Methodenartikel

Bewertung der trabekulären Knochenmikroarchitektur in einem Osteoporose-Mausmodell

DOI:

10.3791/65880

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8. September 2023

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1Hospital of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine, 2Department of Orthopedics, Hospital of Chengdu University of Traditional Chinese Medicine

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Dieses Protokoll stellt eine kostengünstige und effiziente Methode zur quantitativen Bewertung der Knochenmikroarchitektur in einem Mausmodell der Osteoporose dar, indem Hämatoxylin-Eosin (HE)-Färbung und Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) kombiniert werden.

Zusammenfassung

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Die Knochenmikrostruktur bezieht sich auf die Anordnung und Qualität des Knochengewebes auf mikroskopischer Ebene. Das Verständnis der Knochenmikrostruktur des Skeletts ist entscheidend, um Einblicke in die Pathophysiologie der Osteoporose zu gewinnen und ihre Behandlung zu verbessern. Die Handhabung von Knochenproben kann jedoch aufgrund ihrer harten und dichten Eigenschaften komplex sein. Zweitens erschwert spezialisierte Software die Bildverarbeitung und -analyse. In diesem Protokoll stellen wir eine kostengünstige und einfach zu handhabende Lösung für die trabekuläre Knochenmikrostrukturanalyse vor. Detaillierte Schritte und Vorsichtsmaßnahmen werden bereitgestellt. Mikro-CT ist ein zerstörungsfreies dreidimensionales (3D) Bildgebungsverfahren, das hochauflösende Bilder der trabekulären Knochenstruktur liefert. Sie ermöglicht die objektive und quantitative Bewertung der Knochenqualität, weshalb sie weithin als Goldstandardmethode zur Beurteilung der Knochenqualität gilt. Die Histomorphometrie bleibt jedoch unverzichtbar, da sie entscheidende Parameter auf zellulärer Ebene liefert und die Lücke zwischen zweidimensionalen (2D) und 3D-Beurteilungen von Knochenproben schließt. Was die histologischen Techniken betrifft, so haben wir uns dafür entschieden, das Knochengewebe zu entkalken und dann eine traditionelle Paraffineinbettung durchzuführen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination dieser beiden Methoden umfassendere und genauere Informationen über die Knochenmikrostruktur liefern kann.

Einleitung

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Osteoporose ist eine weit verbreitete metabolische Knochenerkrankung, insbesondere bei älteren Menschen, und geht mit einem erhöhten Risiko für Fragilitätsfrakturen einher. Da Osteoporose in China immer häufiger vorkommt1, wird es eine wachsende Nachfrage nach der Untersuchung der Knochenstrukturen von Kleintieren geben 2,3. Die bisherigen Methoden zur Messung des Knochenschwunds beruhen auf den Ergebnissen der zweidimensionalen Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie. Dies erfasst jedoch nicht die Veränderungen in der architektonischen Mikrostruktur des Trabekelknochens, die ein Schlüsselfa....

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Protokoll

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Das Tierprotokoll wurde von der Tierethikkommission der Chengdu University of Traditional Chinese Medicine genehmigt (Datensatznummer: 2020-34). Weibliche C57BL/6J-Mäuse (12 Wochen alt, n = 14) wurden nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt, eine scheinoperierte Gruppe (Sham-Gruppe, n = 7) und eine Modellgruppe (OVX-Gruppe, n = 7). Die Tiere wurden von einem kommerziellen Lieferanten gekauft (siehe Materialtabelle). Alle Mäuse wurden in Einzelkäfigen bei 22-26 °C und 45%-55% Luftfeuchtigkeit gehalten, durften sich 1 Woche lang an ihre neue Umgebung anpassen und hatten freien Zugang zu Wasser und Futter. Alle tierexperimentellen Studien wurd....

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Ergebnisse

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Mikro-CT-Analyse
Wir haben die trabekulären mikroarchitektonischen Parameter bei Mäusen beider Gruppen gemessen und ihre Mittelwerte und SDs in Tabelle 1 angegeben. Die Verteilung einiger Parameter (d. h. das Verhältnis von Knochenvolumen zu Gesamtgewebevolumen, Trabekeldicke, Trabekeltrennung) innerhalb jeder Gruppe ist in Abbildung 3 dargestellt.

Diese Ergebnisse deuten auf si.......

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Diskussion

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Osteoporose kann zu häufigen Frakturen führen, die kostspielig sind, Schmerzen, Behinderungen oder sogar den Tod verursachen und die Lebensqualität der Patienten ernsthaft beeinträchtigenkönnen 20. Im Laufe der Jahre hat sich das Modell der Ovariektomie als eine der Standardmethoden zur Untersuchung von Osteoporose21 durchgesetzt. Das häufigste präklinische Tiermodell für Osteoporose ist die ovariektomierte (OVX) Ratte. Trotzdem wurde der Großteil der Forschung zu den Mecha.......

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Offenlegungen

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Die Autoren haben nichts zu verraten.

Danksagungen

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Diese Arbeit wurde von der Sichuan Provincial Administration of Traditional Chinese Medicine (2021YJ0175) und dem Graduate Research Innovation Project der School of Clinical Medicine (LCYJSKT2023-11) der Chengdu University of Traditional Chinese Medicine unterstützt.

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Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
4% ParaformaldehydBiosharpBL539A
Adobe PhotoshopAdobe Inc.
AmmoniaklösungChengdu Kolon Chemical Co., Ltd2021070101
Anatomische ZangeJinzhong chirurgisches Instrument Co., LtdJ3C030
Wasserfreies EthanolChengdu Kolon Chemical Co., Ltd2022070501
Automatische FärbemaschineThermo scientificVaristain™ Gemini ES
Knochenmikroarchitektur Analyse Add-onAnalyzeDirect, Inc
C57BL/6J MäuseSPF (Beijing) Biotechnology Co., Ltd.
TrägerfolienNantong Mei Wei de Experimental Equipment Co., Ltd220518001
DeckgläserNantong Mei Wei de Experimental Equipment Co.
EntkalkungslösungWuhan Xavier Biotechnology Co., LtdCR2203047
empfindliche SchereJinzhong chirurgisches Instrument Co., LtdZJA010
Einbettungsbox-MarkierungsmaschineThermo scientificnbsp; PrintMate AS
EinbettungsmaschineWuhan Junjie Electronics Co., LtdJB-P5
Fidschi: ImageJNational Institutes of Health, USA
FilmversiegelungThermowissenschaftlicherAutostainer 360
GefriertischWuhan Junjie Electronics Co., LtdJB-L5
H& E FärbekitLeageneDH0020
SalzsäurelösungSichuan Xilong Science Co., Ltd210608
ImageJ2 PluginBoneJ 7.0.16
Medizinische GazeShandong Ang Yang Medical Technology Co.
Mersilk 3-0 Seide geflochtene nicht resorbierbare NähteEthicon, Inc.SA84G
NadelhalterJinzhong chirurgisches Instrument Co., LtdJ32010
Neutraler BalsamSinopharm Group Chemisches Reagenz Co., Ltd10004160
OfenShanghai Yiheng Scientific Instruments Co., LtdDHG-9240A
PANNORAMIC Digitale Diascanner3DHISTECH Ltd. PANNORAMIC DESK/MIDI/250/1000
PBS PufferBiosharpG4202
Povidon-Jod-Lösung 5%Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd
Quantum GX2 microCT BildgebungssystemPerkinElmer, Inc.
RotationsmikrotomThermo scientificHM325
SkalpellQuanzhou Excellence Medical Co., Ltd20170022
Scan & Softwaredurchsuchen 3DHISTECH Ltd. CaseViewer2.4
Sterile Einweg-OP-Handschuhe aus GummiGuangdong Huitong Latex Products Group Co., Ltd22B141EO
Natriumchloridlösung 0,9%Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd
Sterile Injektionsspritzen für den EinmalgebrauchShandong Weigao Group Medical Polymer Products  Co., Ltd
Sterile medizinische NahtnadelnVerifizierter Lieferant - Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. PW8068
Tissue ProcessorThermo scientificSTP420 ES
Tissue Spreading and Baking MachineWuhan Junjie Electronics Co., LtdJK-6
TribromoethanolNanjing Aibei Biotechnology Co., LtdM2920
WachsschneiderWuhan Junjie Electronics Co., LtdJXL-818
XylolChengdu Kolon Chemical Co., Ltd2022051901
220518001 &

Referenzen

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  1. Wang, J., et al. The prevalence of osteoporosis in China, a community based cohort study of osteoporosis. Frontiers in Public Health. 11, 1084005(2023).
  2. Stein, M., et al.

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Schlagwörter

Trabecular BoneBone MicroarchitectureOsteoporosis Mouse ModelMicro CT ImagingBone MorphologyBone HistomorphometryParaffin EmbeddingBone DecalcificationBone Quality AssessmentTraditional Chinese Medicine

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