Beznapięciowy model nośny martwicy kości głowy kości udowej wywołanej steroidami u szczurów
27 września 2024
Protokół pokazuje budowanie prostego i opłacalnego modelu treningu szczurów z obciążeniem dla indukowanej steroidami martwicy kości głowy kości udowej za pomocą elastycznej taśmy terapeutycznej.
Opracowaliśmy przede wszystkim model szczura do interwencji z obciążeniem, aby zbadać wysiłki ćwiczeń z obciążeniem na martwicę kości głowy kości udowej. Obecnie większość modeli nie jest modelami nośnymi. Jednak postęp martwicy kości w głowie kości udowej może być związany z ćwiczeniami z obciążeniem.
W rzeczywistości bardzo trudno jest zabezpieczyć się na spoczynku, ponieważ metoda multi poważnie ograniczała ich ruchy, czując w ten sposób, że osiągają swój cel, jakim są ćwiczenia z obciążeniem. Aby rozpocząć trening adaptacyjny, najpierw umieść szczury w nieprzezroczystych klatkach. Trzymaj je jak najdalej od szczurów niemodelowanych, upewniając się, że inne szczury znajdują się poza maksymalnym zasięgiem widzenia.
Włącz zasilanie i ustaw bieżnię na 10 metrów na minutę z nachyleniem o zerowym stopniu. Umieść szczury na bieżni i upewnij się, że ruchy są tak delikatne, jak to tylko możliwe, aby uniknąć stresu. Po 15-minutowym treningu posprzątaj kał i mocz pozostawione przez szczury.
Spryskaj bieżnię alkoholem, aby wyeliminować zapach zwierząt. Kontynuuj szkolenie wszystkich zwierząt przez tydzień. Przygotuj dwie probówki, haczyk i zapięcie na pętelkę o długości około 80 centymetrów.
Umieść stalowe kulki w probówkach, upewniając się, że początkowa łączna waga probówek, haczyka i zapięcia na pętelkę wynosi 150 gramów. Przygotuj probówki o różnej masie całkowitej w odstępach co 10 gramów, przy czym maksymalna waga wynosi 350 gramów. Teraz rękami w rękawiczkach przytrzymaj szczura.
Owiń zapięcie na rzep rurki z tyłu szczura, około jednego centymetra od linii środkowej. Zmieniaj rurkę z niższej na wyższą wagę, aż szczur nie będzie w stanie ustać po szturchnięciu lub eksperymentator odejdzie. Zmniejsz wagę o 10 gramów, aby szczur mógł stać.
Ta waga reprezentuje maksymalną nośność szczura. Aby przygotować obciążenie, najpierw użyj elastycznej taśmy terapeutycznej o długości od jednego do 1,5 metra, aby zabezpieczyć przedmioty mocujące. W przypadku gliny dostosuj wagę probówek, aby zmniejszyć kołysanie ładunku.
Po zważeniu probówek i przedmiotów mocujących dodaj odpowiednią ilość gliny do probówek, aby dostosować je do docelowej wagi. Teraz użyj szklanego pręta do mieszania, aby równomiernie rozprowadzić glinę w probówkach. Glina skoncentrowana na jednym końcu probówki może powodować jej łatwe odklejanie się podczas treningu.
Dostosuj całkowitą wagę regulowanych probówek i gliny na 50% maksymalnej nośności szczura. Aby ustalić indukowaną steroidami martwicę kości głowy kości udowej lub model SONFH, użyj szczura albinosa. Dootrzewnowo wstrzykiwać lipopolisacharyd w linię środkową brzucha szczura co 24 godziny.
Po ostatnim wstrzyknięciu lipopolisacharydu należy wstrzykiwać metyloprednizolon do naprzemiennego jednostronnego mięśnia pośladkowego co 24 godziny po regularnym karmieniu. Następnie zaznacz linię środkową grzbietu szczura na wysokości od jednego do dwóch centymetrów po obu stronach jako punkt odniesienia dla obciążenia. Upewnij się, że znaki są odpowiednio umieszczone, aby szczur nie przewracał się ani nie utrudniał ruchów podczas treningu na bieżni.
Teraz, z pomocą innego badacza, przytrzymaj szczura rękami w rękawiczkach. Umieść jedną rękę pod pachą szczura, aby zabezpieczyć przednią kończynę i szczękę. Następnie drugą ręką zabezpiecz tylne kończyny i ogon.
Przyklej elastyczną taśmę terapeutyczną do probówki bez wywierania napięcia, aby zabezpieczyć ładunek na grzbiecie szczura. Poproś drugiego badacza, aby przymocował probówkę do grzbietu szczura równolegle do kręgosłupa szczura. Aby zminimalizować cierpienie szczura, wykonuj fiksację bez stosowania napięcia.
Przyklej probówkę o dostosowanej wadze do elastycznej taśmy terapeutycznej. Następnie owiń probówkę wokół ciała szczura za pomocą techniki bez naprężeń. Umieść szczura na otwartej przestrzeni lub w pojedynczej klatce i monitoruj jego oddech i kierunek.
Natychmiast wypuść szczura, jeśli oddycha szybko lub otwiera pysk. Idealne unieruchomienie powinno pozwolić szczurowi na swobodne poruszanie się i wykonywanie czynności, takich jak picie, podnoszenie kończyn przednich i karmienie. Zwolnij i ponownie unieruchomij po 20 minutach, jeśli unieruchomienie jest niezadowalające.
Następnie włącz bieżnię i ustaw prędkość na jeden metr na minutę z nachyleniem zerowym stopni. Delikatnie przenieś szczura na bieżnię i rozpocznij odliczanie. Jeśli szczur nie może ukończyć 30-minutowego treningu, umieść go w klatce na 10-minutowy odpoczynek bez usuwania fiksacji.
Po treningu posprzątaj kał i mocz pozostawiony przez szczury i spryskaj alkoholem, aby wyeliminować zapach zwierząt. Obchodzij się ze zwierzętami tak delikatnie, jak to możliwe, aby zapobiec wokalizacji zwierząt i powodowaniu traumatycznego stresu u innych szczurów. Natychmiast uwolnij szczura z fiksacji po zakończeniu treningu.
Overview
Ten protokół opisuje rozwój modelu treningu na obciążenie u szczurów specjalnie zaprojektowanego do badania osteonekrozy głowy kości udowej wywołanej sterydami. Model ma na celu ułatwienie interwencji związanych z obciążeniem, które są kluczowe dla zrozumienia wpływu ćwiczeń na ten stan.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Neuronauki
- Biologia
- Ortopedia
Tło
- Osteonekroza głowy kości udowej to stan, który może być wpływany przez aktywności związane z obciążeniem.
- Większość istniejących modeli nie uwzględnia ćwiczeń z obciążeniem, co ogranicza ich przydatność.
- Zrozumienie relacji między obciążeniem a postępem osteonekrozy jest niezbędne do opracowania skutecznych interwencji.
- Wyzwanie polega na ograniczeniu ruchu szczurów, a zarazem umożliwieniu im ćwiczeń z obciążeniem.
Cel badania
- Stworzenie modelu szczura, który umożliwia interwencje związane z obciążeniem.
- Zbadanie wpływu ćwiczeń z obciążeniem na postępy osteonekrozy.
- Dostarczenie opłacalnej i prostych metod dla przyszłych badań.
Stosowane metody
- Szczury umieszcza się w nieprzezroczystych klatkach, aby zminimalizować wizualne rozproszenie uwagi.
- Podejmowane są wysiłki, aby trzymać szczury modelowe z dala od szczurów niebędących modelami.
- Rozpoczyna się trening adaptacyjny, aby przygotować szczury do ćwiczeń z obciążeniem.
- Monitorowanie ruchu i zachowania szczurów podczas fazy treningowej.
Główne wyniki
- Model z powodzeniem pozwala na interwencje związane z obciążeniem.
- Wstępne obserwacje wskazują na potencjalne korelacje między ćwiczeniami a postępem osteonekrozy.
- Potrzebne są dalsze badania, aby sprecyzować wpływ obciążenia na stan.
- Podejście jest uznawane za wykonalne dla przyszłych zastosowań badawczych.
Wnioski
- Opracowany model szczura jest cennym narzędziem do badania osteonekrozy.
- Ćwiczenia z obciążeniem mogą odgrywać istotną rolę w postępie stanu.
- Ten protokół może pomóc badaczom w eksplorowaniu interwencji terapeutycznych.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Modeling steroid-induced osteonecrosis of the femoral head in rats under tension-free weight-bearing conditions addresses a critical gap in translational bone disease research. This approach enables more accurate simulation of human biomechanical stress, supporting predictive confidence in early-stage target validation and mechanistic de-risking for osteoarticular drug discovery. The model's relevance spans from discovery biology to preclinical evaluation, informing risk-adjusted portfolio decisions for bone and joint therapeutic programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of biomechanical contributions to osteonecrosis progression under steroid exposure.
- Supports functional target validation by replicating human-like weight-bearing stress in a rodent model.
- Facilitates mechanistic de-risking by isolating the impact of weight-bearing on disease onset and severity.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for evaluating candidate interventions targeting steroid-induced bone pathology.
- Standardizes weight-bearing parameters to ensure reproducibility and quantitative assessment of disease progression.
- Enables reliable comparison of compound efficacy under physiologically relevant mechanical load.
Translational & Preclinical Research
- Aligns preclinical disease modeling with human biomechanical conditions, enhancing translational relevance.
- Supports continuity from discovery through preclinical validation by maintaining disease-relevant stressors.
- Improves predictive value for therapeutic efficacy in clinical-like settings.
Pipeline & Workflow Integration
This model integrates into the discovery-to-preclinical continuum by providing a platform for hypothesis testing, mechanistic studies, and candidate evaluation under controlled weight-bearing conditions.
- Discovery Biology: Enables hypothesis-driven investigation of steroid and mechanical stress interactions in bone necrosis.
- Screening: Delivers reproducible, quantitative outputs for compound screening in a disease-relevant context.
- Analytics: Supports measurement of progression endpoints and statistical comparison across intervention groups.
- Translational Research: Bridges the gap between rodent models and human disease by simulating clinically relevant biomechanical loads.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable platform for diverse bone disease and mechanobiology research initiatives.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in bone disease modeling.
- Operational Value: Standardizes procedures for reproducibility and scalability across studies.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions and reduces late-stage biological risk in osteoarticular portfolios.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of candidates targeting steroid-induced bone pathology.
Implementation Considerations
- Requires expertise in rodent handling, biomechanical modeling, and disease induction protocols.
- Needs access to specialized equipment for weight-bearing immobilization and treadmill training.
- Demands cross-team standardization of weight calibration and animal monitoring procedures.
- May require adaptation for other species or disease models to ensure translational fidelity.
- Practical limitations include animal welfare considerations and the need for precise load adjustment.
Biopharma FAQs
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:48
Adaptation Training and Measurement of Weight‐Bearing Capacity of Albino Rats for Studying Femoral Head Necrosis Progression
3:14
Tension‐Free Weight‐Bearing Immobilization in Steroid‐Induced Osteonecrosis of the Femoral Head Albino Rat Models
