Следующие процедуры были выполнены с одобрения Комитета по уходу за животными и их использованию (IACUC) Центра здоровья Университета Коннектикута. Все операции проводились в стерильных условиях, как указано в рекомендациях Национальных институтов здравоохранения (NIH). Боль и риск инфекций контролировались с помощью надлежащих анальгетиков и антисептиков для обеспечения успешного исхода.
1. Подготовка операционного поля и инструментов
- Подготовьте кабинет для хирургических процедур, продезинфицировав рабочие поверхности дезинфицирующим средством клинического класса.
ПРИМЕЧАНИЕ: Хирург должен носить соответствующие средства индивидуальной защиты (СИЗ), включая стерильные одноразовые перчатки, чепчик для волос, халат и маску.
- Подготовьте грелку, накрытую стерильной хирургической прокладкой. Соберите и расставьте все стерильные инструменты и реактивы (Таблица материалов) с удобным доступом.
2. Предоперационная анестезия
- Взвесьте всех мышей перед операцией. Рассчитайте объемы используемого анальгетика на основе имеющейся рецептуры бупренорфина.
- Соберите блок для анестезии животных в стерильном рабочем пространстве, которое включает в себя индукционную камеру и узел носового конуса. Установите выход кислорода на уровне 2 л мин-1 и изофлурана на 1,5-3% (v/v) в зависимости от возраста и веса мыши.
- После того, как мышь будет успокоена, извлеките животное из индукционной камеры и поместите его на стерильную хирургическую прокладку в положении лежа на спине. Нанесите офтальмологическую смазку на оба глаза. Поместите носовой конус над головой. Убедитесь, что мышь адекватно обезболивается, осторожно пощипнув палец ноги. Прежде чем продолжить, убедитесь, что рефлекторная реакция задних конечностей отсутствует.
- Перед операцией кратковременно удалите мышь из носового конуса, чтобы ввести общую дозу бупренорфина с пролонгированным высвобождением подкожным путем; Общая доза составляет 3,25 мг/кг.
3. Описание хирургической процедуры
ПРИМЕЧАНИЕ: В этой хирургической процедуре используются самцы и самки мышей C57BL/6 в возрасте от 10 недель до 24 недель. Процедуру можно проводить на мышах в возрасте от 6 недель до 33 недель, а также на различных инбредных линиях, как показано на других10,11. Молодым мышам может потребоваться более короткая длина иглы, в то время как более старым или крупным мышам может потребоваться более длинная игла.
- Наполните шприц объемом 3 мл, оснащенный иглой 26 G, стерильным физиологическим раствором. Отложите его в сторону.
- Удалите шерсть с задней конечности, на которой будет проводиться процедура, с помощью электрических машинок для стрижки или машинки с питанием от батареек (лезвие #40) и удалите выпавшую шерсть с операционного поля. С помощью стерильных аппликаторов с ватным наконечником обработайте место операции скрабом на основе йода (10% повидон-йода), а затем 70% изопропиловым спиртом. Потрите место операции, начиная с центра колена и делая круговой взмах наружу. Дайте участку высохнуть. Повторите шаги скраба 3 раза.
- Положите мышь на заднюю часть и согните колено операционной ноги. Держите ногу мыши в недоминантной руке так, чтобы колено было согнуто над средним пальцем, второй палец упирался в бедренную кость, а большой палец упирался в большеберцовую кость.
- Сделайте небольшой неглубокий горизонтальный надрез чуть ниже коленной чашечки с помощью скальпеля.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг улучшает визуализацию места введения. С опытом этот шаг можно пропустить.
- Найдите суставное пространство, поместив иглу горизонтально поперек согнутого колена и нащупав пространство между бедренной и большеберцовой костью. Используя этот анатомический участок в качестве ориентира, возьмите иглу 25 G и вручную просверлите (поворачивая иглу и одновременно оказывая умеренное давление на иглу) в дистальный отдел бедренной кости от колена к проксимальному отделу. Введите иглу через коленную чашечку или вокруг нее.
- Просканируйте мышь рентгеном, чтобы убедиться, что игла правильно размещена в костномозговой полости, как можно ближе к центру (Рисунок 1).
- Извлеките иглу 25 G и немедленно введите иглу 26 G в то же отверстие в полости костного мозга. Разверните боковые стороны костномозговой полости круговыми движениями не менее 5 раз, пока она не станет гладкой. Следите за тем, чтобы количество движений развертывания было одинаковым между каждой мышью.
ПРИМЕЧАНИЕ: Шаги 3.5 и 3.7 могут привести к травме хирурга от укола иглой, если с ними не обращаться осторожно.
- Извлеките иглу 26 G и замените иглу 26 G, подключенную к шприцу с физиологическим раствором. Промойте полость до тех пор, пока обратный поток не станет прозрачным. Обычно для этого требуется 1,5-2 мл физиологического раствора. Извлеките шприц и иглу и безопасно утилизируйте их в острой емкости.
ПРИМЕЧАНИЕ: При нажатии на жидкость не должно быть сопротивления. Если это так, снова вставьте иглу, чтобы убедиться, что она находится в полости. Возможно, потребуется вытянуть иглу наполовину.
- Закройте рану на коже с помощью местного адгезивного шва.
4. Послеоперационный уход
- Сразу после операции введите оставшуюся половину дозы бупренорфина с пролонгированным высвобождением, используя дозировку, указанную на шаге 2.4.
ПРИМЕЧАНИЕ: Бупренорфин с пролонгированным высвобождением обеспечивает облегчение боли на срок до 72 часов.
- Следите за животными на грелке на предмет признаков нормального, беспрепятственного дыхания, пока они не проснутся после операции. После начала амбулаторного труда верните мышей в их клетку.
- Продолжайте наблюдать за мышами один раз в день в течение 3 дней после операции, чтобы убедиться, что они правильно заживают и обладают полной подвижностью, наблюдая за признаками боли.
5. Обработка костей для сканирования и анализа μКТ
- Усыпляйте мышей в соответствии с методом гуманной эвтаназии, регулируемым и одобренным IACUC или другой применимой институциональной политикой. В данном случае был использован первичный метод эвтаназии в виде ингаляцииСО2 , за которым последовал вторичный метод вывиха шейки матки.
- Соберите бедренные кости, сняв кожу вокруг задних конечностей и удалив всю конечность в тазобедренном суставе.
- Поместите каждую конечность между двумя губками в закладную кассету. Перенесите кости в кассетах в 10% раствор формалина и зафиксируйте их при температуре 4 °C на 5-7 дней, учитывая возраст и размер мыши.
ПРИМЕЧАНИЕ: Как чрезмерная, так и недостаточная фиксация приводят к плохому рассасыванию костного мозга.
- После фиксации промойте кассеты в фосфатно-солевом буфере (PBS) в течение 5 мин 3 раза.
- Извлеките конечности из кассет и при необходимости обрежьте мышцы с помощью скальпеля.
ПРИМЕЧАНИЕ: В зависимости от последующих областей применения, грубое обращение может привести к разрушению надкостничного слоя кости.
- Отделите бедренную кость в колене, аккуратно разрезав связки с помощью небольших хирургических ножниц или скальпеля.
ПРИМЕЧАНИЕ: Голени можно использовать для других целей или выбросить из обращения.
- Переложите бедренные кости в конические пробирки объемом 1,7 мл или 15 мл в 70% раствор этанола. Кости могут оставаться в 70% этаноле при 4 °C до тех пор, пока не будут готовы к сканированию с помощью μКТ.
- Сканирование и оценка трабекулярных параметров бедренных костей, получение качественных и количественных данных.
6. Обработка костей для замороженных срезов и гистологии
ПРИМЕЧАНИЕ: Кости могут быть обработаны для замороженного среза и гистологии после прохождения μКТ-сканирования. Сканирование не влияет на флуоресцентное мечение или последующее окрашивание антителами.
- Переложите кости из 70% этанола в PBS и промойте 3 раза, по 5 минут на промывку.
- Инкубировать в ряде растворов сахарозы от 10%, 20%, до 30% в PBS при 4 °C в течение ночи при каждой концентрации. Храните кости в 30% сахарозе до 5 дней при 4 °C или в этом растворе при -20 °C в течение 6-12 месяцев до готовности к заделке.
ПРИМЕЧАНИЕ: Использование градиента сахарозы приводит к лучшему проникновению в ткани. После шага 6.1 кости можно поместить непосредственно в 30% раствор сахарозы на ночь.
- Встраивайте кости в смесь с оптимальной температурой резки (OCT) с помощью криовстраиваемых форм. Хранить при температуре -80 °C до готовности к разрезу.
- Разрезание закладных костей методом криопленочной ленты с температурой криостата от -24 °C до -26 °C.
- Приклейте секции на криопленке к адгезивному предметному стеклу с помощью оптического клея и отверждите его до затвердевания с помощью ультрафиолетового (УФ) сшивающего агента.
7. Обработка для проточной цитометрии
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол совместим с различными антителами. Для характеристики скелетных стволовых клеток и клеток-предшественников рекомендуется объединить 3-4 кости вместе, поскольку это редкие клеточные популяции в костном мозге.
- Приготовьте красительную среду (FSM) для сортировки клеток, активируемой флуоресценцией (FACS). Чтобы получить 1000 мл раствора ФСМ, смешайте: 100 мл сбалансированного раствора соли Ганкса (HBSS), 10 мл 4-(2-гидроксиэтил)-1-пиперазинетансульфоновой кислоты (HEPES), 20 мл фетальной бычьей сыворотки (FBS), 870 мл dd H2O. Пропустите раствор ФСМ через фильтр 0,2 мкм.
- Перед забором ткани заполните чашки Петри 4-5 мл стерильного PBS без кальция и магния.
- Подготовьте среду для сбраживания
- На каждые 4-6 бедренных костей готовят пищеварительную смесь в 10 мл PBS, содержащую 0,005 г коллагеназы Р и 0,02 г гиалуронидазы. Перемешайте с помощью осторожного вортекса и пропустите смесь через фильтр 0,22 мкм.
- Соберите кости на 3-й день после операции, как описано в шаге 5.2. Удалите все мышцы и соединительную ткань лезвием скальпеля.
- Наполните чашку Петри 5 мл питательной среды. Поместите 4-6 костей в среду для пищеварения. Каждую косточку мелко нарезать, сделав первый надрез продольно и сбоку.
- Переложите ткань в пробирку с круглым дном объемом 14 мл и запечатайте парапленкой. Накройте трубки алюминиевой фольгой.
- Встряхивайте при температуре 37 °C в течение 20 минут, держа трубку горизонтально на шейкере.
- Извлеките трубку из шейкера. Ячейки будут скапливаться внизу. Аккуратно соберите переваренный материал, не потревожив клетки на дне, и пропустите переваренный материал через фильтр 70 мкм. Соберите фильтрат в новую пробирку объемом 50 мл, содержащую 10 мл холодного ФШМ, и держите его на льду.
- К клеткам добавьте оставшиеся 5 мл пищеварительной смеси. Снова закройте парапленкой и накройте алюминиевой фольгой. Встряхните трубку, как описано выше. Повторите шаги 7.7-7.8.
- После 20-минутной инкубации при 37 °C переложите дигест в ту же пробирку, в которой находится дигест из стадии 7,8, пропустив через фильтр 70 мкм с еще 10 мл FSM.
- Центрифугируйте суспензию при температуре 274 x g при 4 °C. Отсадите надосадочную жидкость и соберите клеточную гранулу. Выбейте гранулу, осторожно постучав по трубке.
ПРИМЕЧАНИЕ: Центробежная сила (g) основана на радиусе ротора 170 мм. Пожалуйста, проверьте радиус ротора и отрегулируйте скорость соответственно.
- Для проведения лизиса эритроцитов добавьте 1 мл буфера для лизинга аммоний-хлорид-калий (ACK). Держите все реагенты и клетки на льду.
- Инкубируйте клетки в ACK в течение примерно 5 мин при РТ. Не превышайте 5 минут, чтобы избежать чрезмерного лизиса клеток.
- Добавьте 9 мл ФШМ. Центрифугируйте при 274 x g в течение 5 мин при 4 °C.
- Аспирируйте надосадочную жидкость. Разбейте клеточную гранулу, осторожно загребая пробирку на решетке для пробирок.
- Добавьте 10 мл ФШМ (объем для 4 костей, можно регулировать в зависимости от того, сколько костей объединено) и восстановите.
- Возьмите аликвоту каждого образца и добавьте йодид пропидия (PI) в соответствии с инструкциями производителя. Подсчитывайте живые и общие ячейки с помощью счетчика ячеек.
- Провести окрашивание образцов антителами с использованием желаемых маркеров для анализа проточной цитометрии 12,13,14.