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El protocolo sigue las directrices del comité de cuidado de los animales y el uso institucional (IACUC) de la Universidad Hebrea de Jerusalén, Israel, una instalación de AAALAC aprobado (Solicitud MD-12-13524-4 No.), y por el Cedars-Sinai Medical Center IACUC (Solicitud Nº 3770). Los animales fueron tratados en estricto apego a las directrices del NIH.
1. Preparación de aloinjertos óseos
- La eutanasia de 7 a 8 semanas de edad, los ratones Balb / C, o cualquier cepa diferente del receptor, utilizando el método estándar de CO 2 inhalación o inyección intraperitoneal de 50 l fenobarbital (65 mg / ml .; 100 mg / kg). Confirme la ausencia de un latido del corazón y realizar dislocación cervical. Por otra parte, la cosecha de los aloinjertos de canales que se han mantenido en los -20 ° C y descongelado antes de la cosecha.
- Afeitarse la región calvarial utilizando una cortadora de cabello, aplicándolo contra la dirección del crecimiento del vello. Desinfectar la cabeza de la canal aplicando el 70% isopropanol. Cortar la piel del cuero cabelludo utilizando un bisturí No. 11 y retire el periostio.
- Usando un taladro dental y una de 4.5 mm de diámetro interior trépano, separar un fragmento circular de hueso de calota. Transferir el fragmento de hueso a un plato de plástico de 100 mm que contiene solución salina estéril. En este punto, observar la sangre y el tejido blando unido al fragmento de hueso (Figura 1A). Obtener fragmentos de hueso de esta manera a partir de 22 donantes.
- Mantenga fragmento de un hueso en un momento con unas pinzas curvas. Hisopo usando fondo de algodón con punta de aplicador y eliminar cualquier tejido cerebral, el tejido blando, y la sangre (Figura 1B). Cortar con cuidado cualquier astillas de hueso que permanecen unidos al injerto con unas tijeras finas para que el injerto tendrá una forma redondeada perfecto.
- Sumergir cada injerto, una vez en un tubo de 15 ml que contiene 70% de etanol y dos veces en tubos de 15 ml que contienen solución salina tamponada con fosfato para lavar el etanol.
- Congelar los aloinjertos en un refrigerador -80 ° C en criotubos por lomenos 1 semana. En este punto, asegúrese de que los aloinjertos aparecen transparente (Figura 1C).
Cirugía 2. calota Defecto
- Para los destinatarios usar ratones transgénicos que expresan la luciferasa bajo el control del promotor de osteocalcina 6.
- Esterilizar las puntas de las herramientas quirúrgicas utilizando un calentador de perlas de vidrio durante 30 segundos. Transferencia de las herramientas para un frasco que contiene 70% de isopropanol para mantener las condiciones estériles. Use guantes estériles.
- Anestesiar un ratón hembra de 7 a 8 semanas de edad mediante inyección intraperitoneal de una mezcla ketamine- medetomidina (75 mg / kg y 1 mg / kg, respectivamente). Apriete la extremidad de los animales para asegurarse de que está profundamente anestesiado. No deje a un animal sin vigilancia hasta que recobró el conocimiento suficiente para mantener decúbito esternal.
- Afeitarse la región calvarial utilizando una cortadora de cabello, aplicándolo contra la dirección del crecimiento del vello. Aplicar la crema depilatoria para eliminar los restos de piel y límpielo faetr no más de 2 minutos utilizando una gasa seca seguido de solución salina gasa embebida. Se debe tener cuidado para evitar el contacto con los ojos. Alternativamente, el ungüento oftálmico veterinario puede ser aplicado antes de la depilación como una capa adicional de protección para los ojos. Es imperativo que todos los restos de la crema depilatoria ser removidos a fin de evitar la posible irritación de la exposición excesiva al agente químico. Desinfectar el cuero cabelludo mediante la aplicación de un 5% de clorhexidina (Figura 1D).
- Inyectar por vía subcutánea 5 mg / kg carprofeno diluido en 200 l de solución salina. Aplique ungüento oftálmico veterinario para prevenir la sequedad y mantener al animal en una almohadilla térmica en todo momento. Colocar el animal en las que operan los prismáticos.
- Haga un corte oval de 1 cm de largo en la piel del cuero cabelludo utilizando finas tijeras y pinzas (Figura 1E). Sostenga el periostio con unas pinzas curvas y cortar con unas tijeras finas.
- Perforar el calvario mm anterior defecto 2 a la sutura lambdoidea mediante el uso de un taladro dental unaencontrar un trépano exterior de diámetro de 5 mm (Figura 1F y G). Para evitar la penetración de la duramadre, perforar tres cuartas partes de la forma en el hueso y separar el fragmento de hueso con una espátula.
- Para implantar un autoinjerto, recuperar el fragmento de hueso y lavarlo en una placa de plástico de 10 mm que contiene 10 ml de solución salina estéril para eliminar los residuos. No quite los tejidos blandos. Para implantar un aloinjerto, deshielo de antemano un aloinjerto y normalizar a RT, y luego lavarlo.
- Coloque el injerto óseo en el defecto con unas pinzas curvas para que no toque las márgenes del defecto (Figura 1H). Pegar el injerto al hueso huésped usando gel de fibrina (5 l de 46 mg / ml de fibrinógeno mezcló con 5 l de 25 U / ml de trombina).
- Suturar la piel con sutura vicryl 4-0 (Figura 1I). Aplicar povidona yodada a la incisión quirúrgica. Se debe tener cuidado para evitar la contaminación de la sutura por la piel. Marque la oreja de ratón e inyectar 0,25 mg / kg Antisedan to revertir el efecto anestésico de la medetomidina.
- Si el animal se despierta en 10 minutos, asegúrese de que está situado en una almohadilla caliente. Inyectar 200 l solución salina estéril, y si es necesario inyectar 0,1 mg / kg Antisedan. No devuelva un animal que se ha sometido a una cirugía para la compañía de otros animales hasta que se recupere totalmente.
- Mantener a los animales en jaulas separadas por una semana para evitar que la apertura de las suturas. Coloque ratón chow empapado en agua en una placa de Petri en el suelo de la jaula por unos pocos días después de la operación. Inyectar por vía subcutánea 200 l de / ml solución Carprofeno 1 mg diluida en solución salina estéril una vez al día durante 3 días después de la cirugía para tratar el dolor post-quirúrgico.

Figura 1. Preparación de calota aloinjerto y de calota Defecto Surgery. El fragmento de hueso está aislada de la región de la bóveda craneal (A). Tejido suave, Médula ósea, y la sangre se tomaron muestras (B), y el injerto se enjuaga en etanol al 70% seguido de dos lavados en solución salina tamponada con fosfato (C, AG = aloinjerto). El ratón receptor se prepara para la cirugía por el afeitado y la desinfección de la piel en la región de la bóveda craneal (D). Un corte ovalado se crea en la piel del cuero cabelludo, y se retira el periostio (E). A continuación, el defecto de calota se perfora utilizando un trépano de 5 mm de diámetro (F). El fragmento de hueso se separa usando una espátula en forma de cuchara, dejando el seno sagital superior intacta (G). El aloinjerto se coloca entonces en el defecto y se fija usando gel de fibrina (H). Por último, la piel se sutura (I). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
3. Micro-tomografía computarizada de Caracterización deel árbol vascular
- Preparar una solución salina heparinizada. Peso 2.000 U de heparina sódica y colocarlo en tubo de plástico de 50 ml. Añadir 20 ml de solución salina y agitar bien el tubo. Llene una jeringa de 20 ml cierre Luer con 15 ml de solución salina heparinizada calentó y conectar la jeringa a un conjunto vena del cuero cabelludo 23-G. Colocar la jeringa a una bomba de jeringa, y configurarlo para bombear 10 ml a 1 ml / min.
- Sedate un ratón utilizando una inyección intraperitoneal de fenobarbital 50 l (65 mg / ml .; 100 mg / kg). Apriete las extremidades del animal para asegurarse de que está profundamente sedado. Asegure el ratón sobre la espalda a una placa de fijación envuelto con un revestimiento de superficie absorbente (Figura 2A). Coloca el ratón fijo en una campana de extracción para evitar la exposición del personal a humo.
- Cortar la piel del abdomen hasta el cuello con finas tijeras y pinzas (Figura 2B). Cortar la pared abdominal hasta el proceso xifoides (Figura 2C). Cortar la caja torácica a lo largo de su cara lateral. Evite lesionar los pulmones und corazón, y asegúrese de que el corazón está completamente expuesto. Use una pinza hemostática para retraer el esternón (Figura 2D).
- Inserte la aguja de mariposa 3 mm en el ventrículo izquierdo (Figura 2E). Pegue la aguja a la pared del corazón y el pecho con pegamento de 3 segundos (Figura 2F).
- Activar la bomba de inmediato. Después de un minuto, diseccionar la vena cava inferior con el fin de despresurizar el sistema vascular (Figura 2G). Incline el tablero de modo que los líquidos fluyan lejos de la cabeza. Perfusión exitosa resultará en la limpieza de los vasos del hígado y la sangre.
- Cuando se completa la perfusión de solución salina heparinizada, perfundir 10 ml de formaldehído al 4%. Evitar la penetración de burbujas de aire en el sistema vascular y evitar la exposición a los vapores de formaldehído. El éxito de la perfusión formaldehído dará lugar a la rigidez de la cola. Lave el formaldehído con 10 ml de solución salina heparinizada.
- Preparar el agente de contraste radio-opaco de acuerdo con manufactinstrucciones urer. Típicamente, se requerirá de mezcla del compuesto, diluyente, y un agente de curado. Utilice pipetas serológicas y mezclar la solución en un tubo de plástico de 15 ml.
- Perfundir el animal con la mezcla de agente de contraste a una velocidad de 1 ml / min. Observar los vasos sanguíneos coronarios, intestinales y hepáticas y asegurarse de que están dando vuelta amarilla después de la perfusión de 2 - 3 ml, lo que indica la perfusión exitosa (Figura 2H). Al término de la perfusión, cortar los tubos de la aguja de mariposa, obtener la carcasa solos y se envuelve con papel higiénico para evitar fugas de la solución a la región de bóveda craneal. Permitir la polimerización en 4 ° CO / N.
- Diseccionar la región calota (Figura 2I); En primer lugar utilizar un bisturí para cortar la piel como lateral como sea posible, evitando dañar la región craneal de interés. Busque el injerto óseo y luego usar tijeras finas para cortar el hueso craneal 10 mm del injerto.
- Busque en la calv aisladomuestra de médula arial utilizando un escáner μCT; establecer un campo de visión de 20.5 mm, la energía de rayos X de 55 kVp, Intensidad de 145 mu, con 1.000 proyecciones por 360 ° y la integración momento de 200 ms. Ajustar parámetros μCT 7 a imagen de otros modelos de defecto óseo.
- Tenga en cuenta las rebanadas 2D reconstruida que se generaron por el software μCT. Asegúrese de explorar la región de interés es correcta y luego localizar el defecto de la bóveda craneal. Evaluar la calidad de la perfusión. Después de la identificación exitosa de los vasos sanguíneos (Figura 2J), continuará y descalcificar la muestra utilizando 6% de ácido tricloroacético (TCA) diluido en agua doblemente destilada (DDW).
- Volver a analizar la muestra utilizando los parámetros indicados en la Sección 3.10. Busque esta sutura en los cortes 2D reconstruidos. Definir un volumen cilíndrico de interés (VOI) en altura de 2 mm y 8 mm de diámetro, que es tangente a la sutura - este es el sitio anatómico de defecto.
- º Segmentotejidos e hueso de tejidos blandos utilizando un procedimiento de umbral mundial; establecer el umbral inferior a 130, y aplicar un filtro gaussiano 3D limitado (sigma [σ] = 2,0 y apoyo = 2) para suprimir parcialmente el ruido en los volúmenes. Generar una reconstrucción en 3D y asegurarse de que el VOI se coloca correctamente (Figura 2C).
- Generar un mapa de espesor utilizando el software de IPL y la función "dt_object_param" (Figura 2 l).
NOTA: Esta función describe el volumen del depósito para cada diámetro de los vasos.

Figura 2. Perfusión usando un agente radio-opaco a través del enfoque cardíaco. El ratón se fija a la placa de fijación (A), y la piel se corta a lo largo del abdomen hasta el cuello (B). La pared abdominal se corta a lo largo de la línea media hasta el proce xifoidesss (C), y la caja torácica se corta lateralmente (D). Una aguja de mariposa se inserta en el ventrículo izquierdo, evitando la inserción en el ventrículo derecho, que es marcadamente más oscuro (E, el ventrículo derecho se indica por la línea discontinua blanco), y la aguja se fija a la pared del corazón y el pecho (F) . Solución salina heparinizada (2-3 ml) se bombea en el corazón, y la vena cava inferior se diseca (G, flecha blanca indica la vena cava inferior). El formaldehído (4%) se perfunde y lavado; esto es seguido por una perfusión del agente de contraste radio-opaco de color amarillo teñido. Perfusión éxito será evidente por el aclaramiento de los vasos sanguíneos, que cambian de color a amarillo (H). Después de la polimerización, la región de calota está aislado (I, AG = aloinjerto) y fotografiado usando un escáner μCT confirmar la perfusión adecuada (J, volumen de interés se marca con naranja). losmuestra es descalcificada y reescaneado (K), seguido por la generación de un mapa de espesor de color (L). Por favor, haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
4. La fluorescencia de imágenes de hueso mineralización y la Sangre de perfusión
- Reconstituir las sondas a una concentración de 2 nmol / 100 l de PBS en un tubo de 1,5 ml (utilizar una sonda fluorescente-bisfosfonato conjugado para supervisar la mineralización ósea y un agente fluorescente transmitida por la sangre para medir la perfusión de la sangre). Pipetear suavemente varias veces para asegurar la disolución homogénea de la sonda.
- 24 horas antes de la sesión de imágenes designada tomar una imagen de tiempo de cero; anestesiar 3 ratones utilizando 2 L / min inhalación de oxígeno de grado médico 100% suplementado con 3% de isoflurano en una cámara de inducción. Después de la anestesia apropiada ha sido establecida, disminuir la concentración de isoflurano al 1,5% - 2%.
- Aplique ungüento oftálmico veterinario para prevenir la sequedad y hacer almohadilla térmica seguro está encendido en todo momento. Apriete la extremidad de los animales para asegurarse de que está profundamente anestesiado. No deje a un animal sin vigilancia hasta que recobró el conocimiento suficiente para mantener decúbito esternal.
- Afeitarse la región calvarial utilizando una cortadora de cabello aplicándolo contra la dirección del crecimiento del vello. Retire los restos de piel que utilizan la crema depilatoria. Cualquier remanente de piel interferirá con imágenes ópticas. Retire las suturas finas utilizando tijeras y pinzas.
- Coloque tres animales en el escenario IVIS calentó a 37 ° C para cada sesión de imágenes. Establezca el tiempo de exposición al auto, ver el campo a C, y ajustar los filtros. Por ejemplo, por una sonda fluorescente-bifosfonato conjugado caracterizado con excitación máxima a la longitud de onda de luz de 680 nm, utilice un filtro de excitación de 675 nm y un filtro de emisión de Cy5.5 . Del mismo modo, cuando se utiliza un agente fluorescente transmitida por la sangre con el pico de excitación a la longitud de onda de luz de 750 nmutilizar un filtro de excitación de 710 nm y un filtro de emisión de 780 nm.
- Imagen de los ratones a través de Vivir software de imagen pulsando el botón "Adquirir". Asegúrese de que la región de la bóveda craneal es completamente visible (Figura 3B) Para un asesoramiento integral guía Lim et al 2009 8.
- Permitir a los ratones para despiertan la inhalación de oxígeno al 100%.
- Se inyecta la sonda fluorescente de 2 nmol través de una inyección intravenosa de cola. En la sesión de formación de imágenes designado, realizar las imágenes como se describe anteriormente.
5. Micro-tomografía computarizada para la regeneración ósea
- Para la cuantificación de la formación de hueso, anestesiar el ratón por la inhalación de 3% de isoflurano, tal como se representa en el paso 4.2 - 4,3. Transferir el ratón hacia la superficie del escáner μCT, y lo coloca en el escáner.
- Establecer tubo de rayos X de energía potencial del escáner μCT a 55 kVp y la intensidad de 145 mu resolución media. El uso de un campo de visión de 20,5 mm, realiceun explorador (simple radiografía) explorar y definir una región de interés se extiende desde los ojos del ratón a la parte posterior de su cráneo. Realice una tomografía computarizada, con 1.000 proyecciones por 360 ° y la integración momento de 200 ms.
- Reconstruir las rodajas 2D utilizando una resolución espacial nominal de 20 micras. Alinear los márgenes del defecto a una posición estandarizada utilizando el software μCT 9.
- Similar al paso 3.20, definir un volumen cilíndrico de interés y aplicar el filtro de Gauss 3D limitado (σ = 0.8 y soporte = 1) para suprimir parcialmente el ruido en los volúmenes. Segmento del tejido óseo de los tejidos blandos utilizando un procedimiento de umbral global.
- Determinar el volumen de tejido óseo mineralizado en el volumen de interés.
6. La bioluminiscencia de imágenes de Contratación de Células Madre y Diferenciación
- Preparar el ratón para la imagen como se muestra en las secciones 4.2-4.4 y despertar los ratones por inhalación de oxígeno al 100%.
- Administrar 126 mg / kg luciferina de escarabajo a cada ratón mediante inyección intraperitoneal, y devolver el animal a la cámara de inducción. Después de 2 minutos, anestesiar al animal usando 3% isoflurano. Coloque los ratones en el IVIS calentaron el escenario.
- Via Vivir software de imagen, ajustar el tiempo de exposición a la "auto", y el campo de visión a C. Imagen los ratones 5 min después de la administración luciferina. Imagen de los animales como se representa en el paso 4.6, utilizando la modalidad "bioluminiscencia" Definir regiones de interés debido a la expresión del transgen varía entre los ratones. Normalizar la señal del calvario a la cola.