Name: Analyse und Bildgebung von Osteozyten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-11-29T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: Erfahren Sie die 3D-Modellierung von Osteozyten im lakunär-kanalikulären Netzwerk mit konfokaler Mikroskopie und computergestützter Strömungsdynamik. Diese Methode ermöglicht die Analyse von Scherstress und mechanischer Signalübertragung in Knochen.

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<meta charset="utf8"></head><body>3D-Modellierung von Osteozyten für die CFD-Analyse zur Untersuchung der Mechanoempfindung im Knochen

<ol><li>Li, M. C. M., Chow, S. K. H., Wong, R. M. Y., Qin, L., Cheung, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+role+of+osteocytes-specific+molecular+mechanism+in+regulation+of+mechanotransduction+-+A+systematic+review%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Translat%22%5BJournal%5D)">The role of osteocytes-specific molecular mechanism in regulation of mechanotransduction - A systematic review.</a> J Orthop Translat. 29, 1-9 (2021).</li>
<li>Fritton, S. P., Weinbaum, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid+and+solute+transport+in+bone%3A+Flow-induced+mechanotransduction%5BTitle%5D)+AND+%22Annu+Rev+Fluid+Mech%22%5BJournal%5D)">Fluid and solute transport in bone: Flow-induced mechanotransduction.</a> Annu Rev Fluid Mech. 41, 347-374 (2009).</li>
<li>Klein-Nulend, J., Bacabac, R. G., Bakker, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mechanical+loading+and+how+it+affects+bone+cells%3A+the+role+of+the+osteocyte+cytoskeleton+in+maintaining+our+skeleton%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">Mechanical loading and how it affects bone cells: the role of the osteocyte cytoskeleton in maintaining our skeleton.</a> Eur Cell Mater. 24, 278-291 (2012).</li>
<li>Knothe Tate, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((%26%2334%3BWhither+flows+the+fluid+in+bone%3F%26%2334%3B+An+osteocyte%27s+perspective%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">&#34;Whither flows the fluid in bone?&#34; An osteocyte's perspective.</a> J Biomech. 36 (10), 1409-1424 (2003).</li>
<li>Tiede-Lewis, L. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Degeneration+of+the+osteocyte+network+in+the+C57BL%2F6+mouse+model+of+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Aging+%28Albany+NY%29%22%5BJournal%5D)">Degeneration of the osteocyte network in the C57BL/6 mouse model of aging.</a> Aging (Albany NY). 9 (10), 2190-2208 (2017).</li>
<li>Lai, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+dependences+of+osteocyte+network+on+bone+compartment%2C+age%2C+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Bone+Res%22%5BJournal%5D)">The dependences of osteocyte network on bone compartment, age, and disease.</a> Bone Res. 3 (1), 15009(2015).</li>
<li>Schurman, C. A., Verbruggen, S. W., Alliston, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Disrupted+osteocyte+connectivity+and+pericellular+fluid+flow+in+bone+with+aging+and+defective+TGF-%CE%B2+signaling%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Disrupted osteocyte connectivity and pericellular fluid flow in bone with aging and defective TGF-β signaling.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 118 (25), e2023999118(2021).</li>
<li>van Tol, A. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+mechanoresponse+of+bone+is+closely+related+to+the+osteocyte+lacunocanalicular+network+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">The mechanoresponse of bone is closely related to the osteocyte lacunocanalicular network architecture.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 117 (51), 32251-32259 (2020).</li>
<li>Verbruggen, S. W., Vaughan, T. J., McNamara, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fluid+flow+in+the+osteocyte+mechanical+environment%3A+a+fluid-structure+interaction+approach%5BTitle%5D)+AND+%22Biomech+Model+Mechanobiol%22%5BJournal%5D)">Fluid flow in the osteocyte mechanical environment: a fluid-structure interaction approach.</a> Biomech Model Mechanobiol. 13 (1), 85-97 (2014).</li>
<li>Ganesh, T., Laughrey, L. E., Niroobakhsh, M., Lara-Castillo, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiscale+finite+element+modeling+of+mechanical+strains+and+fluid+flow+in+osteocyte+lacunocanalicular+system%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Multiscale finite element modeling of mechanical strains and fluid flow in osteocyte lacunocanalicular system.</a> Bone. 137, 115328(2020).</li>
<li>Schneider, P., Meier, M., Wepf, R., Müller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Serial+FIB%2FSEM+imaging+for+quantitative+3D+assessment+of+the+osteocyte+lacuno-canalicular+network%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Serial FIB/SEM imaging for quantitative 3D assessment of the osteocyte lacuno-canalicular network.</a> Bone. 49 (2), 304-311 (2011).</li>
<li>Kamioka, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+method+for+observing+silver-stained+osteocytes+in+situ+in+3-microm+sections+using+ultra-high+voltage+electron+microscopy+tomography%5BTitle%5D)+AND+%22Microsc+Microanal%22%5BJournal%5D)">A method for observing silver-stained osteocytes in situ in 3-microm sections using ultra-high voltage electron microscopy tomography.</a> Microsc Microanal. 15 (5), 377-383 (2009).</li>
<li>Ciani, C., Doty, S. B., Fritton, S. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+effective+histological+staining+process+to+visualize+bone+interstitial+fluid+space+using+confocal+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">An effective histological staining process to visualize bone interstitial fluid space using confocal microscopy.</a> Bone. 44 (5), 1015-1017 (2009).</li>
<li>Sharma, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Alterations+in+the+osteocyte+lacunar-canalicular+microenvironment+due+to+estrogen+deficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Alterations in the osteocyte lacunar-canalicular microenvironment due to estrogen deficiency.</a> Bone. 51 (3), 488-497 (2012).</li>
<li>Verbruggen, S. W., Vaughan, T. J., McNamara, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Strain+amplification+in+bone+mechanobiology%3A+a+computational+investigation+of+the+in+vivo+mechanics+of+osteocytes%5BTitle%5D)+AND+%22J+R+Soc+Interface%22%5BJournal%5D)">Strain amplification in bone mechanobiology: a computational investigation of the in vivo mechanics of osteocytes.</a> J R Soc Interface. 9 (75), 2735-2744 (2012).</li>
<li>Goggin, P. M., Zygalakis, K. C., Oreffo, R. O., Schneider, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-resolution+3D+imaging+of+osteocytes+and+computational+modelling+in+mechanobiology%3A+insights+on+bone+development%2C+ageing%2C+health+and+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Eur+Cell+Mater%22%5BJournal%5D)">High-resolution 3D imaging of osteocytes and computational modelling in mechanobiology: insights on bone development, ageing, health and disease.</a> Eur Cell Mater. 31, 264-295 (2016).</li>
<li>Kamioka, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Microscale+fluid+flow+analysis+in+a+human+osteocyte+canaliculus+using+a+realistic+high-resolution+image-based+three-dimensional+model%5BTitle%5D)+AND+%22Integr+Biol%22%5BJournal%5D)">Microscale fluid flow analysis in a human osteocyte canaliculus using a realistic high-resolution image-based three-dimensional model.</a> Integr Biol. 4 (10), 1198-1206 (2012).</li>
<li>Wang, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+situ+measurement+of+solute+transport+in+the+bone+lacunar-canalicular+system%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">In situ measurement of solute transport in the bone lacunar-canalicular system.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 102 (33), 11911-11916 (2005).</li>
<li>Manfredini, P., Cocchetti, G., Maier, G., Redaelli, A., Montevecchi, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Poroelastic+finite+element+analysis+of+a+bone+specimen+under+cyclic+loading%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">Poroelastic finite element analysis of a bone specimen under cyclic loading.</a> J Biomech. 32 (2), 135-144 (1999).</li>
<li>Steck, R., Niederer, P., Knothe Tate, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+finite+element+analysis+for+the+prediction+of+load-induced+fluid+flow+and+mechanochemical+transduction+in+bone%5BTitle%5D)+AND+%22J+Theor+Biol%22%5BJournal%5D)">A finite element analysis for the prediction of load-induced fluid flow and mechanochemical transduction in bone.</a> J Theor Biol. 220 (2), 249-259 (2003).</li>
<li>You, L., Cowin, S. C., Schaffler, M. B., Weinbaum, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+for+strain+amplification+in+the+actin+cytoskeleton+of+osteocytes+due+to+fluid+drag+on+pericellular+matrix%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">A model for strain amplification in the actin cytoskeleton of osteocytes due to fluid drag on pericellular matrix.</a> J Biomech. 34 (11), 1375-1386 (2001).</li>
<li>Weinbaum, S., Cowin, S. C., Zeng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+model+for+the+excitation+of+osteocytes+by+mechanical+loading-induced+bone+fluid+shear+stresses%5BTitle%5D)+AND+%22J+Biomech%22%5BJournal%5D)">A model for the excitation of osteocytes by mechanical loading-induced bone fluid shear stresses.</a> J Biomech. 27 (3), 339-360 (1994).</li>
<li>Niroobakhsh, M., Laughrey, L. E., Dallas, S. L., Johnson, M. L., Ganesh, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Computational+modeling+based+on+confocal+imaging+predicts+changes+in+osteocyte+and+dendrite+shear+stress+due+to+canalicular+loss+with+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Biomech+Model+Mechanobiol%22%5BJournal%5D)">Computational modeling based on confocal imaging predicts changes in osteocyte and dendrite shear stress due to canalicular loss with aging.</a> Biomech Model Mechanobiol. 23 (1), 129-143 (2024).</li>
<li>Dallas, S. L., Moore, D. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+confocal+imaging+approaches+to+understand+the+structure+and+function+of+osteocytes+and+the+lacunocanalicular+network%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Using confocal imaging approaches to understand the structure and function of osteocytes and the lacunocanalicular network.</a> Bone. 138, 115463(2020).</li>
<li>Boyde, A., Wolfe, L. A., Maly, M., Jones, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vital+confocal+microscopy+in+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Scanning%22%5BJournal%5D)">Vital confocal microscopy in bone.</a> Scanning. 17 (2), 72-85 (1995).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>1.200 Körnung Schleifpapier</td><td>Buehler</td><td>30-5170-012-100</td><td></td></tr><tr><td>3-Matic Software</td><td>Materialise</td> https://www.materialise.com/en/industrial/software/3-matic <td>3D-Datenoptimierungssoftware</td><td></td></tr><tr><td>600 Körnung</td><td>Bühler</td><td>30-5118-600-100</td><td></td></tr><tr><td>800 Körnung Schleifpapier</td><td>Buehler</td><td>30-5170-800-100</td><td></td></tr><tr><td>ANSYS Software</td><td>ANSYS</td><td>https://www.ansys.com/</td> <td>Simulationssoftware</td></tr><tr><td>Fluorescein Isothiocyanate (FITC)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F7250</td><td></td></tr><tr><td>ImageJ Software</td><td></td><td>https://imagej.net/ij/</td><td></td></tr> <tr><td>Immersionsöl für Mikroskope</td><td>Leica Microsystems</td><td>195371-10-9</td><td></td></tr><tr><td>Leica TCS Sp5 II Konfokalmikroskop&nbsp;</td><td>Leica Microsystems</td><td>TCS Sp5 II&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Leitz 1600 Innenloch-Diamantsäge</td><td>Leica</td><td></td><td></td></tr><tr><td>MIMICS Innovation Suite-Software</td><td>Materialise</td><td>https://www.materialise.com/en/healthcare/mimics-innovation-suite</td><td>bildbasierte 3D-Verarbeitungssoftware</td></tr><tr><td>Permount Montierungsmedium Fisher</td><td>scientific</td><td>SP15-500</td><td></td></tr><tr><td>Sampl-Kwick Fast Cure Acrylic Kit</td><td>Buehler</td><td>20-3560</td><td></td></tr><tr><td>Single Platform Laboratory Shaker</td><td>Zuverlässiger wissenschaftlicher INC</td><td>Modell 55S</td><td></td></tr></tbody></table>

analyse und bildgebung von osteozyten

Analysis and Imaging of Osteocytes

Dieses Protokoll beschreibt, wie konfokale Osteozytenmodelle entwickelt werden können, um die Menge an Fluidströmungsscherspannungen zu untersuchen, denen ein Osteozyten und seine dendritischen Prozesse aufgrund mechanischer Belastung ausgesetzt sind. Eine gealterte und eine junge C57BL6-Maus wurden ausgewählt, um konfokale bildbasierte Osteozytenmodelle für junge und ältere Menschen zu erstellen. Sechs weitere simulierte Osteozytenmodelle wurden aus demselben jungen Osteozytenmodell unter Verwendung der Geometriemodifikationstechnik generiert, um die Veränderung der LCN-Morphologie aufgrund von Alterung oder Knochenerkrankungen zu untersuchen. Zu den geometriemodifizierten Parametern gehörten die lakunar-kanalikuläre Dicke, die Kanadierdichte und der Durchmesser. Modifizierte Osteozytenmodelle wurden entwickelt, indem jeweils ein Parameter geändert wurde, während die anderen Parameter gleich blieben. Daher wird der Einfluss jedes einzelnen morphologischen Parameters auf die FFSS isoliert untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Menge an FFSS, die ein Osteozyten erfuhr, in diesen Osteozytenmodellen unterschiedlich war, was die Abhängigkeit von FFSS von der LCN-Morphologie zeigt. FFSS-Werte wurden an verschiedenen Teilen des Osteozytenmodells vorhergesagt, wie z.B. am Osteozytenzellkörper oder an dendritischen Membranen. Dendriten wiesen in allen Modellen höhere FFSS-Werte auf als die Körpermembran der Osteozytenzelle.
Abbildung 5 zeigt die FFSS-Konturen für junge vs. gealterte Osteozytenmodelle, die direkt aus konfokalen FITC-Bildstapeln generiert wurden, und sechs weitere Osteozytenmodelle, die aus Modell 1 unter Verwendung der Geometriemodifikationstechnik entwickelt wurden. Die durchschnittliche FFSS auf Osteozyten und dendritischen Membranen im jungen Osteozytenmodell (Modell 1) betrug 0,42 Pa, was signifikanter ist als die durchschnittliche FFSS von 0,13 Pa im gealterten Osteozytenmodell (Modell 2). Die erhaltenen Daten zeigen einen Anstieg der durchschnittlichen FFSS bei Osteozyten mit größerem lakunar-kanalikulären Raum (Modell 7 und Modell 8) und eine Abnahme der FFSS bei Osteozyten mit geringerer Kanaldichte (Modell 3 und Modell 4), während sich die FFSS mit der Änderung des Dendritendurchmessers in Modell 5 und Modell 6 nicht signifikant veränderte. Modell 2 und Modell 4 hatten die niedrigsten FFSS-Werte von 0,19 Pa bzw. 0,13 Pa. Die Größe des FFSS in Modell 8 ist größer als in den anderen Osteozytenmodellen. Nicht nur, dass die meisten Dendriten in Modell 8 rot gefärbt sind, sondern der Osteozytenzellkörper erfährt auch eine höhere FFSS als in anderen Modellen.
Die FFSS, die bei Osteozyten erlebt wurde, wurde ebenfalls auf der Grundlage des lakunar-kanalikulären Raumvolumens und der Oberfläche vorgestellt, die durch Nachbearbeitung in ANSYS CFX gewonnen wurden, um die Korrelation zwischen FFSS und der veränderten Struktur des LCN herauszufinden. Es war auch möglich, die Oberfläche jedes Modells zu messen, die einem FFSS-Wert von mehr als 0,8 Pa ausgesetzt war, was als das FFSS-Niveau angesehen wird, das die Knochenbildung verursacht21,22. Die Osteozytenmodellierung zeigte für alle Osteozytenmodelle eine Korrelation zwischen dem durchschnittlichen FFSS und dem lakunarkanalikulären Raumvolumen bzw. der Oberfläche, wie in Tabelle 1 gezeigt. Der gealterte Osteozyten (Modell 2) und der simulierte Osteozyten mittleren Alters (Modell 4) mit der geringsten kanalikulären Dichte hatten die geringste lakunarkanalikuläre Oberfläche von 1372,7 μm2 und 1122,6 μm2. Modell 2 und Modell 4 wiesen auch das geringste lakunar-kanalikuläre Raumvolumen von 229,4 μm3 bzw. 203,5 μm3 auf, was mit ihren geringen FFSS-Mengen korreliert werden kann. Modell 6 mit dem größten Dendritendurchmesser hatte die größte lakunar-kanalikuläre Oberfläche. Modell 8 hatte das größte lakunar-kanalikuläre Raumvolumen und die größten FFSS-Werte.
<img alt="Figure 1" src="/files/ftp_upload/64699/64699fig01.jpg"> 
Abbildung 1: Konfokale Einzelbilder einer Z-Ebene eines Querschnitts eines FITC-gefärbten Femurs, aufgenommen mit 5x-, 20x- und 100x-Ölobjektiven. Das lakunar-kanalikuläre Netzwerk ist auf dem Bild sichtbar, das mit dem 100x-Objektiv aufgenommen wurde. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64699/64699fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 2" src="/files/ftp_upload/64699/64699fig02.jpg"> 
Abbildung 2: Konfokale bildbasierte Modelle eines jungen (Modell 1) und eines gealterten (Modell 2) Osteozyten, die aus dem FITC-gefärbten Femur einer 4 Monate alten und 22 Monate alten C57BL6-Maus erzeugt wurden. Das vergrößerte Bild zeigt die lakunar-kanalikuläre (LC) Dicke für junge Osteozyten und die gleiche für ältere Osteozyten. Das Bild von Modell 1 wurde mit Genehmigung von Niroobakhsh et al.23 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64699/64699fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 3" src="/files/ftp_upload/64699/64699fig03.jpg"> 
Abbildung 3: Sechs Osteozytenmodelle, die aus Modell 1 unter Verwendung der Geometriemodifikationstechnik entwickelt wurden. Die kanalikuläre Dichte wurde reduziert, um Modell 3 (simuliertes Alter mittleren Alters) und Modell 4 (simuliertes Alter) zu erzeugen, während der Dendritendurchmesser und die LC-Dicke die gleichen waren wie in Modell 1. Modell 5 und Modell 6 wurden mit der gleichen Kanaldichte und LC-Dicke wie Modell 1 entwickelt, wobei ihr Dendritendurchmesser zwei- und viermal größer war als bei Modell 1. Modell 7 und Modell 8 wiesen eine zwei- bzw. viermal höhere lakunarkanalikuläre Dicke auf, während die Kanaldichte und der Dendritendurchmesser gleich blieben wie in Modell 1. Das Bild von Modell 1 wurde mit Genehmigung von Niroobakhsh et al.23 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64699/64699fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 4" src="/files/ftp_upload/64699/64699fig04.jpg"> 
Abbildung 4: Konfokales bildbasiertes Jungosteozytenmodell in der 3D-Ansicht. 3D-Ansicht der Querschnittsfläche des konfokalen bildbasierten jungen Osteozytenmodells, das die Modellierung des lakunar-kanalikulären Raums darstellt, der für die Flüssigkeitsanalyse um die Osteozyten und Dendriten verwendet wird. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64699/64699fig04large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<img alt="Figure 5" src="/files/ftp_upload/64699/64699fig05.jpg"> 
Abbildung 5: Die FFSS-Verteilung für alle Osteozytenmodelle zeigt die Abhängigkeit der FFSS-Größe von der Osteozytenmorphologie. Rote Regionen zeigen die höchsten FFSS-Werte, insbesondere auf den dendritischen Membranen und nicht auf dem Osteozyten-Zellkörper. Dieses Bild wurde mit Genehmigung von Niroobakhsh et al.23 geändert. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64699/64699fig05large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td></td>
			<td>Modelle</td>
			<td>Lakunar-kanalikuläre Oberfläche (μm2)</td>
			<td>Lakunar-kanalikuläres Raumvolumen (μm3)</td>
			<td>Ave FFSS (Pa)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="4">Konfokale bildbasierte Osteozytenmodelle</td>
			<td>Modell 1</td>
			<td rowspan="2">2652.9</td>
			<td rowspan="2">261</td>
			<td rowspan="2">0.42</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Jung (4 Monate alt)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modell 2</td>
			<td rowspan="2">1372.7</td>
			<td rowspan="2">229.4</td>
			<td rowspan="2">0.19</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Alter (22 Monate alt)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="12">Simulierte Osteozytenmodelle, die mit Hilfe der Geometriemodifikationstechnik erstellt wurden</td>
			<td>Modell 3</td>
			<td rowspan="2">1530.4</td>
			<td rowspan="2">242.6</td>
			<td rowspan="2">0.27</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(Simuliert mittleren Alters)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modell 4</td>
			<td rowspan="2">1122.6</td>
			<td rowspan="2">203.5</td>
			<td rowspan="2">0.13</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(Simuliertes Alter)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modell 5</td>
			<td rowspan="2">3724.9</td>
			<td rowspan="2">302.9</td>
			<td rowspan="2">0.49</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(2 x Dendriten Durchmesser)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modell 6</td>
			<td rowspan="2">4791</td>
			<td rowspan="2">337</td>
			<td rowspan="2">0.57</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(4 x Dendriten Durchmesser)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modell 7</td>
			<td rowspan="2">3116.3</td>
			<td rowspan="2">440.6</td>
			<td rowspan="2">1.17</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(2 x LC-Dicke)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Modell 8</td>
			<td rowspan="2">3542.2</td>
			<td rowspan="2">658.2</td>
			<td rowspan="2">1.89</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>(4 x LC Dicke)</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>
Tabelle 1: Vergleich von Osteozytenmodellen. Vergleich des durchschnittlichen FFSS, des lakunar-kanalikulären Raumvolumens und der Oberfläche in acht verschiedenen Osteozytenmodellen, einschließlich zwei konfokaler bildbasierter Modelle und sechs simulierter Modelle, die aus Modell 1 unter Verwendung der Geometriemodifikationstechnik generiert wurden.

Analyse und Bildgebung von Osteozyten

Osteocytes are the bone cells that are thought to respond to mechanical strains and fluid flow shear stress (FFSS) by activating various biological ...

Research

Forschung

JoVE Journal

Bioengineering

Biotechnik

Die Behandlung der primären Maus Osteoblasten mit Retinsäure erzeugt eine homogene Population von verzweigten Zellen, die morphologischen und molekularen Merkmalen des Osteozyten. Das Verfahren überwindet die Schwierigkeiten bei der Erlangung und Aufrechterhaltung der primären Knochenzellen in Kultur, und kann vorteilhaft sein, Zellen aus transgenen Modellen abgeleitet studieren.

Anwendung von Retinsäure zu Osteozyten Kulturen aus primären Maus-Osteoblasten erhalten

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Osteoklasten Ableitung aus Knochenmark der Maus

Wir beschreiben ein Protokoll für hybride Bildgebung, das die Fluoreszenz-vermittelte Tomographie (FMT) mit der Mikro-Computertomographie (μCT) kombiniert. Nach der Fusion und Rekonstruktion führen wir eine interaktive Organsegmentierung durch, um quantitative Messungen der Fluoreszenzverteilung zu extrahieren.

Hybrid μCT-FMT-Bildgebung und Bildanalyse

Implantation von autologen und allogenen Knochentransplantaten bilden akzeptiert Ansätze zur Hauptgesichtsschädelknochenverlust zu behandeln. Doch die Wirkung der Transplantatzusammensetzung auf das Zusammenspiel zwischen den Neovaskularisation, Zelldifferenzierung und Knochenbildung, ist unklar. Wir präsentieren eine multimodale Bildgebungsprotokoll zum Ziel, die Angiogenese-Osteogenese Interdependenz im Transplantat Nähe aufzuklären.

Computertomographie und Optical Imaging von Osteogenesis-Angiogenese-Kopplung an Integration von Schädelknochen Autografts und Allografts Beurteilen

Uran ist bekannt, Knochenstoffwechsel beeinflussen. Hier präsentieren wir Ihnen ein Protokoll zur Untersuchung der Wirkung von natürlichem Uranexposition auf die Lebensfähigkeit, die Differenzierung und die Funktion der Osteoklasten, die Zellen verantwortlich für Knochenabbau.

Methoden zur Analyse der Auswirkungen des natürlichen Urans auf In-vitro- Osteoclastogenesis

Wir präsentieren Ihnen ein Protokoll, um den Zustand der Mineralien in Vesikeln veröffentlicht von zwei menschlichen Knochen Zelllinien zu vergleichen: hFOB 1,19 und Saos-2. Ihre Mineralisierung Profile wurden von Alizarin rot-S (AR-S) Färbung, ultravioletten (UV) Licht Visualisierung, Übertragung Elektronenmikroskopie (TEM) Bildgebung und Energie dispersiven Röntgen-Mikroanalyse (EDX) analysiert.

Analyse der Mineralien von hFOB 1.19 produziert und Saos-2 Zellen mittels Transmissions-Elektronenmikroskopie mit Energy Dispersive x-ray Mikroanalyse

Wir verwendeten ein geologisches (Coring) Probenahmeprotokoll, um kortikale Knochenproben von einheitlicher Größe für SR-CT-Experimente aus dem vorderen Aspekt der menschlichen Femora zu beschaffen. Diese Methode ist minimal destruktiv, effizient, führt zu zylindrischen Proben, die bildgebende Artefakte aus unregelmäßigen Probenformen minimieren und die mikroarchitektonische Visualisierung und Analyse verbessern.

A Sectioning, Coring, and Image Processing Guide for High-Throughput Cortical Bone Sample Procurement and Analysis for Synchrotron Micro-CT

Dieses Protokoll beschreibt die Präparation von neonatalen dmp1-Topas-Mausschädeln und die Isolierung von Osteozyten, die das grün fluoreszierende Protein exprimieren, durch Zellverdau und Fraktionierung sowie die Osteozytenpräparation für die fluoreszenzaktivierte Zellsortierung (FACS).

Gewinnung primärer Osteozyten durch murine Schädelstockfraktionierung von GFP-exprimierenden Osteozyten

Der vorliegende Artikel beschreibt die Durchführung eines intravitalen Bildgebungsansatzes zur Beobachtung der mechanisch induzierten Kalziumsignalisierung von eingebetteten Osteozyten in vivo in Echtzeit als Reaktion auf die mechanische Belastung des dritten Mittelfußknochens auf Gewebeebene.

Ein fluoreszierender Intravital-Bildgebungsansatz zur Untersuchung der belastungsinduzierten Kalzium-Signaldynamik in Maus-Osteozyten

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.

Bewertung der trabekulären Knochenmikroarchitektur in einem Osteoporose-Mausmodell

Wir schlagen ein Protokoll zur Bewertung der Knochenregeneration auf verschiedenen hierarchischen Ebenen vor. Dieser multimodale Ansatz ermöglicht Strukturanalysen über verschiedene Längenskalen hinweg und adressiert so effektiv Herausforderungen bei der Probenvorbereitung. Es bietet zudem einen zuverlässigen Arbeitsablauf zur Bewertung der Wirksamkeit von Biomaterialien bei der Förderung der Knochenregeneration.

Multimodaler Ansatz zur Bewertung der Knochenregeneration und der Gerüstleistung

Erfahren Sie die 3D-Modellierung von Osteozyten im lakunär-kanalikulären Netzwerk mit konfokaler Mikroskopie und computergestützter Strömungsdynamik. Diese Methode ermöglicht die Analyse von Scherstress und mechanischer Signalübertragung in Knochen.

Analyse und Bildgebung von Osteozyten

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