Name: Analyse en beeldvorming van osteocyten (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-11-29T12:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 19 s
Description: Verken computationele modellering van osteocyten in het lacunar-canaliculaire netwerk met behulp van confocale microscopie en CFD-analyse. Deze methode helpt onderzoekers mechanosensatie in gezond en ziek bot te begrijpen.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

<meta charset="utf8"></head><body>3D-modellering van osteocyten voor CFD-analyse om mechanosensatie in bot te bestuderen

<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 Grit schuurpapier</td><td>Buehler</td><td>30-5170-012-100</td><td></td></tr><tr><td>3-Matic software</td><td>Materialise</td><td>https://www.materialise.com/en/industrial/software/3-matic</td><td>3D data optimalisatie software</td></tr><tr><td>600 grit schuurpapier</td><td>Buehler</td><td>30-5118-600-100</td><td></td></tr><tr><td>800 Grit schuurpapier</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>simulatie software</td></tr><tr><td>Fluoresceïne Isothiocyanaat (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>Immersiol voor microscopen</td><td>Leica Microsystems</td><td>195371-10-9</td><td></td></tr><tr><td>Leica TCS Sp5 II confocale microscoop&nbsp;</td><td>Leica Microsystems</td><td>TCS Sp5 II&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Leitz 1600 innerlijk gat diamantzaag</td><td>Leica&nbsp;</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>3D beeldgebaseerde verwerkingssoftware</td></tr><tr><td>Permount montagemedium</td><td>Fisher scientific</td><td>SP15-500</td><td></td></tr><tr><td>Sampl-Kwick Fast Cure Acryl Kit</td><td>Buehler</td><td>20-3560</td><td></td></tr><tr><td>Single Platform Laboratory Shaker</td><td>Reliable scientific INC</td><td>Model 55S</td><td></td></tr></tbody></table>

analyse en beeldvorming van osteocyten

Analysis and Imaging of Osteocytes

Analyse en beeldvorming van osteocyten

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

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Bio-engineering

Behandeling van primaire muis osteoblasten met retinoinezuur produceert een homogene populatie van vertakte cellen die morfologische en moleculaire kenmerken van osteocyten. De werkwijze overwint de moeilijkheid van het verkrijgen en handhaven primaire osteocyten in kweek, en kan voordelig zijn om cellen uit transgene modellen bestuderen.

Toepassing van retinoinezuur aan Osteocyten Culturen van primaire muizen osteoblasten verkrijgen

Osteoclasten zijn de voornaamste botresorberende cellen in het lichaam. Het vermogen om osteoclasten te isoleren in grote aantallen heeft tot aanzienlijke vooruitgang in het inzicht van osteoclast biologie. In dit protocol beschrijven we een werkwijze voor het isoleren, kweken en kwantificeren van osteoclasten in vitro.

Osteoclast Afleiding van Mouse Bone Marrow

We beschrijven een protocol voor hybride beeldvorming, dat fluorescentie-gemedieerde tomografie (FMT) combineert met micro-computertomografie (µCT). Na fusie en reconstructie voeren we interactieve orgaansegmentatie uit om kwantitatieve metingen van de fluorescentieverdeling te extraheren.

Hybride μCT-FMT beeldvorming en beeldanalyse

Implantatie van autologe en allogene bottransplantaten, vormen aanvaarde benaderingen tot grote craniofaciale botverlies te behandelen. Toch is het effect van transplantaat samenstelling op de interactie tussen neovascularisatie, celdifferentiatie en botvorming is onduidelijk. We presenteren een multimodale beeldvorming protocol gericht op de angiogenese-osteogenese afhankelijkheid van het transplantaat nabijheid helderen.

Computed Tomography en optische beeldvorming van Osteogenesis-angiogenese Koppeling te beoordelen Integratie van schedelbot Autografts en Allografts

Uranium is bekend dat het invloed op bot metabolisme. Hier presenteren we een protocol gericht op het onderzoeken van het effect van natuurlijk uranium blootstelling op de levensvatbaarheid, de differentiatie en de functie van osteoclasten, de cellen die verantwoordelijk is voor bot resorptie.

Methoden voor het analyseren van de gevolgen van natuurlijk Uranium op In Vitro Osteoclastogenesis

We presenteren een protocol om te vergelijken de status van mineralen in blaasjes uitgebracht door twee menselijk bot cellijnen: hFOB 1.19 en Saos-2. Hun mineralisatie profielen werden geanalyseerd door Alizarine Red-S (S-AR) kleuring, ultraviolet (UV) licht visualisatie, Transmissie Electronenmicroscopie (TEM) beeldvorming en energie dispersieve x-stralen Microanalyse (EDX).

Analyse van mineralen geproduceerd door hFOB 1.19 en Saos-2 cellen met behulp van Transmissie Electronenmicroscopie met energie dispersieve x-stralen Microanalyse

We gebruikten een geologisch (coring) bemonsteringsprotocol om corticale botmonsters van uniforme grootte aan te schaffen voor SRμCT-experimenten vanuit het voorste aspect van menselijke femora. Deze methode is minimaal destructief, efficiënt, resulteert in cilindrische specimens die beeldvormingsartefacten uit onregelmatige monstervormen minimaliseren en microarchitecturale visualisatie en analyse verbeteren.

Een sectie-, coring- en beeldverwerkingshandleiding voor aanschaf en analyse van corticale botmonsters met hoge doorvoer voor Synchrotron Micro-CT

Dit protocol beschrijft de dissectie van neonatale dmp1-topaas muizen calvaria en isolatie van osteocyten die het groene fluorescerende eiwit tot expressie brengen door celvertering en fractionering, naast osteocytenpreparaat voor fluorescentie geactiveerde celsortering (FACS).

Het verkrijgen van primaire osteocyten door murine calvariale fractionering van GFP-tot expressie brengende osteocyten

Het huidige artikel beschrijft het uitvoeren van een intravitale beeldvormingsbenadering om mechanisch geïnduceerde calciumsignalering van ingebedde osteocyten in vivo in realtime te observeren als reactie op mechanische belasting op weefselniveau van het derde middenvoetsbeentje van de muis.

Een fluorescerende intravitale beeldvormingsbenadering om door belasting geïnduceerde calciumsignaleringsdynamiek in osteocyten van muizen te bestuderen

Dit protocol presenteert een economische en efficiënte methode voor kwantitatieve evaluatie van botmicroarchitectuur in een muismodel van osteoporose door Hematoxyline-Eosine (HE) kleuring en micro-computertomografie (Micro-CT) technieken te combineren.

Evaluatie van de microarchitectuur van het trabeculaire bot in een muismodel met osteoporose

We stellen een protocol voor voor het beoordelen van botregeneratie op verschillende hiërarchische niveaus. Deze multimodale aanpak maakt structurele analyse mogelijk over verschillende lengteschalen, waardoor uitdagingen bij de monstervoorbereiding effectief worden aangepakt. Het biedt ook een betrouwbare workflow voor het evalueren van de effectiviteit van biomaterialen bij het bevorderen van botregeneratie.

Multimodale benadering om botregeneratie en steigerprestaties te beoordelen

Verken computationele modellering van osteocyten in het lacunar-canaliculaire netwerk met behulp van confocale microscopie en CFD-analyse. Deze methode helpt onderzoekers mechanosensatie in gezond en ziek bot te begrijpen.

Analyse en beeldvorming van osteocyten

Meer video's verkennen