PTOA's ætiologi. Der er dog få muligheder for in vivo-måling af disse biologiske processer, og de tidlige biologiske reaktioner kan blive forvirret, hvis invasive kirurgiske teknikker eller injektioner bruges til at initiere OA. I vores undersøgelser af PTOA har vi brugt kommercielt tilgængelige nær-infrarøde proteaseaktiverbare sonder kombineret med fluorescensreflektionsbilleddannelse (FRI) til at kvantificere proteaseaktivitet in vivo efter ikke-invasiv kompressionsinduceret ACL-skade hos mus. Denne ikke-invasive ACL-skademetode opsummerer nøje klinisk relevante skadetilstande og er fuldstændig aseptisk, da den ikke involverer forstyrrelse af huden eller ledkapslen. Kombinationen af disse skade- og billeddannelsesmetoder giver os mulighed for at studere tidsforløbet for proteaseaktivitet på flere tidspunkter efter en traumatisk ledskade.
Introduction
Slidgigt er et gennemgribende sundhedsproblem, der påvirker millioner af mennesker i USA1. Posttraumatisk slidgigt (PTOA) er en delmængde af OA, der initieres af en ledskade, såsom forreste korsbånd (ACL) brud, meniskskade eller intraartikulær fraktur2. Andelen af symptomatiske OA-patienter, der kan klassificeres som PTOA er mindst 12%3, og denne ætiologi påvirker typisk en yngre population end idiopatisk OA4. Musemodeller af OA er afgørende værktøjer til at undersøge sygdomsetiologi og potentielle OA-behandlinger på en meget kortere tidslinje (4-12 uger i musemodeller sammenlignet med 10-20 år hos mennesker). Imidlertid involverer metoderne til initiering af OA hos mus almindeligvis invasive kirurgiske teknikker såsom ACL-transektion 5,6, fjernelse eller destabilisering af den mediale menisk 5,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16 eller en kombination af de to 17,18,19, som ikke reproducerer klinisk relevante skadestilstande. Kirurgiske modeller forværrer også betændelse i leddet på grund af forstyrrelse af ledkapslen, hvilket kan fremskynde OA-progression.
Ikke-invasive modeller af knæskademus giver mulighed for at studere biologiske og biomekaniske ændringer på tidlige tidspunkter efter skaden og kan give mere klinisk relevante resultater20. Vores laboratorium har etableret en ikke-invasiv skademodel, der bruger en enkelt eksternt påført tibial kompressionsoverbelastning til at inducere forreste korsbånd (ACL) ruptur hos mus 21,22,23,24. Denne ikke-invasive skademetode er i stand til at producere en aseptisk ledskade uden at forstyrre huden eller ledkapslen.
Fluorescensreflektionsbilleddannelse (FRI) er en optisk billeddannelsesmetode, der involverer spændende et mål med infrarødt lys ved en bestemt bølgelængde og kvantificering af det reflekterede lys, der udsendes ved en anden bølgelængde. Kommercielt tilgængelige proteasespecifikke sonder kan injiceres i dyremodeller, og FRI kan derefter bruges til at kvantificere proteaseaktivitet på bestemte steder såsom knæleddet. Denne metode har været meget udbredt til in vivo påvisning af biologiske aktiviteter såsom inflammation. Sonderne, der anvendes til denne applikation, slukkes fluorescerende, indtil de støder på relevante proteaser. Disse proteaser vil derefter bryde et enzymspaltningssted på sonderne, hvorefter de vil producere et nær-infrarødt fluorescerende signal. Disse sonder og denne billeddannelsesmetode er blevet grundigt valideret og anvendt i undersøgelser af kræft 25,26,27,28 og aterosklerose 29,30,31,32, og vores gruppe har brugt dem til undersøgelser af muskuloskeletalsystemet til måling af markører for inflammation og matrixnedbrydning 23,24,33.
Sammen giver ikke-invasiv ledskade kombineret med in vivo FRI og proteaseaktiverbare sonder en unik evne til at spore betændelse og proteaseaktivitet efter en traumatisk ledskade. Denne analyse kan udføres så tidligt som timer eller endda minutter efter skade, og det samme dyr kan vurderes flere gange for at studere tidsforløbet af proteaseaktivitet i leddet. Det er vigtigt, at denne billeddannelsesmetode muligvis ikke er mulig, når den kombineres med kirurgiske modeller af OA, da forstyrrelse af huden og ledkapslen resulterer i et fluorescenssignal, der ville forvirre signalet inde fra leddet.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
Alle beskrevne procedurer er godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee ved University of California Davis. 3 måneder gamle C57BL/6J-hanmus blev anvendt til denne undersøgelse.
1. Ikke-invasiv ACL-skade
BEMÆRK: ACL-skade produceret af en eksternt påført trykbelastning er en enkel og reproducerbar metode, der nøje opsummerer ACL-skadeforhold hos mennesker. Denne protokol er skrevet til et kommercielt tilgængeligt lastrammeinstrument (se materialetabel), men kan tilpasses til lignende systemer.
- Åbn softwaren, der er kompatibel med lastrammeinstrumentet (se materialetabellen), og vælg en eksisterende kontrolfil, eller opret en ny fil.
- Tænd for aktuatorens strøm.
- I kalibreringsmenuen skal du tara kraftaflæsningen af vejecellen og indstille aktuatorens forskydning til 0.
- Brug 1% -4% inhaleret isofluran i ilt til at bedøve musene og sikre, at dyrene bedøves fuldt ud af tåklemmen og / eller haleklemmen.
- Placer musen i en udsat position på platformen. Underbenet placeres lodret mellem to lastearmaturer (figur 1) (se materialetabel). Sæt foden i udskæringen af toparmaturet og knæet i koppen i bundarmaturet.
- Juster manuelt højden på bundarmaturet for at anvende en forspænding på 1-2 N (overvåget i realtid på computerskærmen), og stram sætskruen for at holde positionen. Forbelastningen er nødvendig for at holde benet i den rigtige position, før skadebelastningen påføres.
- Påfør en enkelt trykbelastning på en målkraft (~12-15 N) eller målforskydning (~1,5-2,0 mm).
BEMÆRK: Anvendelse af belastningen ved en langsommere belastningshastighed (~ 1 mm / s) vil give et større niveau af realtidsovervågning og kontrol, men vil sandsynligvis resultere i en avulsionsfejl i ACL. Anvendelse af en hurtigere belastningshastighed (~ 200 mm / s) vil være mere tilbøjelig til at producere en ACL-skade med mellemstof22. Hvis det fastslås, at der er sket en tibial fraktur eller anden overdreven skade, skal dyret aflives ved hjælp af en IACUC-godkendt metode, inden dyret kommer sig efter anæstesi.- Indstil indlæsningshastigheden i softwarekontrolfilen, og bekræft ved hjælp af kraftforskydningsdataene.
BEMÆRK: Knoglebrud under tibial kompressionsbelastning er typisk ikke et problem, da brudkraften (~ 20 N) er betydeligt højere end ACL-skadekraften. Dette bør dog overvåges med palpation, og billeddannelse (dvs. røntgen) kan bruges til at bekræfte, at der ikke er forekommet tibiale frakturer.
- Indstil indlæsningshastigheden i softwarekontrolfilen, og bekræft ved hjælp af kraftforskydningsdataene.
- Skade indikeres typisk med en lyd ("klik" eller "knas") og en frigivelse af kraft, der kan identificeres på kraftforskydningsplottene (figur 1C). Hvis der anvendes en langsommere belastningshastighed, skal du stoppe trykbelastningen umiddelbart efter skaden for at forhindre yderligere belastning og mulig skade på andet ledvæv.
BEMÆRK: ACL-skade opstår typisk ved 8-15 N afhængigt af kropsmasse34. Det er vigtigt at indstille en målkraft, der er større end den forventede ACL-skadestyrke. - Bekræft ACL-skaden ved hjælp af en anterior-posterior skuffetest35,36 eller sammenlignelig vurdering af ledstabilitet.
- Administrer en dyrevægtafhængig dosis (f.eks. 0,05-0,1 mg/kg SC eller IP af buprenorphin, se materialetabel) til mus efter skade, med varighed og dosis som anbefalet og godkendt af hjemmeinstitutionen IACUC.
BEMÆRK: NSAID'er kan ændre udviklingen af PTOA efter skade, så det anbefales ikke, at NSAID'er anvendes til smertebehandling i denne skademodel, medmindre det er et specifikt mål for undersøgelsen.
2. Dyreforberedelse til FRI-billeddannelse
BEMÆRK: Til optisk billeddannelse er dyrepels (især mørk pels) yderst effektiv til at blokere, absorbere og sprede lys, derfor skal pels fjernes så meget som muligt fra området omkring knæledene inden billeddannelse. En hårfjerningscreme er typisk mere effektiv til pelsfjernelse end klippere. Nøgne eller hårløse mus kræver ikke pelsfjernelse. Pelsfjernelse er dog nødvendig for de mest almindeligt anvendte musestammer (f.eks. C57BL/6). Hvis det er muligt, fodres mus med lavfluorescensrenset mad før billeddannelse. Standard musechow indeholder klorofyl, som autofluorescerer med en bølgelængde på omkring 700 nm og kan påvirke dataindsamlingen fra det nær-infrarøde FRI-system.
- Bedøv mus med 1% -4% inhaleret isofluran i ilt. Hold mus på en varmepude så meget som muligt og påfør øjensalve for at forhindre irritation af øjnene.
- Brug en vatpind til at påføre hårfjerningscreme (se materialetabel) på det forreste (kraniale) aspekt af musenes ben omkring knæleddet.
- Lad cremen stå i ~1 min, og brug derefter servietter til at fjerne cremen og pelsen fra benet. Gentag om nødvendigt.
- Når knæleddene er helt eksponeret, uden at pelsen dækker området, skal du rengøre benene med spritservietter for at fjerne eventuel resterende hårfjerningscreme.
BEMÆRK: Hårfjerningscreme kan bruges på de samme mus flere gange i løbet af en undersøgelse, men disse applikationer skal være mindst en uges mellemrum for at forhindre unødvendig irritation af huden.
3. Fremstilling af sondeopløsningen
- Fortynd om nødvendigt den fluorescensaktiverbare sonde i henhold til producentens anvisninger i sterilt 1x fosfatbufret saltvand (PBS). Et hætteglas med den kommercielt tilgængelige sonde (se materialetabel) indeholder typisk 20 nmol i 0,15 ml 1x PBS. For at fortynde opløsningen i hætteglasset tilsættes 1,35 ml 1x PBS til 20 nmol i 1,5 ml 1x PBS.
BEMÆRK: Efter fortynding kan et hætteglas bruges til at tage billeder af ti mus, når der injiceres 0,15 ml pr. mus. - Vortex opløsningen med en minimumshastighed (~ 2000 o / min) i 30 s for at sikre, at sonden opløses i opløsning, og centrifuger derefter kort for at sikre, at al væske er ude af låget.
BEMÆRK: Opløsningen kan opbevares ved 2-8 °C på et sted, der er beskyttet mod lys i op til 12 måneder.
4. Retro-orbital injektion
BEMÆRK: Se Yardeni et al. vedrørende detaljerne i denne procedure37.
- Brug 1% -4% inhaleret isofluran i ilt til at bedøve mus og placer musen på siden med snuden i en næsekegle.
- Brug ~29 G insulinsprøjter til injektion af sondeopløsning (tilberedt i trin 3).
- Hold sprøjten dækket før brug for at undgå udsættelse for lys.
- Ved administration af injektionen:
- Injicer på indersiden af øjet (lacrimal caruncula), og sørg for, at sprøjtens skråning er vinklet mod øjet. For højrehåndede anbefales det at injicere i musens højre øje med dyret vendt mod højre.
- Med den ikke-injicerende hånd trækkes forsigtigt huden omkring øjet tilbage for at stabilisere hovedet og få øjet til at stikke ud.
- Vinkl sprøjten parallelt med musens krop.
- Før forsigtigt sprøjten forbi øjet, indtil den møder stiv modstand; Forsøg ikke at skubbe forbi dette punkt.
- Injicer langsomt sondeopløsningen i retro-orbital sinus, og træk derefter langsomt nålen ud af øjenhulen. Hvis der ikke kommer nogen opløsning ud med nålen, er injektionen vellykket.
- Påfør saltvand eller øjensalve på det injicerede øje.
BEMÆRK: Baseret på dokumentationen, der leveres med billedsonderne, er den optimale billedbehandlingstid typisk mellem 1 og 2 dage efter injektion af sondeopløsningen. Hvis det er muligt, anbefales det at foretage en indledende tidsscreening for at bestemme den optimale billedbehandlingstid for hver specifik applikation. Mus vil metabolisere den injicerede sonde inden for ca. 7 dage, hvorefter en ny dosis sondeopløsning skal injiceres, hvis der ønskes yderligere tidspunkter.
5. Billeddannelse af fluorescensreflektans
BEMÆRK: Procedurerne i dette afsnit er specifikke for et kommercielt tilgængeligt optisk billeddannelsessystem (se materialetabellen). Lignende billeddannelse kan udføres med sammenlignelige systemer.
- Bedøv mus med 1% -4% inhaleret isofluran i ilt og placer dyret liggende i billeddannelsessystemet med snuden i en næsekegle.
- Placer musen med underbenene strakt, så knæene peger lidt i luften (det kan være nødvendigt at tape fødderne ned). Det er afgørende, at der anvendes en ensartet positionering for alle dyr.
- Åbn den kompatible software (se materialetabellen) på billedbehandlingssystemets computer. "Acquisition Control Panel" vises.
- For at varme systemet op skal du klikke på Initialiser og vente, indtil temperaturlampen bliver grøn.
- Klik på Imaging Wizard, og sørg for, at vinduet "Imaging Wizard" vises.
- Klik på Filterpar, og sørg for, at indstillingen er på 'Epi-Illumination', og tryk derefter på Næste.
- For at vælge de korrekte excitations-/emissionsindstillinger skal du finde sonden af interesse fra rullelisten. Hvis man ikke kan finde den korrekte sonde, skal du finde navnet 'Input Ex/Em' og manuelt indtaste værdien af Excitation Peak og Emission Peak baseret på egenskaben for den sonde, der skal bruges (f.eks. for Excitation Peak, indtast 675, og for Emission Peak, indtast 720). Klik på Næste.
- Vælg mus til "billedbehandlingsemne". I "Eksponeringsparametre" skal du sikre dig, at de automatiske indstillinger er markeret, og at indstillingerne Fluorescerende og Fotografi er valgt. Vælg D-22,6 cm i tjeklisten for "Synsfelt". Tryk på Næste.
- Billedindstillingen kan ses og ændres på højre panel i "Acquisition Control Panel". Sørg for, at alle indstillinger er korrekte, og tryk på knappen Hent sekvens . Når billedet vises, skal du bekræfte, at billedet havde tilstrækkelig eksponering. Hvis ikke, skal du ændre indstillingen for eksponeringstid og klikke på Hent sekvens igen.
- For at analysere billedet skal du placere en interessecirkel (ROI) med ensartet størrelse over hvert knæled på det sort-hvide billede (dette forhindrer forudindtaget positionering baseret på områder med fluorescerende signal).
- Beregn den samlede stråleeffektivitet og/eller den gennemsnitlige stråleeffektivitet for hvert knæled. Hvis strålingseffektiviteten også beregnes på de kontralaterale ben, normaliseres dataene ved at dividere stråleeffektivitetsmålingen for det skadede ben med strålingseffektivitetsmålingen af det kontralaterale ben.
BEMÆRK: Hvis der anvendes et interesseområde med ensartet areal til alle knæ, vil både total stråleeffektivitet og gennemsnitlig stråleeffektivitet give lignende resultater. Brug af gennemsnitlig stråleeffektivitet anbefales, hvis der anvendes interesseområder med forskellige størrelser. Normalisering af stråleeffektivitetsdata fra det skadede led med dataene fra det uskadte kontralaterale knæ vil give en intern kontrol for at tage højde for eventuelle forskelle i mængden af injiceret sonde og leveringseffektiviteten mellem forskellige dyr.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Efter påføring af en enkelt trykkraft (1 mm/s indtil skade) på underbenene hos 3 måneder gamle C57BL/6J-hanmus, blev ACL-skade konsekvent induceret hos alle mus. Den gennemsnitlige trykkraft ved knæskade var ca. 10 N (figur 1).
FRI-analyse viste signifikant større proteaseaktivitet i de skadede led hos mus, der blev udsat for ikke-invasiv ACL-skade 7 dage efter skaden (figur 2). FRI-analyse af knæled blev også udført på mus, der gennemgik kirurgisk restabilisering af knæleddet umiddelbart efter ikke-invasiv ACL-skade, svarende til hvad der tidligere er beskrevet hos rotter 35,36,38. Denne analyse viste betydeligt større fluorescerende signal hos mus, der blev udsat for restabiliseringskirurgi end mus, der ikke blev opereret både 2 og 4 uger efter skaden. Disse data tyder på, at invasive kirurgiske procedurer kan forvirre analysen af proteaseaktivitet i leddet.
Figur 1: Ikke-invasiv ACL-skadeopsætning og et krafttidsplot under skade. (A,B) Musens underben er placeret lodret i systemet, med anklen placeret i et hak af den øverste armatur og knæleddet placeret i en lav kop på den nederste armatur. Bundarmaturet låses på plads med en sætskrue efter manuel påføring af en forspænding på 1-2 N. (C) Kraftforskydningsplot, som viser ACL-skade ved ca. 9 N. Klik her for at se en større version af denne figur.
Figur 2: Fluorescensreflektionsbilleddannelse, der detekterer proteaseaktivitet i knæled med mus. (A,B) Repræsentative billeder af uskadte (A) og tilskadekomne (B) mus efter skade. (C) Gennemsnitlig stråleeffektivitet af begge knæled for uskadte og skadede mus en uge efter ikke-invasiv ACL-skade. Skadede led viste 43% større gennemsnitlig stråleeffektivitet sammenlignet med kontralaterale led og led fra uskadte mus. (D) Normaliseret total stråleeffektivitet (R / L) for ikke-invasivt skadede mus og skadede mus, der også blev udsat for ledstabiliseringskirurgi. En ~ 30% -80% større strålende effektivitet blev observeret i skadede led sammenlignet med kontralaterale led 1-4 uger efter skade. I modsætning hertil udviste kirurgisk opererede led ~ 300% større strålende effektivitet i uge 4 sammenlignet med kontralaterale led, hvilket tyder på en bemærkelsesværdig forvirrende effekt af kirurgi. **P < 0,01. Klik her for at se en større version af denne figur.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Denne protokol har etableret og nøje beskrevet en reproducerbar, ikke-invasiv metode til at fremkalde ACL-skade hos mus 20,21,24,33. Denne enkle og effektive skadesmetode kan udføres på få minutter, hvilket letter undersøgelser af PTOA med høj kapacitet. Denne skadesmetode opsummerer også nøje skadeforhold, der er relevante for menneskelig ACL-skade. Kirurgiske metoder, der anvendes til at inducere OA hos mus, kan udelukke brugen af in vivo-billeddannelsesmetoder til måling af tidsforløbet og størrelsen af proteaseaktivitet i leddet efter skade. I modsætning hertil giver ikke-invasive OA-musemodeller (gennemgået i20) kombineret med FRI en unik kapacitet til in vivo-billeddannelse af proteaseaktivitet i museknæled efter skade.
Det inflammatoriske respons efter skade er kritisk vigtigt i OA-progression. Imidlertid er de metoder, der bruges til at analysere betændelse i leddet, typisk dyre, tidskrævende og destruktive. For eksempel kan teknikker som revers transkription polymerasekædereaktion (RT-PCR) eller RNAseq bruges til at kvantificere en lang række gener i hele led, individuelle væv eller enkeltceller. Denne metode kræver dog, at mus aflives for at erhverve skadede og uskadte knæled. Disse mus kan ikke analyseres på flere tidspunkter, såsom et tidligt tidspunkt under peak proteaserespons (dvs. 3-14 dage efter skade) og et senere tidspunkt, hvor OA er mere alvorlig (dvs. 4-6 uger efter skade). I modsætning hertil giver FRI kombineret med ikke-invasiv ledskade mulighed for at analysere proteaseaktivitet på flere tidspunkter i knæleddene hos mus in vivo39. Dette giver mulighed for longitudinel analyse af de samme mus og gør FRI til et relativt billigere resultat end RT-PCR eller RNAseq. Derudover kan flere sonder eller mål afbildes samtidigt ved forskellige bølgelængder, hvilket kan give flere resultater til forskellige formål. Måling af proteaseaktivitet i leddet ved hjælp af FRI giver ikke en streng kvantificering af alle inflammatoriske processer, der opstår under OA-progression, men in vivo - og longitudinelle data leveret ved denne metode kan stadig være nyttige til sporing af størrelsen og tidsforløbet af inflammatorisk proteaseaktivitet efter ledskade.
Den fluorescensaktiverbare sondeopløsning, der anvendes til FRI-billeddannelse af proteaseaktivitet, skal indgives intravenøst (IV). De mest almindelige måder at udføre IV-injektion på mus er haleveneinjektion og retro-orbital injektion. Retro-orbital injektion er ofte lettere at udføre og letter lettere det nødvendige injektionsvolumen end haleveneinjektion. Litteraturen indikerer også, at retro-orbital levering kan forårsage mindre stress for mus uden forskel i lægemiddelafgivelse eller effektivitet sammenlignet med haleveneinjektionen40. Disse resultater tyder på, at retro-orbital injektion er egnet til injektion af den fluorescensaktiverbare sondeopløsning til FRI-billeddannelse.
Opløsningen af FRI er relativt lav sammenlignet med nogle andre billeddannelsesteknikker, men de kvantitative resultater kan give tilstrækkelig information om tidsforløbet og størrelsen af det inflammatoriske proteaserespons under OA-progression. En begrænsning ved denne teknik er, at vævsautofluorescens kan påvirke resultaterne, men dette problem kan løses med en grundig plan før eksperimentet (sondetype, musestamme, dyrepositionering osv.). I modsætning til andre prækliniske billeddannelsesmetoder (f.eks. microPET, microSPECT, microCT, MR) ER FRI ikke i stand til direkte at blive oversat til en klinisk billeddannelsesmodalitet på grund af de drastiske forskelle i størrelse mellem mus og mennesker, da dybden af lysindtrængning er begrænset. I prækliniske undersøgelser med gnavermodeller er knæleddet imidlertid tæt på huden med minimal dækning af blødt væv. Derfor er FRI et effektivt værktøj til at detektere proteaseaktivitet i knæleddet hos mus.
Afslutningsvis giver ikke-invasiv ACL-skade en enkel og reproducerbar metode til at initiere PTOA hos mus. Denne skademetode letter også brugen af proteaseaktiverbare sonder og fluorescensreflektionsbilleddannelse til in vivo-måling af tidsforløbet og størrelsen af inflammatorisk proteaseaktivitet i museled under OA-progression. Fremtidige undersøgelser kunne bruge disse teknikker og de mange kommercielt tilgængelige nær-infrarøde fluorescensaktiverbare sonder til at undersøge OA-progressionsmekanismer hos mus i forskellige aldre, køn og genetiske baggrunde eller til at evaluere potentielle terapier til at bremse eller forhindre OA-progression efter ledskade.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Forfatterne har intet at afsløre.
Acknowledgments
Forskning rapporteret i denne publikation blev støttet af National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases, en del af National Institutes of Health, under tildelingsnummer R01 AR075013.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 10x Phosphate-Buffered Saline | Tissue Protech | PBS01-32R | or equivalent |
| Air Anesthetia System | Isoflurane vaporizor with induction chamber and nose cone | ||
| Buprenorphine | Analgesic post-injury | ||
| Depilatory Cream | Veet | B001KYPZ4G | or equivalent |
| Fixtures | Custom-made knee fixture, ankle fixture, and platform | ||
| IVIS Spectrum | Perkin Elmer | 124262 | Can also use comparable optical imaging system |
| Kimwipes | Kimberly-Clark Corporation | 06-666 | or equivalent |
| Living Image software | Perkin Elmer | ||
| Materials testing systems | TA Instruments | Electroforce 3200 or equivalent | |
| ProSense680 | Perkin Elmer | NEV10003 | Can also use other probes such as OsteoSense, MMPSense, Cat K, AngioSense, etc. |
| Sterile Syringe with Needle | Spectrum Chemical Mfg. Corp. | 550-82231-CS | Covidien 1 mL TB Syringe with 28 G x 1/2 in. Needle, Sterile or equivalent |
| Uniaxial load cell | TA Instruments | 20 N capacity | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries, Inc. | SI-0236 | or equivalent |
| WinTest software | TA Instruments | compatible with Electroforce 3200 |
References
- Deshpande, B. R., et al. Number of persons with symptomatic knee osteoarthritis in the us: impact of race and ethnicity, age, sex, and obesity. Arthritis Care & Research (Hoboken. 68 (12), 1743-1750 (2016).
- Carbone, A., Rodeo, S. Review of current understanding of post-traumatic osteoarthritis resulting from sports injuries. Journal of Orthopaedic Research. 35 (3), 397-405 (2017).
- Thomas, A. C., Hubbard-Turner, T., Wikstrom, E. A., Palmieri-Smith, R. M.
- Wang, L. J., Zeng, N., Yan, Z. P., Li, J. T., Ni, G. X. Post-traumatic osteoarthritis following ACL injury. Arthritis Research & Therapy. 22 (1), 57 (2020).
- Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A. The surgical destabilization of the medial meniscus (DMM) model of osteoarthritis in the 129/SvEv mouse. Osteoarthritis Cartilage. 15 (9), 1061-1069 (2007).
- Kamekura, S. Osteoarthritis development in novel experimental mouse models induced by knee joint instability. Osteoarthritis Cartilage. 13 (7), 632-641 (2005).
- Ma, H. L., et al. Osteoarthritis severity is sex dependent in a surgical mouse model. Osteoarthritis Cartilage. 15 (6), 695-700 (2007).
- Malfait, A. M., et al. ADAMTS-5 deficient mice do not develop mechanical allodynia associated with osteoarthritis following medial meniscal destabilization. Osteoarthritis Cartilage. 18 (4), 572-580 (2010).
- Yang, S., et al. Hypoxia-inducible factor-2alpha is a catabolic regulator of osteoarthritic cartilage destruction. Nature Medicine. 16 (6), 687-693 (2010).
- Moodie, J. P., Stok, K. S., Muller, R., Vincent, T. L., Shefelbine, S. J. Multimodal imaging demonstrates concomitant changes in bone and cartilage after destabilisation of the medial meniscus and increased joint laxity. Osteoarthritis Cartilage. 19 (2), 163-170 (2011).
- Li, J., et al. Knockout of ADAMTS5 does not eliminate cartilage aggrecanase activity but abrogates joint fibrosis and promotes cartilage aggrecan deposition in murine osteoarthritis models. Journal of Orthopaedic Research. 29 (4), 516-522 (2011).
- Shapiro, F., Glimcher, M. J. Induction of osteoarthrosis in the rabbit knee joint. Clinical Orthopaedics and Related Research. 147, 287-295 (1980).
- Meacock, S. C., Bodmer, J. L., Billingham, M. E.
- Armstrong, S. J., Read, R. A., Ghosh, P., Wilson, D. M. Moderate exercise exacerbates the osteoarthritic lesions produced in cartilage by meniscectomy: a morphological study. Osteoarthritis Cartilage. 1 (2), 89-96 (1993).
- Pastoureau, P., Leduc, S., Chomel, A., De Ceuninck, F. Quantitative assessment of articular cartilage and subchondral bone histology in the meniscectomized guinea pig model of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 11 (6), 412-423 (2003).
- Wancket, L. M., et al. Anatomical localization of cartilage degradation markers in a surgically induced rat osteoarthritis model. Toxicologic Pathology. 33 (4), 484-489 (2005).
- Karahan, S., Kincaid, S. A., Kammermann, J. R., Wright, J. C. Evaluation of the rat stifle joint after transection of the cranial cruciate ligament and partial medial meniscectomy. Comparative Medicine. 51 (6), 504-512 (2001).
- Kamekura, S., et al. Osteoarthritis development in novel experimental mouse models induced by knee joint instability. Osteoarthritis and cartilage / OARS, Osteoarthritis Research Society. 13 (7), 632-641 (2005).
- Jones, M. D., et al. In vivo microfocal computed tomography and micro-magnetic resonance imaging evaluation of antiresorptive and antiinflammatory drugs as preventive treatments of osteoarthritis in the rat. Arthritis & Rheumatology. 62 (9), 2726-2735 (2010).
- Christiansen, B. A., et al. Non-invasive mouse models of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 23 (10), 1627-1638 (2015).
- Christiansen, B. A., et al. Musculoskeletal changes following non-invasive knee injury using a novel mouse model of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 20 (7), 773-782 (2012).
- Lockwood, K. A., Chu, B. T., Anderson, M. J., Haudenschild, D. R., Christiansen, B. A. Comparison of loading rate-dependent injury modes in a murine model of post-traumatic osteoarthritis. Journal of Orthopaedic Research. 32 (1), 79-88 (2014).
- Satkunananthan, P. B., et al. In vivo fluorescence reflectance imaging of protease activity in a mouse model of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 22 (10), 1461-1469 (2014).
- Hsia, A. W., et al. Post-traumatic osteoarthritis progression is diminished by early mechanical unloading and anti-inflammatory treatment in mice. Osteoarthritis Cartilage. 29 (12), 1709-1719 (2021).
- Zhang, H., et al. Biochromoendoscopy: molecular imaging with capsule endoscopy for detection of adenomas of the GI tract. Gastrointestinal Endoscopy. 68 (3), 520-527 (2008).
- Gounaris, E., et al. Live imaging of cysteine-cathepsin activity reveals dynamics of focal inflammation, angiogenesis, and polyp growth. PLoS One. 3 (8), e2916 (2008).
- Sheth, R. A., Mahmood, U. Optical molecular imaging and its emerging role in colorectal cancer. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology. 299 (4), G807-G820 (2010).
- Clapper, M. L., et al. Detection of colorectal adenomas using a bioactivatable probe specific for matrix metalloproteinase activity. Neoplasia. 13 (8), 685-691 (2011).
- Nahrendorf, M., et al. Dual channel optical tomographic imaging of leukocyte recruitment and protease activity in the healing myocardial infarct. Circulation Research. 100 (8), 1218-1225 (2007).
- Jaffer, F. A., et al. Optical visualization of cathepsin K activity in atherosclerosis with a novel, protease-activatable fluorescence sensor. Circulation. 115 (17), 2292-2298 (2007).
- Jaffer, F. A., Libby, P., Weissleder, R. Optical and multimodality molecular imaging: insights into atherosclerosis. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 29 (7), 1017-1024 (2009).
- Razansky, D., et al. Multispectral optoacoustic tomography of matrix metalloproteinase activity in vulnerable human carotid plaques. Molecular Imaging and Biology. 14 (3), 277-285 (2012).
- Hsia, A. W., et al. Osteophytes and fracture calluses share developmental milestones and are diminished by unloading. Journal of Orthopaedic Research. 36 (2), 699-710 (2018).
- Blaker, C. L., Little, C. B., Clarke, E. C. Joint loads resulting in ACL rupture: Effects of age, sex, and body mass on injury load and mode of failure in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 35 (8), 1754-1763 (2017).
- Murata, K., et al. Controlling joint instability delays the degeneration of articular cartilage in a rat model. Osteoarthritis Cartilage. 25 (2), 297-308 (2017).
- Murata, K., et al. Controlling Abnormal joint movement inhibits response of osteophyte formation. Cartilage. 9 (4), 391-401 (2018).
- Yardeni, T., Eckhaus, M., Morris, H. D., Huizing, M., Hoogstraten-Miller, S.
- Kokubun, T., et al. Effect of changing the joint kinematics of knees with a ruptured anterior cruciate ligament on the molecular biological responses and spontaneous healing in a rat model. The American Journal of Sports Medicine. 44 (11), 2900-2910 (2016).
- Bhatti, F. U., et al. Characterization of non-invasively induced post-traumatic osteoarthritis in mice. Antioxidants (Basel). 11 (9), 1783 (2022).
- Steel, C. D., Stephens, A. L., Hahto, S. M., Singletary, S. J., Ciavarra, R. P. Comparison of the lateral tail vein and the retro-orbital venous sinus as routes of intravenous drug delivery in a transgenic mouse model. Laboratory Animals (NY). 37 (1), 26-32 (2008).
