비침습적 전방십자인대 손상은 마우스에서 외상 후 골관절염(PTOA)을 시작하기 위한 신뢰할 수 있고 임상적으로 관련된 방법입니다. 이 손상 방법은 또한 프로테아제 활성화 가능한 근적외선 프로브 및 형광 반사 이미징을 사용하여 손상 후 초기 시점에서 관절의 프로테아제 활성을 생체 내에서 정량화할 수 있습니다.
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이 논문에서
요약
초록
전방십자인대(ACL) 파열 또는 반월상 연골 파열과 같은 외상성 관절 손상은 일반적으로 부상 후 10-20년 이내에 외상 후 골관절염(PTOA)으로 이어집니다. 관절 손상에 의해 시작되는 초기 생물학적 과정(예: 염증, 기질 금속단백분해효소(MMP), 카텝신 프로테아제, 골 흡수)을 이해하는 것은 PTOA의 원인을 이해하는 데 매우 중요합니다. 그러나 이러한 생물학적 과정의 생체 내 측정을 위한 옵션은 거의 없으며, 골관절염을 시작하기 위해 침습적 수술 기술이나 주사를 사용하는 경우 초기 생물학적 반응이 혼란스러울 수 있습니다. PTOA에 대한 연구에서는 형광 반사 이미징(FRI)과 결합된 상업적으로 이용 가능한 근적외선 프로테아제 활성화 가능한 프로브를 사용하여 마우스의 비침습적 압박 유도 ACL 손상 후 생체 내 프로테아제 활성을 정량화했습니다. 이 비침습적 전방십자인대 손상 방법은 임상적으로 관련된 손상 상태를 면밀히 요약하고 피부나 관절낭을 파괴하지 않기 때문에 완전히 무균입니다. 이러한 손상과 이미징 방법의 조합을 통해 외상성 관절 손상 후 여러 시점에서 단백질 분해 효소 활동의 시간 경과를 연구할 수 있습니다.
서론
골관절염은 미국에서 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치는 만연한 건강 문제입니다1. 외상 후 골관절염(Post-traumatic osteoarthritis, PTOA)은 전방십자인대(ACL) 파열, 반월상 연골 손상 또는 관절 내 골절과 같은 관절 손상에 의해 시작되는 골관절염의 하위 집합이다2. 증상이 있는 골관절염 환자 중 PTOA로 분류될 수 있는 비율은 최소 12%3이며, 이 병인은 일반적으로 특발성 골관절염보다 젊은 집단에 영향을 미친다4. 골관절염 마우스 모델은 훨씬 더 짧은 기간(인간의 경우 10-20년, 마우스 모델의 경우 4-12주)에 질병 병인과 잠재적인 골관절염 치료를 조사하는 데 중요한 도구입니다. 그러나, 마우스에서 골관절염을 유발하는 방법은 일반적으로 전방십자인대 절개(5,6), 내측 반월상 연골판(5,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16)의 제거 또는 불안정화....
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프로토콜
설명된 모든 절차는 University of California Davis의 Institutional Animal Care and Use Committee의 승인을 받았습니다. 본 연구에는 3개월 된 수컷 C57BL/6J 마우스가 사용되었습니다.
1. 비침습적 전방십자인대 부상
알림: 외부에서 가해지는 압축 하중에 의해 발생하는 전방십자인대 손상은 인간의 전방십자인대 손상 상태를 면밀히 요약하는 간단하고 재현 가능한 방법입니다. 이 프로토콜은 상업적으로 이용 가능한 하중 프레임 기기( 재료 표 참조)용으로 작성되었지만 유사한 시스템에 적용할 수 있습니다.
- 하중 프레임 기기와 호환되는 소프트웨어를 열고( 재료 표 참조) 기존 제어 파일을 선택하거나 새 파일을 생성합니다.
- 액츄에이터의 전원을 켭니다.
- 캘리브레이션 메뉴에서, 로드셀의 힘 판독값을 측정하고 액츄에이터의 변위를 0으로 설정합니다.
- 산소에 1%-4% 흡입 이소플루란을 사용하여 마우스를 마취하고 발가락 꼬집기 및/또는 꼬리 꼬집음으로 동물이 완전히 ....
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결과
3개월 된 수컷 C57BL/6J 마우스의 다리에 단일 압축력(손상될 때까지 1mm/s)을 가한 후, 모든 마우스에서 전방십자인대 손상이 일관되게 유발되었습니다. 무릎 부상 시 평균 압축력은 약 10N이었습니다(그림 1).
FRI 분석은 손상 후 7일에 비침습적 ACL 손상을 입은 마우스의 손상된 관절에서 프로테아제 활성이 유의하게 더 큰 것으로 나타났습니다(그림 2). 무릎 관절의 FRI 분석은 또한 비침습적 ACL 손상 직후 무릎 관절의 외과적 재안정화를 받은 마우스에 대해 수행되었으며, 이는 이전에 쥐35,36,38에서 기술된 것과 유사하다. 이 분석은 부상 후 2주 및 4주 동안 수술을 받지 않은 쥐보다.......
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토론
이 프로토콜은 마우스20,21,24,33에서 ACL 손상을 유도하기 위한 재현 가능한, 비침습적 방법을 확립하고 엄격하게 기술하였다. 이 간단하고 효율적인 손상 분석법은 단 몇 분 만에 수행할 수 있어 PTOA의 고처리량 연구를 용이하게 합니다. 이 부상 방법은 또한 인간의 전방십자인대 손상과 관련된 부상 상태를 면밀히 요약합니다. 마우스에서 골관절염을 유도하기 위해 사용되는 수술적 방법은 손상 후 관절에서 프로테아제 활성의 시간 경과 및 크기를 측정하기 위한 생체 내 이미징 방법의 사용을 배제할 수 있습니다. 대조적으로, FRI와 결합된 비침습적 OA 마우스 모델(20년 검토)은 부상 후 마우스 무릎 관절에서 프로테아제 활성의 생체 내.......
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공개 사항
저자는 공개할 것이 없습니다.
감사의 글
이 간행물에 보고된 연구는 미국 국립보건원(National Institutes of Health) 산하 국립관절염 및 근골격계 및 피부질환 연구소(National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases)의 지원을 받아 수상 번호 R01 AR075013에 따라 수행되었습니다.
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재료
| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 10x 인산염 완충 식염수 | 조직 Protech | PBS01-32R | 또는 동등한 |
| 공기 마취 시스템 | 이소플루란 기화기 인덕션 챔버와 노즈 콘 | ||
| 부프레노르핀 | 부상 후 진통제 | ||
| Depilatory Cream | Veet | B001KYPZ4G | 또는 이에 상응하는 |
| 설비 | 맞춤형 무릎 설비, 발목 설비 및 플랫폼 | ||
| IVIS Spectrum | Perkin Elmer | 124262 | 유사한 광학 이미징 시스템인 |
| Kimwipes | Kimberly-Clark Corporation | 06-666 | 또는 동급의 |
| Living Image 소프트웨어도 사용할 수 있습니다. | Perkin Elmer | ||
| 재료 테스트 시스템 | TA Instruments | Electroforce 3200 또는 동급 | |
| ProSense680 | Perkin Elmer | NEV10003 | OsteoSense, MMPSense, Cat K, AngioSense 등과 같은 다른 프로브도 사용할 수 있습니다. |
| Spectrum Chemical Mfg. Corp. | 를 사용한 멸균 주사기 | 550-82231-CS | Covidien 1mL TB 주사기(28G x 1/2인치 포함) 바늘, 멸균 또는 동급 |
| 단축 로드셀 | TA Instruments | 20 N 용량 | |
| Vortex-Genie 2 | Scientific Industries, Inc. | SI-0236 | 또는 동급의 |
| WinTest 소프트웨어 | Electroforce 3200과 호환되는 | TA Instruments |
참고문헌
- 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.
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재인쇄 및 허가
