Ten protokół przedstawia ekonomiczną i efektywną metodę ilościowej oceny mikroarchitektury kości w mysim modelu osteoporozy poprzez połączenie barwienia Hematoxylin-Eosin (HE) i technik mikrotomografii komputerowej (Micro-CT).
Artykuł metodologiczny
Ten protokół przedstawia ekonomiczną i efektywną metodę ilościowej oceny mikroarchitektury kości w mysim modelu osteoporozy poprzez połączenie barwienia Hematoxylin-Eosin (HE) i technik mikrotomografii komputerowej (Micro-CT).
Mikrostruktura kości odnosi się do ułożenia i jakości tkanki kostnej na poziomie mikroskopowym. Zrozumienie mikrostruktury kostnej szkieletu ma kluczowe znaczenie dla uzyskania wglądu w patofizjologię osteoporozy i poprawy jej leczenia. Jednak obchodzenie się z próbkami kości może być skomplikowane ze względu na ich twarde i gęste właściwości. Po drugie, specjalistyczne oprogramowanie utrudnia przetwarzanie i analizę obrazu. W niniejszym protokole przedstawiamy ekonomiczne i łatwe w użyciu rozwiązanie do analizy mikrostruktury kości beleczkowej. Podane są szczegółowe instrukcje i środki ostrożności. Mikrotomografia komputerowa to nieniszcząca technika obrazowania trójwymiarowego (3D), która zapewnia obrazy struktury kości beleczkowej o wysokiej rozdzielczości. Pozwala na obiektywną i ilościową ocenę jakości kości, dlatego jest powszechnie uważana za złoty standard metody oceny jakości kości. Jednak histomorfometria pozostaje niezbędna, ponieważ oferuje kluczowe parametry na poziomie komórkowym, wypełniając lukę między dwuwymiarową (2D) i 3D oceną próbek kości. Jeśli chodzi o techniki histologiczne, zdecydowaliśmy się na odwapnienie tkanki kostnej, a następnie wykonanie tradycyjnego zatapiania parafiny. Podsumowując, połączenie tych dwóch metod może dostarczyć bardziej wszechstronnych i dokładnych informacji na temat mikrostruktury kości.
Osteoporoza jest powszechną metaboliczną chorobą kości, szczególnie wśród osób starszych, i wiąże się ze zwiększonym ryzykiem złamań łamliwości. Ponieważ osteoporoza staje się coraz bardziej powszechna w Chinach1, będzie rosło zapotrzebowanie na badanie struktur kostnych małych zwierząt2,3. Poprzednie metody pomiaru ubytku kości opierają się na wynikach dwuwymiarowej absorpcjometrii promieniowania rentgenowskiego o podwójnej energii. Nie uwzględnia to jednak zmian w mikrostrukturze architektonicznej kości beleczkowej, która jest kluczowym czynnikiem wpływającym na wytrzymałość szkieletu4. Mikrostruktura kości wpływa na jej wytrzymałość, sztywność i odporność na złamania. Porównując mikroarchitekturę kości w stanach normalnych i patologicznych, można zidentyfikować zmiany w morfologii, strukturze i funkcji tkanki kostnej spowodowane osteoporozą. Informacje te przyczyniają się do zrozumienia rozwoju osteoporozy i jej związku z innymi chorobami.
Obrazowanie mikrotomografii komputerowej (Micro-CT) stało się ostatnio popularną techniką oceny morfologii kości, gdzie może dostarczyć dokładnych i wyczerpujących danych na temat struktury i parametrów gęstości kości, takich jak objętość kości, grubość i separacja5,6. W tym samym czasie na wyniki Micro-CT może mieć wpływ oprogramowanie analityczne7. Różne metody pozyskiwania, oceny i raportowania obrazów są wykorzystywane przez różne komercyjne systemy mikro-CT. Ta niespójność utrudnia porównywanie i interpretowanie wyników podawanych przez różne badania5. Ponadto nie może obecnie zastąpić histomorfometrii kości w dostarczaniu badaczom informacji na temat parametrów na poziomie komórkowym w układzie kostnym8. Tymczasem techniki histologiczne pozwalają na bezpośrednią obserwację i pomiar mikroskopowej morfologii kości. Barwienie hematoksyliną i eozyną (HE) jest powszechną techniką barwienia stosowaną w histologii do wizualizacji ogólnej struktury komórek i tkanek. Służy do identyfikacji obecności tkanki kostnej i jej mikroarchitektury
.Ten artykuł wykorzystuje Micro-CT w połączeniu z techniką krojenia tkanek (barwienie Hematoxylin-Eosin [HE]) do zbierania obrazów tkanki kostnej i przeprowadzania analizy ilościowej kości beleczkowej w celu oceny zmian mikrostruktury kości w mysim modelu osteoporozy.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół dotyczący zwierząt został zatwierdzony przez Komitet Etyki Zwierząt Uniwersytetu Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Chengdu (numer rekordu: 2020-34). Samice myszy C57BL/6J (12-tygodniowe, n = 14) zostały losowo podzielone na dwie grupy, grupę pozorowaną (grupa pozorowana, n = 7) i grupę modelową (grupa OVX, n = 7). Zwierzęta zostały zakupione od komercyjnego dostawcy (patrz tabela materiałów). Wszystkie myszy trzymano w indywidualnych klatkach w temperaturze 22-26 °C przy wilgotności 45%-55%, pozwolono im przystosować się do nowego środowiska przez 1 tydzień i zapewniono im swobodny dostęp do wody i diety. Wszystkie badania eksperymentalne na zwierzętach przeprowadzono na Uniwersytecie Tradycyjnej Medycyny Chińskiej w Chengdu i dołożono wszelkich starań, aby zminimalizować cierpienie zwierząt.
1. Przygotowanie modelu zwierzęcego
2. Mikrotomografia komputerowa
3. Analiza danych CT
4. Odwapnienie tkanki kostnej
5. Barwienie HE
6. Analiza obrazu HE
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza mikrotomografii komputerowej
Zmierzyliśmy parametry mikroarchitektury beleczkowej u myszy z obu grup i podaliśmy ich średnie wartości i SD w Tabeli 1. Rozkład niektórych parametrów (tj. stosunek objętości kości do całkowitej objętości tkanki, grubość beleczkowania, separacja beleczkowa) w każdej grupie jest zilustrowany na rysunku Rysunek 3.
Te wyniki wskazują na znaczą...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Osteoporoza może prowadzić do częstych złamań, które są kosztowne, mogą powodować ból, niepełnosprawność, a nawet śmierć i poważnie wpływać na jakość życia pacjentów20. Z biegiem lat model owariektomii został uznany za jedną ze standardowych metod badania osteoporozy21. Najczęstszym przedklinicznym modelem zwierzęcym osteoporozy jest szczur po owariektomii (OVX). Mimo to większość badań nad mechanizmami zaburzeń kości, w tym osteoporozy, przeprowadzono na myszach
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez Administrację Tradycyjnej Medycyny Chińskiej prowincji Syczuan (2021YJ0175) oraz Graduate Research Innovation Project Szkoły Medycyny Klinicznej (LCYJSKT2023-11), Chengdu University of Traditional Chinese Medicine.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 4% Paraformaldehyd | Biosharp | BL539A | |
| Adobe Photoshop | Adobe Inc. | ||
| Roztwór amoniaku | Chengdu Kolon Chemical Co., Ltd | 2021070101 | |
| Kleszcze anatomiczne | Jinzhong instrument chirurgiczny Co., Ltd | J3C030 | |
| Bezwodny etanol | Chengdu Kolon Chemical Co., Ltd | 2022070501 | |
| Automatyczna maszyna do farbowania | Thermo scientific | Varistain™ | |
| AnalyzeDirect, Inc | |||
| Myszy C57BL/6J SPF | (Pekin) Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Prowadnice nośne | Nantong mei wei de Experimental Equipment Co., Ltd | 220518001 | |
| Szkiełka nakrywkowe | Nantong mei wei de Experimental Equipment Co. | ||
| Roztwór do odwapniania | Wuhan Xavier Biotechnology Co., Ltd | CR2203047 | |
| Delikatne nożyczki | Jinzhong instrument chirurgiczny Co., Ltd | ZJA010 | |
| Maszyna do znakowania pudełek do zatapiania | Thermo scientific | Maszyna | |
| Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-P5 | ||
| Fidżi: ImageJ | National Institutes of Health, USA | ||
| Sealer | Thermo scientific | Autostainer 360 | |
| Stół zamrażający | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JB-L5 | |
| H& E Zestaw do barwienia | Leagene | DH0020 | |
| Roztwór kwasu solnego | Sichuan Xilong Science Co., Ltd | 210608 | |
| ImageJ2 Plugin | BoneJ 7.0.16 | ||
| Gaza | medyczna Shandong Ang Yang Medical Technology Co. | ||
| Mersilk 3-0 Plecione jedwabne niewchłanialne szwy | Ethicon, Inc. | SA84G | |
| Uchwyt igły | Jinzhong instrument chirurgiczny Co., Ltd | J32010 | |
| Neutralny balsam | Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd | 10004160 | |
| Piekarnik | Szanghaj Yiheng Scientific Instruments Co., Ltd | DHG-9240A Cyfrowe skanery | |
| slajdów PANNORAMIC | 3DHISTECH Ltd. | PANNORAMIC DESK/MIDI/250/1000 | |
| PBS Bufor | Biosharp | G4202 | |
| Roztwór jodu powidonu 5% | Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd | ||
| System obrazowania mikrotomografii komputerowej Quantum GX2 | PerkinElmer, Inc. | ||
| Obrotowy mikrotom | Thermo naukowy | skalpel HM325 | |
| Quanzhou Excellence Medical Co., Ltd | 20170022 | ||
| Skanowanie i skanowanie Przeglądaj oprogramowanie | 3DHISTECH Ltd. | CaseViewer2.4 | |
| Jednorazowe sterylne gumowe rękawice chirurgiczne | Guangdong Huitong Latex Products Group Co., Ltd | 22B141EO | |
| Roztwór chlorku sodu 0,9% | Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd | ||
| Sterylne strzykawki podskórne do jednorazowego użytku | Shandong Weigao Group Medical Polymer Products Co., Ltd | ||
| Sterylne igły do szwów medycznych | Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd. | PW8068 | |
| Procesor tkanek | Thermo scientific | STP420 ES | |
| Maszyna do rozprowadzania i pieczenia tkanek | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JK-6 | |
| Tribromoetanol | Nanjing Aibei Biotechnology Co., Ltd | M2920 | |
| Trymer do wosku | Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd | JXL-818 | |
| Ksylen | Chengdu Kolon Chemical Co., Sp. z o.o | 2022051901 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie