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

Das übergeordnete Ziel dieses chirurgischen Modells und dieser Bildanalysemethode ist es, die Auswirkungen Ihrer Behandlung auf ein präklinisches Modell einer Osteoporose-bedingten Wirbelkörperkompressionsfraktur zu beobachten. Diese Methode kann dazu beitragen, Schlüsselfragen in diesem Bereich der regenerativen Gliamedizin zu beantworten, z. B. was eine wirksame Behandlung für osteoporosebedingte Wirbelkompressionsfrakturen sein könnte und wie eine solche Behandlung die Knochenregeneration unterstützen würde. Der Hauptvorteil dieser Technik besteht darin, dass sie an Nacktratten beteiligt ist, so dass neuartige Behandlungen in vivo getestet werden können, ohne dass Bedenken hinsichtlich der Immunabstoßung bestehen.

Darüber hinaus liegt der Knochenregeneration die zugrundeliegende Methode halbautomatisiert vor, so dass sie genauer und weniger nutzerabhängig ist als bisher veröffentlicht. Das Verfahren wird von Dr. Wafa Tawackoli, einem Forscher aus unserem Labor, vorgeführt. Induzieren Sie zuerst eine Anästhesie bei einer osteoporotischen Ratte mit 5 % Isofluran in 100 % Sauerstoff und übertragen Sie sie dann zur Aufrechterhaltung auf einen Nasenkegel mit zwei bis 3 % Isofluran.

Rasieren Sie den Bauchbereich mit einem Elektrorasierer. Abstrich mit einem Antiseptikum auf Jodbasis in 0,5 % Chlorhexidingluconat, gefolgt von 70 % Ethanol. Verwenden Sie Tierarztsalbe auf den Augen, um Trockenheit während der Narkose zu verhindern.

Wenden Sie einen Zehenkneifreiz an, um eine angemessene Anästhesieebene zu gewährleisten. Wenn keine Antwort angezeigt wird, starten Sie den Vorgang. Legen Sie die anästhesierte Ratte in dorsaler Liege auf ein auf 37 Grad Celsius eingestelltes Heizkissen und dehnen Sie die Gliedmaßen mit einem magnetischen Fixateur-Retraktionssystem.

Injizieren Sie der Ratte subkutan Carprofen, bevor Sie mit dem chirurgischen Eingriff beginnen. Nachdem Sie einen fünf bis acht Zentimeter langen Schnitt in die Haut gemacht haben, der einen Zentimeter unterhalb des Xiphoid-Prozesses beginnt und durch die Mittellinie verläuft, verwenden Sie eine chirurgische Schere, um einen Schnitt der Aponeurose durch die Linea alba zu machen, um Zugang zur Bauchhöhle zu erhalten. Legen Sie die Bauchhöhle mit Retraktoren frei.

Lenken Sie den Darm nach rechts von der Ratte ab, um die Bauchschlagader und die linke Niere freizulegen. Um Austrocknung zu vermeiden, verwenden Sie sterile, getränkte Mullbinden, um die inneren Organe zu umwickeln. Verwenden Sie bei Bedarf zusätzliche Retraktoren, um die Aorta freizulegen.

Palpieren Sie die Lendenwirbelsäule und legen Sie sie frei. Verwenden Sie Thermokauter, um die vordere Seite der Lendenwirbelkörper L vier bis fünf freizulegen und sie vom umgebenden Bindegewebe und der Muskulatur zu isolieren. Verwenden Sie ein Wattestäbchen, um Blut und Restgewebe von den L vier Wirbeln zu entfernen.

Bohren Sie anschließend mit einem sterilen Bohrer mit einem Durchmesser von zwei Zentimetern einen fünf Millimeter tiefen Knochendefekt in die Mitte des freiliegenden vorderen Teils des Wirbelkörpers. Üben Sie minimalen Druck aus, um nur die ventrale Rinde und den darunter liegenden Trabekelknochen zu durchbohren. Vermeiden Sie es, durch den dorsalen Kortex zu bohren.

Bohren Sie dann die fünf Wirbel L auf die gleiche Weise, um zwei Defekte pro Ratte zu erzeugen. Wenn die Bohrung abgeschlossen ist, führen Sie den Darm wieder in die Bauchhöhle ein und entfernen Sie die Retraktoren. Verwenden Sie anschließend Vicryl synthetisches resorbierbares chirurgisches Nahtmaterial in einem kontinuierlichen Muster, um die Aponeurose zu vernähen.

Verschließen Sie die Haut mit einer 4-0 monofilen, nicht resorbierbaren Naht aus Nylon in einem einfachen, unterbrochenen Muster. Tragen Sie dann 100 Mikroliter topischen Hautkleber auf und zwischen den Hautnähten auf, um den vollständigen Verschluss der Haut zu gewährleisten. Lassen Sie das Tier nach der Injektion von 37 Grad Celsius heißer Laktatlösung zur Vorbeugung von Unterkühlung und Dehydrierung und Buprenorphin zur postoperativen Schmerzlinderung von der Narkose auf dem Heizkissen erholen.

Am Tag nach dem chirurgischen Eingriff wie zuvor eine Anästhesie mit Isofluran einleiten. Scannen Sie die Ratte mit einem In-vivo-Mikro-CT-Scanner. Bringen Sie die Ratte nach dem Scannen und der Genesung von der Narkose in den Heimkäfig zurück.

Um die Wirbeldaten für die Analyse zu trennen, klicken Sie auf Mikro-CT-Auswertungsprogramm und wählen Sie die Probe aus dem Menü aus. Konturieren Sie dann mit der Maus einzelne Wirbel auf einer Scheibe. Verwenden Sie die Z-Leiste, um zum nächsten Schnitt zu gelangen, und konturieren Sie die einzelnen Wirbel auf die gleiche Weise.

Speichern Sie den konturierten Wirbel als separate Datei, indem Sie auf Datei klicken, speichern Sie GOBJ alle paar Schichten. Nachdem Sie den Referenzwirbel festgelegt haben, importieren Sie ihn in eine Mikro-CT-Umgebung. Wenden Sie den für den Referenzwirbel definierten VOI auf den registrierten Zielwirbel an, indem Sie auf Mikro-CT-Auswertungsprogramm, Datei, GOBJ laden klicken und den zuvor erstellten GOBJ auswählen.

Senden Sie abschließend den VOI zur Auswertung mit einem Mikro-CT-Auswertungsprogramm. Dieses frontale 3D-Bild zeigt ein repräsentatives Bild des Wirbeldefekts einen Tag nach der Defektgenerierung. Die Knochenbildung im Hohlraum ist rot dargestellt.

Dabei handelt es sich um ein sagittales 2D-Bild desselben Bereichs und schließlich um ein axiales 2D-Bild. Wie hier zu sehen ist, findet die Knochenbildung im Laufe der Zeit statt und wird mit longitudinaler Bildgebung nachgewiesen. Die Knochenvolumendichte und die scheinbare Dichte wurden berechnet und unter Verwendung einer Zwei-Wege-ANOVA mit Bonferroni-Korrektur für Mehrfachvergleiche mit wiederholten Messungen verglichen.

Wie hier zu sehen ist, nehmen die Knochenvolumendichte und die scheinbare Dichte ab zwei Wochen nach der Entstehung des Wirbeldefekts signifikant zu. Im Anschluss an dieses Verfahren können weitere Methoden wie Histologie und Immunhistochemie durchgeführt werden, um zusätzliche Fragen zu beantworten, z. B. welche Zellen vorhanden sind und welche Proteine im Defekt exprimiert werden. Nachdem Sie sich dieses Video angesehen haben, sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie man multiple Wirbeldefekte bei Nacktratten erzeugt und die Knochenregeneration im Laufe der Zeit bei diesen Defekten analysiert.