Name: Wspomagany programowo pomiar ilościowy grubości kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2022-03-18T14:00:00.000+00:00
Duration: 8 min 52 s
Description: Poznaj ilościowy pomiar grubości kości podchrzęstnej w modelu mysim choroby zwyrodnieniowej stawów kolanowych przy użyciu oprogramowania ImageJ. Ta metoda umożliwia wykrywanie wczesnych zmian osteoartretycznych z większą czułością niż ocena wizualna.

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

Ta praca była wspierana przez National Institute of Arthritis and Musculoskeletal and Skin Diseases of the National Institutes of Health (NIH) pod numerem Award R01 AR059088, Departament Obrony (DoD) pod numerem Research Award Numer W81XWH-12-1-0304, oraz Mary and Paul Harrington Distinguished Professorship Endowment.

Wszystkie procedury dotyczące zwierząt zawarte w tym protokole zostały zatwierdzone przez Instytucjonalny Komitet ds. Opieki i Użytkowania Zwierząt (IACUC) w Centrum Medycznym Uniwersytetu Kansas, zgodnie ze wszystkimi federalnymi i stanowymi prawami i regulacjami.
1. Powstawanie choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego u myszy
<ol>
	<li>Stwórz mysi model choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego poprzez chirurgiczną destabilizację łąkotki przyśrodkowej (DMM), jak opisano przez Glassona i wsp.18 u 22 myszy BALB/c typu dzikiego w wieku 10-11 tygodni. Wykonaj pozorowaną operację jako procedurę kontrolną na ośmiu myszach o tym samym pochodzeniu i wieku. 
	UWAGA: Obie płcie zostały wykorzystane w pierwotnym projekcie, aby spełnić wymóg NIH dotyczący uwzględniania płci jako zmiennej biologicznej, chociaż badanie różnic płci nie jest zakresem tego protokołu.</li>
	<li>Znieczulać zwierzęta przez inhalację izofluranu. Sprawdź głębokość znieczulenia, monitorując ich częstość/wysiłek oddechowy i brak reakcji na szczypanie palców/ogona. Ułóż zwierzęta w pozycji leżącej.</li>
	<li>Ogol skórę w okolicy kolan i oczyść skórę peelingiem Povidone-Jod + alkohol; trzy naprzemienne cykle.</li>
	<li>Wykonaj zabieg DMM na prawym kolanie pod mikroskopem operacyjnym. Odsłonić staw kolanowy przez przyśrodkowe nacięcie przyrzepkowe (1,2-1,5 cm długości) i naciąć torebkę stawową. Utrzymuj rzepkę i ścięgno rzepki w stanie nienaruszonym. Po dokładnym odsłonięciu więzadła łąkotki przyśrodkowej (MML), które zakotwicza łąkotkę przyśrodkową w płaskowyżu piszczelowym, przeciąć ją nożyczkami mikrochirurgicznymi, aby zdestabilizować łąkotkę przyśrodkową.</li>
	<li>Wykonaj pozorowaną operację na prawym kolanie jako procedurę kontrolną, w której MML został uwidoczniony, ale nie został przecięty.</li>
	<li>Zamknij torebkę stawową za pomocą 8-0 wchłanialne szwy poliglaktynowe i nacięcie skóry za pomocą niewchłanialnych szwów 7-0 zarówno do zabiegów DMM, jak i pozorowanych, aby zapewnić prawidłowe użytkowanie kolana po wygojeniu.</li>
	<li>Bulprenorfinę SR (0,20-0,5 mg/kg) należy wstrzyknąć podskórnie (SC) bezpośrednio przed zabiegiem chirurgicznym w celu znieczulenia, co zapewnia ulgę w bólu do 72 godzin po pojedynczym wstrzyknięciu. Monitoruj operowane zwierzęta po operacji.</li>
	<li>Eutanazja zwierząt za pomocą komory CO2 po 2, 8 i 16 tygodniach od operacji. Po utracie przytomności potwierdzić śmierć zwierząt metodą fizyczną (otwarcie jamy klatki piersiowej). Te metody eutanazji są zgodne z zaleceniami Panelu ds. Eutanazji Amerykańskiego Towarzystwa Lekarzy Weterynarii (AVMA).</li>
	<li>Pobrać stawy kolanowe do analiz histologicznych po 2, 8 i 16 tygodniach po operacji DMM oraz po 2 i 16 tygodniach od operacji pozorowanej, aby uzyskać mysie stawy kolanowe o różnym stopniu nasilenia choroby zwyrodnieniowej stawów lub pogrubienia SCB.</li>
</ol>
2. Przygotowanie wycinków tkanek i obrazów histologicznych
<ol>
	<li>Utrwal próbki tkanki stawu kolanowego myszy w 2% paraformaldehydzie, odwapnić je w 25% kwasie mrówkowym, zanurz w parafinie i przekrój koronalnie, aby zbadać zarówno przedziały przyśrodkowe, jak i boczne.</li>
	<li>Wytnij próbki kolana z tylnej strony kolana za pomocą mikrotomu i zbierz skrawki tkanki o grubości 5 μm w odstępach 70-80 μm, aby uzyskać około 40 szkiełków tkankowych w całym stawie kolanowym. Oszacowanie wspomagane mikrometrem sugeruje, że szkiełko o numerach 1-6 pochodzi z dalekiego tyłu, 11-18 ze środkowego tylnego, 23-30 ze środkowej przedniej części i 35-40 z dalszej przedniej części stawu kolanowego. Wyrzuć lub zbierz odcinki pośrednie, aby uzyskać dodatkowe plamy.</li>
	<li>Wykonaj Safranin-O i szybkie zielone barwienie zgodnie z instrukcjami producenta, aby dokładnie zidentyfikować komórki chrząstki i matryce na każdych pięciu szkiełkach. Wykonaj barwienie Hematoxylin-Eozyna zgodnie z instrukcjami producenta, aby zbadać stawy kolanowe na poziomie komórkowym i tkankowym, jak opisano wcześniej19,20,21,22.</li>
	<li>Uzyskaj obrazy histologiczne za pomocą mikroskopu wyposażonego w kamerę cyfrową. Ogólną analizę histopatologiczną i klasyfikację histologiczną OA przeprowadzono zgodnie z wcześniejszym opisem15,19,20,21,22.</li>
</ol>
3. Ilościowy pomiar kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów za pomocą oprogramowania ImageJ
<ol>
	<li>Pobierz oprogramowanie ImageJ i otwórz interesujące Cię obrazy histologiczne.
	<ol>
		<li>Pobierz plik ImageJ dołączony do oprogramowania Java 1.8.0_172 z https://imagej.nih.gov/ij/.</li>
		<li>Otwórz program ImageJ. Kliknij kartę Plik na Wstążce i kliknij opcję Otwórz, aby otworzyć obraz histologiczny.</li>
		<li>Znajdź adres katalogu plików, wybierz plik obrazu i kliknij przycisk Otwórz.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Skalibruj ImageJ za pomocą mikrometru na obrazach histologicznych.
	<ol>
		<li>Użyj narzędzia linii prostej, aby naszkicować jedną jednostkę długości na mikrometrze i kliknij przycisk Analizuj > (następnie) Ustaw skalę. Ustaw Znana odległość i Współczynnik proporcji pikseli na 1, a następnie kliknij przycisk OK. ImageJ może przekonwertować długość piksela na jednostkę długości na mikrometrze.</li>
		<li>Ustaw mierzony współczynnik na obszar. Kliknij Analizuj > Ustaw pomiar i zaznacz pole Obszar i Ogranicz do progu w nowym oknie. Ten krok ustawia ImageJ tak, aby mierzył parametr "Obszar" w obrębie wybranego "Threshold".</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmierz całkowity obszar zainteresowania kości podchrzęstnej (SCB).
	<ol>
		<li>Zdefiniuj obszar zainteresowania SCB (ROI), jak pokazano w pomarańczowych polach <silna klasa="xfig">Rysunek 1A, który obejmuje płytkę korową SCB i część leżącej poniżej kości beleczkowej przylegającej do płytki korowej w kłykciu przyśrodkowym kości udowej (MFC) i płaskowyżu piszczelowym przyśrodkowym (MTP) z określonymi wymiarami dla każdego ROI. W tych obszarach zwykle występuje pogrubienie SCB w chorobie zwyrodnieniowej stawów. Zdefiniuj zwrot z inwestycji SCB o tym samym kształcie i wymiarze w każdym MFC lub MTP dla wszystkich badanych stawów, aby upewnić się, że ten sam rozmiar określonego zwrotu z inwestycji został zmierzony dla wszystkich zwierząt.</li>
		<li>Naszkicuj kontur całkowitego obszaru zainteresowania SCB za pomocą narzędzia do zaznaczania wielokątów w głównym oknie ImageJ. 
		UWAGA: Narzędzia wyboru wyznaczają systemowi próg ograniczenia mierzonego obszaru.</li>
		<li>Zmierz całkowitą powierzchnię SCB: Po wybraniu progu kliknij przycisk Analizuj > Zmierz. Otworzy się okno "Wyniki" z pomiarem powierzchni.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Zmierzyć obszar substancji kostnej zawierający kość litą bez szpiku kostnego.
	<ol>
		<li>Kliknij przycisk Edytuj > Wyczyść na zewnątrz, aby wykluczyć obszar znajdujący się poza całkowitym obszarem SCB. 
		UWAGA: Po kliknięciu opcji >Wyczyść na zewnątrz widoczny jest tylko całkowity obszar SCB. Obraz poza całym obszarem SCB zmieni kolor na. Ten krok pozwala obserwatorom skupić się na obszarze substancji kostnej w obszarze zainteresowania.</li>
		<li>Kliknij Obraz > Dostosuj próg koloru >, aby otworzyć okno "Kolor progu". Kliknij opcję Oryginał u dołu okna "Kolor progu", aby przywrócić obraz do pierwotnego stanu. Użyj narzędzi do zaznaczania w kroku 3.3.2, aby narysować małą ramkę w obszarze substancji kostnej. Kliknij opcję Próbka u dołu okna "Kolor progu", aby zdefiniować obszar substancji kostnej. 
		UWAGA: Opcja "Próbka" w oknie "Kolor progu" umożliwia ImageJ wybranie wszystkich tych samych pikseli na całkowitej powierzchni SCB, co obszar próbki substancji kostnej. Wybrany obszar substancji kostnej zmieni kolor na czerwony.</li>
		<li>Kliknij przycisk Select (Wybierz) u dołu okna progowego balansu kolorów, aby utworzyć próg pomiaru obszaru. Kliknij Analizuj > Zmierz w menu głównym ImageJ, a wynik pomiaru powierzchni kości pojawi się w oknie "Wyniki".</li>
		<li>Zapisz dane dotyczące całkowitej powierzchni SCB i powierzchni substancji kostnej.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Obliczyć stosunek powierzchni substancji kostnej (mm2) do całkowitej powierzchni SCB (mm2) będącej przedmiotem zainteresowania, który reprezentuje grubość substancji kostnej (mm2/1,0 mm2) w obrębie całkowitej powierzchni SCB.</li>
	<li>Zmierz grubość SCB przekrojów/obrazów histologicznych (zgodnie z opisem w krokach 3.1-3.5) obszarów dalekiego tylnego, środkowego tylnego, środkowego przedniego i dalekiego przedniego (zgodnie z opisem w kroku 2.2) choroby zwyrodnieniowej stawów wywołanych DMM, aby ocenić specyficzną dla obszaru grubość SCB 6 stawów kolanowych (<klasa silna = "xfig">Rysunek 1B). 
	UWAGA: Może to potwierdzić wiarygodność tego protokołu pomiaru ilościowego, ponieważ wiadomo, że zmiany SCB w chorobie zwyrodnieniowej stawów kolokalizują się ze zmianami w chrząstce, a uszkodzenie chrząstki w chorobie zwyrodnieniowej stawów z pogrubieniem SCB jest poważniejsze w obszarach nośnych (środkowa część) stawów kolanowych gryzoni14,15. W związku z tym właściwe jest stosowanie przekrojów środkowych do ilościowego pomiaru pogrubienia SCB choroby zwyrodnieniowej stawów.</li>
</ol>
4. Statystyki
<ol>
	<li>Wykonuj analizy statystyczne z wykorzystaniem danych z pomiarów ilościowych i wizualnej gradacji grubości SCB. Określ zmienność i odtwarzalność między obserwatorami i wewnątrz obserwatorów za pomocą analiz współczynników korelacji Pearsona.</li>
	<li>Określ znaczenie różnic między grupami badawczymi za pomocą testów t-Studenta lub jednoczynnikowej ANOVA, a następnie testu post-hoc (Tukey) przy użyciu arkusza kalkulacyjnego. Załóżmy, że wartość p mniejsza niż 0,05 jest statystycznie istotna.</li>
</ol>

<ol><li>Kotlarz, H., Gunnarsson, C. L., Fang, H., Rizzo, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Insurer+and+out-of-pocket+costs+of+osteoarthritis+in+the+US%3A+evidence+from+national+survey+data%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+and+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">Insurer and out-of-pocket costs of osteoarthritis in the US: evidence from national survey data.</a> Arthritis and Rheumatology. 60 (12), 3546-3553 (2009).</li>
<li>Buckwalter, J. A., Martin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Advanced+Drug+Delivery+Reviews%22%5BJournal%5D)">Osteoarthritis.</a> Advanced Drug Delivery Reviews. 58 (2), 150-167 (2006).</li>
<li>Weinans, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Pathophysiology+of+peri-articular+bone+changes+in+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Pathophysiology of peri-articular bone changes in osteoarthritis.</a> Bone. 51 (2), 190-196 (2012).</li>
<li>Baker-LePain, J. C., Lane, N. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Role+of+bone+architecture+and+anatomy+in+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Role of bone architecture and anatomy in osteoarthritis.</a> Bone. 51 (2), 197-203 (2012).</li>
<li>Li, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Subchondral+bone+in+osteoarthritis%3A+Insight+into+risk+factors+and+microstructural+changes%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+Research+and+Therapy%22%5BJournal%5D)">Subchondral bone in osteoarthritis: Insight into risk factors and microstructural changes.</a> Arthritis Research and Therapy. 15 (6), 223(2013).</li>
<li>Madry, H., van Dijk, C. N., Mueller-Gerbl, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+basic+science+of+the+subchondral+bone%5BTitle%5D)+AND+%22Knee+Surgery%2C+Sports%2C+Traumatology%2C+Arthrosclerosis%22%5BJournal%5D)">The basic science of the subchondral bone.</a> Knee Surgery, Sports, Traumatology, Arthrosclerosis. 18 (4), 419-433 (2010).</li>
<li>Milz, S., Putz, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+morphology+of+the+subchondral+plate+of+the+tibial+plateau%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Anatomy%22%5BJournal%5D)">Quantitative morphology of the subchondral plate of the tibial plateau.</a> Journal of Anatomy. 185, Pt 1 103-110 (1994).</li>
<li>Blalock, D., Miller, A., Tilley, M., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Joint+instability+and+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Clinical+Medicine+Insights%3A+Arthritis+and+Musculoskeleton+Disorders%22%5BJournal%5D)">Joint instability and osteoarthritis.</a> Clinical Medicine Insights: Arthritis and Musculoskeleton Disorders. 8, 15-23 (2015).</li>
<li>Waung, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+X-ray+microradiography+for+high-throughput+phenotyping+of+osteoarthritis+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Quantitative X-ray microradiography for high-throughput phenotyping of osteoarthritis in mice.</a> Osteoarthritis Cartilage. 22 (10), 1396-1400 (2014).</li>
<li>Botter, S. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cartilage+damage+pattern+in+relation+to+subchondral+plate+thickness+in+a+collagenase-induced+model+of+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Cartilage damage pattern in relation to subchondral plate thickness in a collagenase-induced model of osteoarthritis.</a> Osteoarthritis Cartilage. 16 (4), 506-514 (2008).</li>
<li>Nalesso, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calcium+calmodulin+kinase+II+activity+is+required+for+cartilage+homeostasis+in+osteoarthritis%5BTitle%5D)+AND+%22Science+Reports%22%5BJournal%5D)">Calcium calmodulin kinase II activity is required for cartilage homeostasis in osteoarthritis.</a> Science Reports. 11 (1), 5682(2021).</li>
<li>Ding, M., Christian Danielsen, C., Hvid, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+hyaluronan+on+three-dimensional+microarchitecture+of+subchondral+bone+tissues+in+guinea+pig+primary+osteoarthrosis%5BTitle%5D)+AND+%22Bone%22%5BJournal%5D)">Effects of hyaluronan on three-dimensional microarchitecture of subchondral bone tissues in guinea pig primary osteoarthrosis.</a> Bone. 36 (3), 489-501 (2005).</li>
<li>Kraus, V. B., Huebner, J. L., DeGroot, J., Bendele, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+OARSI+histopathology+initiative+-+recommendations+for+histological+assessments+of+osteoarthritis+in+the+guinea+pig%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the guinea pig.</a> Osteoarthritis Cartilage. 18, Suppl 3 35-52 (2010).</li>
<li>McNulty, M. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comprehensive+histological+assessment+of+osteoarthritis+lesions+in+Mice%5BTitle%5D)+AND+%22Cartilage%22%5BJournal%5D)">A comprehensive histological assessment of osteoarthritis lesions in Mice.</a> Cartilage. 2 (4), 354-363 (2011).</li>
<li>Glasson, S. S., Chambers, M. G., Van Den Berg, W. B., Little, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+OARSI+histopathology+initiative+-+recommendations+for+histological+assessments+of+osteoarthritis+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the mouse.</a> Osteoarthritis Cartilage. 18, Suppl 3 17-23 (2010).</li>
<li>Pritzker, K. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Osteoarthritis+cartilage+histopathology%3A+grading+and+staging%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Osteoarthritis cartilage histopathology: grading and staging.</a> Osteoarthritis Cartilage. 14 (1), 13-29 (2006).</li>
<li>Mankin, H. J., Dorfman, H., Lippiello, L., Zarins, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biochemical+and+metabolic+abnormalities+in+articular+cartilage+from+osteo-arthritic+human+hips.+II.+Correlation+of+morphology+with+biochemical+and+metabolic+data%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Joint+Surgery+American%22%5BJournal%5D)">Biochemical and metabolic abnormalities in articular cartilage from osteo-arthritic human hips. II. Correlation of morphology with biochemical and metabolic data.</a> Journal of Bone and Joint Surgery American. 53 (3), 523-537 (1971).</li>
<li>Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+surgical+destabilization+of+the+medial+meniscus+%28DMM%29+model+of+osteoarthritis+in+the+129%2FSvEv+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">The surgical destabilization of the medial meniscus (DMM) model of osteoarthritis in the 129/SvEv mouse.</a> Osteoarthritis Cartilage. 15 (9), 1061-1069 (2007).</li>
<li>Wang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Transcription+factor+Nfat1+deficiency+causes+osteoarthritis+through+dysfunction+of+adult+articular+chondrocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Pathology%22%5BJournal%5D)">Transcription factor Nfat1 deficiency causes osteoarthritis through dysfunction of adult articular chondrocytes.</a> Journal of Pathology. 219 (2), 163-172 (2009).</li>
<li>Zhang, M., Lu, Q., Budden, T., Wang, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((NFAT1+protects+articular+cartilage+against+osteoarthritic+degradation+by+directly+regulating+transcription+of+specific+anabolic+and+catabolic+genes%5BTitle%5D)+AND+%22Bone+Joint+Research%22%5BJournal%5D)">NFAT1 protects articular cartilage against osteoarthritic degradation by directly regulating transcription of specific anabolic and catabolic genes.</a> Bone Joint Research. 8 (2), 90-100 (2019).</li>
<li>Zhang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Epigenetically+mediated+spontaneous+reduction+of+NFAT1+expression+causes+imbalanced+metabolic+activities+of+articular+chondrocytes+in+aged+mice%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Epigenetically mediated spontaneous reduction of NFAT1 expression causes imbalanced metabolic activities of articular chondrocytes in aged mice.</a> Osteoarthritis Cartilage. 24 (7), 1274-1283 (2016).</li>
<li>Rodova, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nfat1+regulates+adult+articular+chondrocyte+function+through+its+age-dependent+expression+mediated+by+epigenetic+histone+methylation%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Bone+and+Mineral+Research%22%5BJournal%5D)">Nfat1 regulates adult articular chondrocyte function through its age-dependent expression mediated by epigenetic histone methylation.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 26 (8), 1974-1986 (2011).</li>
<li>Jackson, M. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Depletion+of+protease-activated+receptor+2+but+not+protease-activated+receptor+1+may+confer+protection+against+osteoarthritis+in+mice+through+extracartilaginous+mechanisms%5BTitle%5D)+AND+%22Arthritis+and+Rheumatology%22%5BJournal%5D)">Depletion of protease-activated receptor 2 but not protease-activated receptor 1 may confer protection against osteoarthritis in mice through extracartilaginous mechanisms.</a> Arthritis and Rheumatology. 66 (12), 3337-3348 (2014).</li>
</ol>

Autorzy deklarują brak konkurujących ze sobą konfliktów interesów.

Pomiar pogrubienia SCB jest ważnym elementem histologicznej oceny nasilenia choroby zwyrodnieniowej stawów. Większość istniejących systemów klasyfikacji choroby zwyrodnieniowej stawów koncentruje się głównie na zmianach w chrząstce 15,16,17. Szeroko stosowana metoda oceny grubości SCB w chorobie zwyrodnieniowej stawów, która klasyfikuje pogrubienie SCB jako łagodne, umiarkowane i ciężkie, jest w dużej mierze subiektywna, a jej w...

Choroba zwyrodnieniowa stawów (OA), charakteryzująca się radiologicznie zwężeniem przestrzeni stawowej z powodu utraty chrząstki stawowej, osteofitów i stwardnienia podchrzęstnego kości (SCB), jest najczęstszą formą zapalenia stawów1,2. Chociaż rola kości okołostawowej w etiologii choroby zwyrodnieniowej stawów nie jest w pełni poznana, tworzenie osteofitów i stwardnienie SCB są ogólnie uważane za wyniki procesu chorobowego, a nie czynniki sprawcze, ale zmiany w architekturze/kształcie i biologii kości okołostawowej mogą przyczyniać się do rozwoju i progresji OA3,4. Opracowanie dokładnego i łatwego do wdrożenia systemu oceny choroby zwyrodnieniowej stawów, w tym pomiaru SCB, ma kluczowe znaczenie dla badań porównawczych prowadzonych przez laboratoria badawcze oraz dla oceny skuteczności środków terapeutycznych mających na celu zapobieganie lub osłabianie progresji choroby zwyrodnieniowej stawów.
SCB zbudowany jest z cienkiej płytki kostnej przypominającej kopułę i leżącej pod spodem warstwy kości beleczkowej. Płytka SCB to blaszka korowa, leżąca równolegle do zwapniałej chrząstki i bezpośrednio pod nią. Małe gałęzie naczyń tętniczych i żylnych, a także nerwy, przenikają przez kanały w płytce SCB, komunikując się między zwapniałą chrząstką a kością beleczkową. Podchrzęstna kość beleczkowa zawiera naczynia krwionośne, nerwy czuciowe, szpik kostny i jest bardziej porowata i metabolicznie aktywna niż płytka SCB. Dlatego SCB pełni funkcje amortyzujące i wspomagające, a także jest ważny dla dostarczania składników odżywczych chrząstki i metabolizmu w prawidłowych stawach5,6,7,8.
Zgrubienia SCB (w histologii) i stwardnienie rozsiane (w radiografii) są głównymi cechami charakterystycznymi choroby zwyrodnieniowej stawów i kluczowymi obszarami badawczymi patofizjologii choroby zwyrodnieniowej stawów. Pomiar pogrubienia SCB jest ważnym elementem histologicznej oceny nasilenia choroby zwyrodnieniowej stawów. Wcześniej opisana cyfrowa mikroradiografia do pomiaru gęstości mineralnej SCB gryzoni9, a także ilościowy pomiar SCB oparty na mikrotomografii komputerowej (micro-CT) w modelach gryzoni OA10,11,12,13 przyczyniły się do lepszego zrozumienia struktury SCB i roli zmian SCB w patofizjologii choroby zwyrodnieniowej stawów. Obszar i grubość SCB zostały również określone ilościowo za pomocą preparatów histologicznych przy użyciu zaawansowanego systemu komputerowego ze specyficznym i drogim oprogramowaniem do histomorfometrii kości14. Niemniej jednak, oparte na wizualnym oszacowaniu, półilościowe systemy oceny OA, w tym stopniowanie zagęszczające SCB, są obecnie szerzej stosowane niż mikro-CT, ponieważ systemy klasyfikacji są łatwe w użyciu, szczególnie do badań przesiewowych wielu obrazów histologicznych. Jednak większość istniejących systemów klasyfikacji OA skupia się głównie na zmianach w chrząstce15,16,17. Szeroko stosowana metoda oceny grubości SCB w chorobie zwyrodnieniowej stawów, która kategoryzuje pogrubienie SCB jako łagodne, umiarkowane i ciężkie, jest w dużej mierze subiektywna, a jej wiarygodność nie została w pełni zweryfikowana15. Niezawodny i łatwy do wykonania protokół pomiaru grubości SCB w chorobie zwyrodnieniowej stawów krok po kroku nie jest w pełni opracowany lub nieustandaryzowany.
To badanie miało na celu opracowanie powtarzalnego, czułego i łatwego do wykonania protokołu do ilościowego pomiaru grubości SCB w mysim modelu choroby zwyrodnieniowej stawów. Nasze rygorystyczne testy pomiarowe i analiza statystyczna wykazały, że ten wspomagany oprogramowaniem protokół pomiaru ilościowego ImageJ może określić ilościowo grubość SCB zarówno w normalnych, jak i zwyrodnieniowych stawach kolanowych. Nowo opracowany protokół jest powtarzalny i bardziej wrażliwy na łagodne zmiany SCB niż powszechnie stosowane systemy oceny wizualnej. Może być stosowany do wykrywania wczesnych zmian SCB w chorobie zwyrodnieniowej stawów oraz do oceny skuteczności in vivo leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów w połączeniu z klasyfikacją chrząstki zwyrodnieniowej stawów.

<table><tbody><tr><td>Safranin-O</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>S8884</td><td></td></tr><tr><td>Szybka zieleń</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>F7252</td><td></td></tr><tr><td>Hematoxylin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>GHS216</td><td></td></tr><tr><td>Eosin</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E4382</td><td></td></tr><tr><td>ilustrator</td><td>Adobe</td><td>Nie dotyczy</td><td></td></tr></tbody></table>

wspomagany programowo pomiar ilościowy grubości kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów

Software-Assisted Quantitative Measurement of Osteoarthritic Subchondral Bone Thickness

Podchrzęstne pogrubienie kości i stwardnienie rozsiane są głównymi cechami charakterystycznymi choroby zwyrodnieniowej stawów (OA), zarówno u modeli zwierzęcych, jak i u ludzi. Obecnie nasilenie histologicznego pogrubienia kości podchrzęstnej jest głównie określane przez półilościowe systemy klasyfikacji oparte na ocenie wizualnej. W artykule przedstawiono powtarzalny i łatwy do wykonania protokół ilościowego pomiaru grubości kości podchrzęstnej w mysim modelu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego wywołanej destabilizacją łąkotki przyśrodkowej (DMM). W protokole tym wykorzystano oprogramowanie ImageJ do ilościowego określenia grubości kości podchrzęstnej na obrazach histologicznych po zdefiniowaniu obszaru zainteresowania w kłykciu przyśrodkowym kości udowej i medycznym płaskowyżu piszczelowym, gdzie zwykle występuje pogrubienie kości podchrzęstnej w chorobie zwyrodnieniowej stawu kolanowego wywołanej DMM. Jako kontrolę wykorzystano obrazy histologiczne stawów kolanowych z procedurą pozorowaną. Analiza statystyczna wykazała, że nowo opracowany ilościowy system pomiaru kości podchrzęstnej jest wysoce odtwarzalny przy niewielkiej zmienności wewnątrz i między obserwatorami. Wyniki sugerują, że nowy protokół jest bardziej wrażliwy na subtelne lub łagodne pogrubienie kości podchrzęstnej niż szeroko stosowane systemy oceny wizualnej. Protokół ten jest odpowiedni do wykrywania zarówno wczesnych, jak i postępujących zmian podchrzęstnych w chorobie zwyrodnieniowej stawów oraz do oceny skuteczności in vivo leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów w połączeniu z klasyfikacją chrząstki zwyrodnieniowej stawów.

Porównanie powtarzalności między oceną wizualną a ilościowym pomiarem wspomaganym programem ImageJ: 
Grubość SCB w 48 obszarach zainteresowania (ROI) (24 MFC i 24 MTP), zdefiniowanych w przekroju środkowym każdego kolana z 24 kolan/zwierząt, została oceniona przez trzy niezależne osoby z wykorzystaniem istniejącej wizualnej skali ocen 0-3 opisanej w literaturze15,23, gdzie 0 = norma (brak pogrubienia SCB), 1 = łagodne, 2 = umiarkowane i 3 = si...

Ten artykuł metodologiczny przedstawia wspomagany oprogramowaniem protokół pomiaru ilościowego do ilościowego określenia histologicznej grubości kości podchrzęstnej w mysich stawach kolanowych z chorobą zwyrodnieniową stawów kolanowych i normalnych stawach kolanowych jako kontrolnych. Protokół ten jest bardzo wrażliwy na subtelne zgrubienia i nadaje się do wykrywania wczesnych zmian podchrzęstnych w chorobie zwyrodnieniowej stawów.

Wspomagany programowo pomiar ilościowy grubości kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów

Subchondral bone thickening and sclerosis are the major hallmarks of osteoarthritis (OA), both in animal models and in humans. Currently, the severity of ...

Pogrubienie kości podchrzęstnej lub stwardnienie rozsiane jest jedną z cech charakterystycznych choroby zwyrodnieniowej stawów, zarówno u modeli zwierzęcych, jak i u ludzi. Obecnie nasilenie histologicznego pogrubienia kości podchrzęstnej określa się głównie na podstawie oceny wizualnej opartej na półilościowych systemach klasyfikacji. Badanie to ma na celu opracowanie powtarzalnego i łatwego do wykonania protokołu ilościowego pomiaru grubości kości podchrzęstnej w mysim modelu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego wywołanej destabilizacją łąkotki przyśrodkowej.Stworzyliśmy mysi model choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego poprzez chirurgiczną destabilizację łąkotki przyśrodkowej, która jest wykonywana pod mikroskopem operacyjnym i w stanie sterylnym. Proces histologiczny stawów kolanowych myszy obejmuje utrwalanie tkanek, odwapnienie, przycinanie, przetwarzanie, osadzanie, cięcie i barwienie, a następnie obrazowanie mikroskopowe. Obraz na ekranie przedstawia chorobę zwyrodnieniową stawu kolanowego myszy ze zmianami w chrząstce stawowej, tworzeniem osteofitów i pogrubieniem kości podchrzęstnej Ilościowy pomiar kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów za pomocą oprogramowania ImageJ.Pobierz ImageJ z imagej.nih.gov/ij. Otwórz plik ImageJ. Kliknij kartę Plik, a następnie kliknij opcję Otwórz, aby otworzyć obraz histologiczny.Znajdź adres katalogu plików, wybierz plik obrazu i kliknij przycisk Otwórz. Użyj narzędzia Linia prosta, aby naszkicować jedną jednostkę długości, mikrometr, a następnie kliknij Analizuj, a następnie Ustaw skalę. Ustaw znaną odległość i współczynnik proporcji pikseli na jeden, a następnie kliknij przycisk OK.ImageJ może przekonwertować długość piksela na jednostkę długości, mikrometr.Ustaw mierzony współczynnik na obszar. Kliknij Analizuj, a następnie Ustaw pomiar i zaznacz pole Obszar i Ogranicz do progu w nowym oknie. Ten krok ustawia ImageJ tak, aby mierzył obszar parametrów w wybranym progu.Zdefiniowany całkowity obszar zainteresowania kości podchrzęstnej, jak pokazano w radiu, który obejmuje podchrzęstną płytkę korową i część leżącej poniżej kości beleczkowej przylegającej do płytki korowej. Naszkicuj kontur całkowitego obszaru kości podchrzęstnej za pomocą narzędzia do zaznaczania pod głównym oknem obrazu. Narzędzia wyboru wyznaczają systemowi próg, który pozwala ograniczyć pomiar po wybraniu progu.Kliknij przycisk Analizuj, a następnie Zmierz. Otworzy się okno wyników z pomiarem powierzchni. Kliknij przycisk Edytuj, a następnie Wyczyść na zewnątrz, aby wykluczyć obszar poza całkowitym obszarem kości podchrzęstnej.Po kliknięciu opcji Wyczyść na zewnątrz widoczny jest tylko całkowity obszar kości podchrzęstnej. Kliknij Obraz, następnie Dostosuj, a następnie Próg koloru, aby otworzyć okno koloru progu. Kliknij opcję Oryginał u dołu okna koloru progu, aby przywrócić obraz do oryginalnego stanu.Użyj narzędzi do zaznaczania, aby narysować małe pole w obszarze substancji kostnej. Kliknij opcję próbki u dołu okna, aby zdefiniować obszar substancji kostnej. Wybrany obszar substancji kostnej zmieni kolor na czerwony.Kliknij przycisk Wybierz u dołu okna koloru progu, aby utworzyć próg pomiaru obszaru. Kliknij Analizuj, a następnie Zmierz w menu głównym ImageJ. Wynik pomiaru obszaru substancji kostnej pojawi się w oknie wyników.Zapisz dane dotyczące całkowitej powierzchni kości podchrzęstnej i powierzchni substancji kostnej. Zmienność między obserwatorami i wewnątrzobserwatorami oraz odtwarzalność określono za pomocą analizy współczynników korelacji Pearsona. Istotność różnic między badanymi grupami określono za pomocą testu t-Studenta lub jednoczynnikowego testu ANOVA, a następnie testu post-hoc.Ten rysunek przedstawia górny i dolny panel. Górny panel pokazuje mikrofotografie obrazów histologicznych z grup Sham i DMM do wizualnej oceny kości podchrzęstnej opartej na szacunkach. Dolne panele pokazują mikrofotografie obrazów histologicznych z grup Sham i DMM do wspomaganego ImageJ, ilościowego pomiaru kości podchrzęstnej.Pola obrysowane przerywaną żółtą linią wykonaną za pomocą programu Adobe Illustrator definiują całkowity obszar zainteresowania kości podchrzęstnej. Obszar substancji kostnej w polach jest podświetlony na pomarańczowo. Niezwykłe pogrubienie kości podchrzęstnej w kłykciu przyśrodkowym kości udowej i plateau piszczelowym przyśrodkowym można określić ilościowo za pomocą oprogramowania ImageJ.Na tym rysunku testy zmienności między obserwatorami wskazują na wysoką odtwarzalność między obserwatorami zarówno dla pierwszego, jak i drugiego pomiaru grubości kości podchrzęstnej w przyśrodkowej płaskowyżu piszczelowym i obszarach przyśrodkowego kłykcia kości udowej będących przedmiotem zainteresowania. Na tym rysunku testy zmienności wewnątrzobserwacyjnej wskazują na wysoką odtwarzalność między pierwszym a drugim pomiarem grubości kości podchrzęstnej w obszarze plateau kości piszczelowej przyśrodkowej i kłykcia przyśrodkowego kości udowej. Tabela 1 przedstawia analizę porównawczą odtwarzalności między oceną wizualną a ilościowym pomiarem grubości kości podchrzęstnej wspomaganym przez ImageJ.Test współczynnika korelacji sugeruje, że pomiar ilościowy był stosunkowo bardziej powtarzalny niż wizualny system oceniania. Rysunek ten przedstawia porównawczą analizę wrażliwości oceny wizualnej i ilościowego pomiaru grubości kości podchrzęstnej wspomaganego przez ImageJ w kłykciu przyśrodkowym kości udowej i płaskowyżu przyśrodkowej kości piszczelowej. Obrazy histologiczne do wizualnej oceny szacunków podzielono na trzy grupy.Ilościowa wartość grubości kości podchrzęstnej ze wszystkich trzech obserwatorów dla obrazów DMM z zerowym wynikiem wizualnym była znacznie wyższa niż w przypadku obrazów Pozorów z zerowym wynikiem wizualnym, co wskazuje, że pomiar ilościowy jest bardziej czuły niż ocena wizualna na łagodne pogrubienie kości podchrrzęstnej. Nowo opracowany protokół ilościowego pomiaru grubości kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów jest bardziej wrażliwy na łagodne zmiany podchrzęstne niż szeroko stosowane systemy oceny wizualnej. Protokół ten może być stosowany do wykrywania wczesnych zmian podchrzęstnych w chorobie zwyrodnieniowej stawów oraz do oceny skuteczności in vivo leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów w połączeniu z klasyfikacją chrząstki w chorobie zwyrodnieniowej stawów.

software-assisted-quantitative-measurement-osteoarthritic-subchondral

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Celem tego badania jest przedstawienie protokołu artroskopowego leczenia uszkodzeń kostno-chrzęstnych kości skokowej przy użyciu mikrozłamanych i oczyszczonych komórek macierzystych pochodzących z tkanki tłuszczowej.

Autologiczna mikropęknięta i oczyszczona tkanka tłuszczowa do artroskopowego leczenia zmian kostno-chrzęstnych kości skokowej

Sondowanie podczas operacji artroskopii jest zwykle wykonywane w celu oceny stanu tkanek miękkich, ale to podejście zawsze było subiektywne i jakościowe. W niniejszym raporcie opisano urządzenie pomiarowe, które może mierzyć ilościowo opór tkanek miękkich za pomocą trójosiowego czujnika siły podczas artroskopii.

Urządzenie pomiarowe do ilościowego pomiaru właściwości mechanicznych tkanek miękkich podczas artroskopii

Obecny protokół ustanawia rygorystyczną i powtarzalną metodę ilościowego oznaczania zmian morfologicznych stawów, które towarzyszą chorobie zwyrodnieniowej stawów. Zastosowanie tego protokołu może być cenne w monitorowaniu postępu choroby i ocenie interwencji terapeutycznych w chorobie zwyrodnieniowej stawów.

Standaryzowana ocena histomorfometryczna choroby zwyrodnieniowej stawów w chirurgicznym modelu myszy

Prezentujemy metodę badania wczesnych zmian zwyrodnieniowych stawów na poziomie komórkowym w chrząstce stawowej za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM).

Zastosowanie mikroskopii sił atomowych do wykrywania wczesnej choroby zwyrodnieniowej stawów

Obecny protokół opisuje kontrolowane zadrapania mikroostrza na powierzchni chrząstki stawowej po destabilizacji kolana myszy poprzez przecięcie przyśrodkowego więzadła minipiszczelowego. Ten model zwierzęcy przedstawia przyspieszoną postać choroby zwyrodnieniowej stawów (OA) odpowiednią do badania tworzenia osteofitów, osteosklerozy i bólu we wczesnym stadium.

Destabilizacja przyśrodkowego łąkotki i chrząstki rys mysiego modelu przyspieszonej choroby zwyrodnieniowej stawów

Przedstawiamy krok po kroku podejście do identyfikacji i rozwiązywania najczęstszych problemów związanych z mikrowgłębieniami mikroskopii sił atomowych. Ilustrujemy pojawiające się problemy na rodzimych eksplantatach ludzkiej chrząstki stawowej, charakteryzujących się różnym stopniem zwyrodnienia spowodowanego chorobą zwyrodnieniową stawów.

Rozwiązywanie praktycznych problemów związanych z mikrowgłębieniami opartymi na mikroskopii sił atomowych na eksplantatach ludzkiej chrząstki stawowej

Nadżerki kostne są ważną patologiczną cechą reumatoidalnego zapalenia stawów. Celem tej pracy jest wprowadzenie narzędzia szkoleniowego, które dostarczy użytkownikom wskazówek dotyczących identyfikacji patologicznych pęknięć kory mózgowej na obrazach obwodowej ilościowej tomografii komputerowej o wysokiej rozdzielczości do analizy erozji.

Identyfikacja erozji w stawach śródręczno-paliczkowych w reumatoidalnym zapaleniu stawów za pomocą obwodowej ilościowej tomografii komputerowej o wysokiej rozdzielczości

Tutaj szczegółowo prezentujemy protokół pomiarowy urządzenia ultradźwiękowego z dwukierunkową transmisją osiową (BDAT) i testujemy go w badaniu odtwarzalności, biorąc pod uwagę 14 zdrowych uczestników i 3 operatorów. Wiarygodność, mierzona za pomocą wewnątrzklasowych współczynników korelacji (ICC), była dobra lub doskonała dla czterech interesujących parametrów.

Ocena kory kostnej za pomocą ultradźwiękowych fal kierowanych: badanie odtwarzalności w zdrowej populacji

Opracowanie zautomatyzowanego procesu wykrywania przestrzeni stawów umożliwiło segmentację o wysokiej przepustowości różnych kości tylnej łapy myszy z dokładnością &gt;98% u zwierząt typu dzikiego. Osiągnięto elastyczne zastosowanie na przednich łapach i łapach z zapalno-erozyjnym zapaleniem stawów, ale z osłabioną wydajnością, co wymaga dalszej optymalizacji w przyszłych badaniach na podstawie publicznie dostępnych danych.

Automatyczne wykrywanie przestrzeni stawowej poprawia dokładność segmentacji kości

Proponujemy protokół oceny regeneracji kości na różnych poziomach hierarchicznych. To podejście multimodalne umożliwia analizę strukturalną na różnych skalach długości, skutecznie rozwiązując wyzwania związane z przygotowaniem próbek. Zapewnia również wiarygodny sposób oceny skuteczności biomateriałów w wspieraniu regeneracji kości.

Podejście multimodalne do oceny regeneracji kości i wydajności rusztowania

Poznaj ilościowy pomiar grubości kości podchrzęstnej w modelu mysim choroby zwyrodnieniowej stawów kolanowych przy użyciu oprogramowania ImageJ. Ta metoda umożliwia wykrywanie wczesnych zmian osteoartretycznych z większą czułością niż ocena wizualna.

Wspomagany programowo pomiar ilościowy grubości kości podchrzęstnej choroby zwyrodnieniowej stawów

Przeglądaj więcej filmów