Målet med denne protokollen er å generere en naken rotte osteoporose-relaterte ryggvirvel kompresjon brudd modell som kan langs evaluert i vivo med en semiautomated microcomputed tomografi-baserte kvantitative strukturelle analyser.
Osteoporose-relaterte ryggvirvel kompresjon brudd (OVCFs) er vanlige og klinisk udekkede behov med økende utbredelsen som verden befolkningen aldre. OVCF dyremodeller er avgjørende for prekliniske utviklingen av translasjonsforskning tissue engineering strategier. Mens en rekke modeller finnes, beskriver denne protokollen en optimalisert metode for å indusere flere svært reproduserbar ryggvirvel defekter i en enkelt naken rotte. En roman langsgående semiautomated microcomputed tomografi (µCT)-basert kvantitative strukturell analyse av ryggvirvel feil er også beskrevet. Kort, rotter ble fotografert på flere tid poeng post-op. Dag 1 skanningen var reorientert til en standard posisjon, og et standardvolum rundt ble definert. Etterfølgende µCT skanninger av hver rotte ble automatisk registrert på dag 1 skanningen så samme volum av interesse ble deretter analyseres for å vurdere for nye bein-formasjonen. Denne allsidige kan tilpasses en rekke andre modeller der langsgående imaging-baserte analyser kan ha nytte av nøyaktig 3D semiautomated justering. Samlet beskriver denne protokollen en lett kvantifiserbare og å reprodusere system for osteoporose og bein. Det foreslåtte protokollen tar 4 måneder å indusere osteoporose i naken ovariectomized rotter og mellom 2.7 og 4 h å generere bilde og analysere to ryggvirvel defekter, avhengig av vev størrelsen og utstyr.
Mer enn 200 millioner mennesker over hele verden, lider av osteoporose1. Den underliggende patologisk nedgang i beinmineraltetthet (BMD) og endret bein mikroarkitektur øke bein skjørhet og følgelig relativ risiko brudd2. Osteoporose er så utbredt og skadelig for helse at WHO har definert det en stor offentlig helse bekymring. Videre som verdens befolkning er forventet alder, forventes osteoporose å bli enda mer vanlig.
Osteoporotic ryggvirvel kompresjon brudd er de vanligste skjørhet frakturer, anslått til mer enn 750 000 i året i USA. De er tilknyttet betydelig sykelighet og så mye som en ni ganger høyere dødelighet3. I kliniske forsøk, ble for tiden tilgjengelig tiltak, som vertebroplasty og kyphoplasty, funnet for å være ingen mer effektiv enn en humbug behandling4,5, etterlot bare smerte ledelse tilgjengelig til disse pasientene. Siden gjeldende OVCF behandlinger er begrenset, er det viktig å utvikle en dyremodell som replikeres lidelse6,7,8. Slike dyr modeller kan lette både etterforskningen av gjeldende behandlingsmetoder og utviklingen av romanen terapi som vil oversette til klinisk praksis. Osteoporose er indusert og opprettholdes i modellen dyr gjennom administrasjonen av en lav-kalsium diett (LCD) sammen med ovariectomy1,9,10,11, 12 , 13 , 14 , 15. for å ytterligere modell bentap tilknyttet OVCFs, ryggvirvel bein mangler ble etablert i osteoporotic immunkompetente rotter 16,17,18,19, 20,21,22,23,24. I dette arbeidet vises en ryggvirvel feil modell av immunsupprimerte rotter med modellerte osteoporose. Denne nye modellen kan brukes til å vurdere celle-basert behandling med stamceller hentet fra ulike kilder og arter for reparasjon av utfordrende frakturer, som OVCFs.
Bein imaging er en viktig del av evalueringen av frakturer og bein sykdommer. Avansert tenkelig metoder ble utviklet for nøyaktig vurdering av strukturelle bein endringer og gjenfødelse strategier25. Blant dem, har µCT bildebehandling framstått som en ikke-invasiv, enkel å bruke og rimelig metode som gir høyoppløselig 3D-bilder. µCT bildebehandling har flere fordeler sammenlignet med andre modaliteter i evalueringen osteoporose pasienter, som det gir høy oppløsning 3D bein mikroarkitektur26 som så kan analyseres kvantitativt. Sistnevnte kan deretter brukes til å sammenligne terapeutiske effekter av foreslåtte behandlinger. I vivo µCT imaging er faktisk en gull-standard for ryggvirvel defekt regenerering overvåking1,16,27. Men har noen publikasjoner28,29,30,31 ansatt automatisert registrering verktøy å minimere den brukeren-avhengighet, interpolering bias og presisjon feil av µCT Imaging-basert analyse. Nylig var vi først til å bruke en registrering prosedyre for å forbedre analysen av bein gjenfødelse et standardisert bein veddemål, som forklart i denne protokollen32 .
Metoden beskrevet her kan brukes til å studere effekten av romanen cellen terapi for OVCFs, uhindret av verten T-cell svar som kan avvise xenogeneic eller allogene celler. Osteoporose er indusert i unge rotter gjennom ovariectomy (OVX) og 4 måneder av en LCD. Den unge alderen av OVX rotter, kombinert med LCD tillatt, oss å nå en stille beinmasse, etterligne postmenopausal osteoporose av ledende irreversibel bentap. Dette kan forklares delvis av at, under LCD og i nærheten 3 måneder gammel, rotter overgangen fra benet modellering til remodeling fase ved det lumbal ryggvirvlene33, og dermed øke sannsynligheten for å opprettholde osteoporose over tid. Bruke små dyr gjør denne modellen mer kostnadseffektivt, som de koster mindre. Likevel, det er begrenset av iboende ikke regnskap for biologiske endringer i aldring dyret.
Osteoporose er mest utbredte årsaken til ryggvirvel kompresjon brudd skyldes en økt belastning på ryggraden og som resulterer i sammenbruddet av ryggvirvel kroppen. Men, er det praktisk talt umulig å generere en skade i en gnager som autentisk reproduserer en lignende ryggvirvel kollaps. I stedet opprette forskere et sylindrisk tomrom i midten av ryggvirvel kroppen å etterligne OVCFs16,17,18,19<…
The authors have nothing to disclose.
Forskningen ble støttet av et stipend fra California Institutt for regenerativ medisin (CIRM) (TR2-01780).
Isoflurane | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 501017 | |
BetadineSolution | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 4677 | |
Chlorhexidine Gluconate2%scrub | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 510083 | |
Isopropyl Alcohol 70%-quart | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 501044 | |
Carprofen | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 26357 | |
Buprenorphine0.3mg/mL | MWI Animal Health, Pasadena, CA | 56163 | |
Ovariectomized Athymic nude rats | Harlan Laboratories, Indianapolis, IN | Hsd:RH-Foxn1 rnu | |
Low calcium food | Newco Distributors, Inc., CA | 1814948 (5AV8 AIN-93M w/low calcium) | |
Phosphate Buffered Saline | Life Technologies Corporation | 14190250 | |
Dermabond | J AND J ETHICON | DHVM12 | |
Anesthesia machine | Patterson Scientific | TEC 3EX | |
Slide Top Induction Chambers | Patterson Scientific | 78917833 | |
ProStation Heated Workstation | Patterson Scientific | 78914731 | |
Surgical drape | HALYARD HEALTH INC | 89101 | |
Magnetic fixator retraction system | Fine Science Tools, Inc., CA | 18200-50 | |
Dissecting Scissors, 10cm, Curved, SS | World Precision Instruments, FL | 14394 | |
Iris Scissors, 11.5cm, 45°Angle, Serrated, Sharp/Sharp | World Precision Instruments, FL | 503225 | |
Forceps, no. 5 | World Precision Instruments, FL | 555048FT | |
Micro Mosquito Hemostatic Forceps | World Precision Instruments, FL | 503360 | |
Sterile cotton gauze | Medtronic, MINNEAPOLIS, MN | 9024 | |
Absorption Spears – Mounted/Sterile | Fine Science Tools, CA | 18105-01 | |
Syringe, 1 ml | TERUMO TERUMO MED | SS-01T | |
Needle, 25gauge | BD MED SYS INJECTION SYS | 305127 | |
Laminar flow hood | Baker | SterilGARD e3-Class II Type A2 Biosafety Cabinet | |
Thermal Cautery Unit | World Precision Instruments, FL | 501292 | |
Micro-Drill OmniDrill115/230V | World Precision Instruments, FL | 503598 | |
Trephines for Micro Drill, 2mm diameter | Fine Science Tools, CA | 18004-20 | |
3-0 Vicryl undyed 27” SH taper | J AND J ETHICON | 1663G | |
4-0 Ethilon black 18” PC3 conventional cutting | J AND J ETHICON | 1954G | |
Conebeam in vivo microCT (vivaCT 40) | Scanco Medical | vivaCT 40 | |
SCANCO Medical microCT systems software suite | Scanco Medical | vivaCT 40 | |
Analyze software | Biomedical Imaging, Mayo Clinic, Rochester, MN | Analyze 12 | Image analysis software |
Veterenery eye ointment |