Yöntem makalesi

Korunmuş fonksiyon ve mimariyle ex vivo insan sinovyal dokusu kullanılarak sinovitin klinik öncesi modeli

DOI:

10.3791/69734

20 Mart 2026

Bu makalede

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Sinovyumda akut iltihap, bulaşıcı ve yapısal değişiklikleri değerlendirebilen insan ex vivo transwell sistemi geliştirdik.

Özet

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Artrit, eklemlerde kıkırdak hasarı, ağrı ve hareket kabiliyetinin kaybına yol açan iltihap bir durumdur. Artrit araştırmalarındaki son gelişmeler, eklem kapsülünün (örneğin sinovyum) bu iltihaplanmanın önemli bir kaynağı olduğunu özellikle göstermektedir, ancak temel sinovyal mimariyi kopyalayan insan modelleri yoktur. Bunu çözmek için Ortak Uzay Analiz Sistemi (JSAS) oluşturuldu. Ön sinovyum, Total Diz Artroplastisi (TKA) geçiren hastalardan ameliyat sırasında alındı. Sinovyum disseksiye edilip 3 mm biyopsi çekirdeklerine ayrıldı. Çekirdekler, %10 FBS içeren 300 μl DMEM içeren 5 μm veya 0,4 μm transwell'in üst kuyusuna yerleştirildi. Alt kuyuya 600 μL medya eklendi ve her 2-3 günde bir değiştirildi. Hiperoksik (%50), atmosferik/standart (~%21) ve fizyolojik (%5) kuluçka koşullarında canlılık 7 güne kadar değerlendirildi. Alt kuyruktaki uyaranlar arasında monositli kemoattrektan protein 1 (MCP-1/CCL2), lipopolisakkarit (LPS), N-asetil sistein, S. aureus ve B. burgdorferi bulunuyordu. ELISA için ortam depolandı ve doku formalin sabit parafin gömülü (FFPE) analizi için depolandı. Standart koşullarda sinovyum 3 gün boyunca tam olarak kullanılabilir kaldı. Uyarıcı, intimal astar ve subliner sinovyal hücrelerin yapısını ve işlevini değiştirdi; yerleşik makrofaj sınırının kaybı, alt tabaka genişlemesi, patojenik fibroblastların yukarı regulasyonu ve sitokinler IL-1β ile TNFα üretimi dahildir. Bağışıklık hücreleri ve fibroblastlar, akış sitometrisi analizinde alt odaya (5 μm gözenek) göç etti. Mobil B. burgdorferi 0,4 μm gözenek boyutunda dokuya göç ederken, hareketsiz S. aureus göç etmedi. İlgili sitokinler ELISA için yeterli miktarda ifade edilmiştir. JSAS, insan sinovyumunda yapılan akut değişiklikleri inceleyebilen modüler bir sistemdir ve pre-klinik modelde 3B yapıların karmaşıklığını sağlarken biyolojik olarak ilgili yapı ve işlevi korur.

Giriş

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Artrit, ABD'deki tüm yetişkinlerin %20'sinden fazlasını ve kronik sorunları olan 65 yaş üstü kişilerin %50'sinietkiler 1. Ayrıca dünya genelinde engelliliğin önde gelennedenlerinden biridir 2. Artrit, sadece kıkırdak hasarını değil, aynı zamanda eklem kapsülü veya sinovyumun iltihabını da içerir (örneğin, sinovit). Kronik sinovit, osteoartrit ve romatoid artritte kemik ve kıkırdak hasarını güçlendiren pro-inflamatuar sitokinlerin önemli kaynaklarındanbiri olabilir 3,4. Bu nedenle, sinovyum içindeki bağışıklık aracılı değişiklikleri anlamak, artritli hastalar için yeni terapötik ve muhtemelen önleyici seçenekler geliştirmek için muhtemelen gereklidir.

Sinovyum, iki ana katmandan oluşan organize bir yapıdır: hücresel intimal astar (IntL) ve alt tabaka (SubL). IntL, sinovyal sıvı (SF) ile arayüz oluşturur ve SubL SF bileşenleri oluşturur ve damaryapılarını içerir 5. Uluslararası Bölge içinde hem makrofajlar hem de fibroblast benzeri sinoviositler (FLS) bulunur. Uluslararası L'nin makrofajları, SubL6 içindeki interstisyel makrofajlar tarafından yerel olarak yenilenen yerleşik hücrelerdir. Bu yerleşik sinovial makrofajlar (RSM'ler), CD206 ve TREM2'nin ekspresyonuyla M2 eğri olmuş, epitelize olmuş ve sıkı birleşim belirteçleri ile ifade edilmiştir. IntL'nin bu alt yapısı, eklem uzayhomeostazını fonksiyonel ve fiziksel olarak korumada anahtar olabilir 5,6. Bu durum romatoid artritte (RA) gözlemlenmiştir. Örneğin, Uluslararası Hastalık bozulduğunda, romatoid artritli hastalar alevlenme belirtileri yaşar; bu semptomlar iç tabaka yeniden inşa edildiğindedüzelir 6,7. Spontan RA remisyonu, özellikle MerTK +CD206+ sinovialmakrofajlar 7 ile ilişkilidir. RSM'ler ayrıca akut eklem ağrısı olan hastaların SF'inde de tespit edildi ve enfeksiyon veya inflamatuar hastalığın şiddetinin RSM ve inflamatuar sitokinlerin miktarıyla ilişkiliolduğu bulundu 8. Ne yazık ki, IntL ve SubL yapıları, RSM ve FLS'nin fonksiyonel değişiklikleri ile kıkırdak ve/veya kemiğe zarar verebilecek inflamatuar aracıların üretimi arasındaki ilişki, özellikle insanlarda, sorgulanması zordur.

Birden fazla klinik olarak ilgili ortamda sinovitin altta yatan mekanizmalarını sorgulamak için, Joint Space Analysis System (JSAS) adı verilen insan ex vivo modeli geliştirildi. Bu sistem, inflamatuar ve enfeksif artritin geniş çaplı değerlendirilmesini sağlayan modüler elemanlarla tekrarlanabilir sonuçlar üretir. Bu makale, total eklem değişimi, JSAS tasarımı, sinovyumda akut yapısal değişiklikleri nicelik etmek için gerekli histomorfometri ve dokunun fonksiyonel yanıtları gibi yaygın açık eklem ameliyatlarından doku alım süreçlerini (örneğin immünfloresans (IF), RNA ve enzimle bağlantılı immünosorbent test (ELISA) gibi süreçleri anlatmaktadır. JSAS, yaygın insan in vitro modellerinden farklıdır; Uluslararası ve Alt El yapılarını korumakla bu da kıkırdak hasarına yol açan akut veya akut kronik sinovitlere yakın in vivo içgörüler sağlar. Sinovyumun doğal yapısını koruyarak, RSM ve FLS'nin iltihabı sindirme veya sürdürme yeteneklerini disseksiye etmek mümkündür. Ex vivo model olarak, periferik bağışıklık hücrelerinin sinovial makrofajlara ayırılmasını veya sinovyumun sadece 1-2 ayrı hücre tipine aşırı basitleştirilmesini gerektirmez. Kolajen İndüklenmiş Artrit (CIA) gibi hayvan modellerinden farklıdır; doğal hastalıklı insan dokusu kullanarak, insan ile ilgili patojene özgü değerlendirme yapılmasına olanak tanır. Son olarak, birden fazla enfeksiyon simüle edilebilir; bu da osteoartrit ve inflamatuar artritin yanı sıra septik artrit modeli oluşturulabilir. Ana sınırlama, apoptozun başlangıcından önce standart koşullarda 3 gün boyunca kültür yapılmasıdır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hasta onayı ve doku işleme protokolü yerel Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır. Reaktifler ve kullanılan ekipmanlar Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.

1. Doku alımı ve biyopsi

  1. Cerrahın programlarına göre ameliyat öncesi hastaları tespit edin. 18-65 yaş arasında, açık eklem ameliyatı olan ve total diz artroplastisi (TKA) veya Tibial Tüberkül Osteotomisi (TTO, Fulkerson olarak da bilinir) gibi hastalar işe alın ve sistemik immünomodülatör ilaç kullanmıyorlar.
    NOT: İdeal olarak, birden fazla artroskopi veya birden fazla glukokortikoid enjeksiyonu olan hastalar hariç tutulsun; çünkü bu hastalarda fibroz nedeniyle diğer popülasyonlara göre daha yüksek ameliyat içi doku alımı başarısızlığı yaşanmıştır. Enfeksiyon transferi riski göz önüne alındığında, Hepatit C veya İnsan İmmün Eksikliği Virüsü (HIV) öyküsü olan hastaların alınması, sonuçlarla ilgili olmadıkça erteleyin. Taze insan dokusu ile her zaman güvenli muamele uygulamalarını uygulayın, enfeksiyon hastalık durumu ne olursa olsun.
  2. Ortopedi cerrahları, standart ameliyat prosedürünün bir parçası olarak artrotomi ve diseksiyon işlemleri yapar. Ön sinovyumu hemen troklear ova yakın olarak tespit edin ve elektrokoter kullanılarak sinovyumu en bloc olarak çıkarın; articularis genu kasının veya medial ve lateral epikondillerin yakınında diseksiyondan kaçının. Sinovektomi, TKA sonuçları açısından nispeten nötrdür ve iltihap koşullarda faydalıolabilir 9,10. Sinovyumu steril olarak araştırma ekibi üyesine geçirin ve buz üzerinde soğuk Dulbecco fosfatla tamponlanmış tuzlu su (DPBS) ile steril bir numune kabına yerleştirin.
    NOT: Cerrahi ekip tarafından tespit edilen anormallikler varsa veya sinovektomi kapanış veya cerrahi sonucu bozacaksa doku alımını sonlandırın. Özellikle sonuncusu TKA'da oldukça nadirdir, çünkü sinovyum eksizyonu sıkı eklemleri gevşetmek için genişletme prosedürü olarak kullanılabilir. Eksizyon miktarı, deneyin büyüklüğüne bağlıdır. 1 cm2 doku başına yaklaşık dört adet 3 mm biyopsi çekirdeği elde etmek mümkündür. Birçok durumda, 24cm 2 veya daha fazla doku elde etmek mümkündür. Doku ağırlığı cerrahi diseksiyona büyük ölçüde bağlıdır, bu nedenle deneyin yeterliliğini belirlemede yüzey alanı kadar güvenilir değildir. Şekil 1 , 1.2-1.7 adımlarını göstermektedir.
  3. Sinovyumu laboratuvara geri getirin ve 10 dakika boyunca soğuk DPBS'de plaka sallayıcıda iki kez yıkayın.
  4. Sinovyumu, steril koşullarda, biyogüvenlik seviyesi 2 (BSL2) sertifikalı biyogüvenlik kabininde 10 cm veya daha büyük steril bir Petri kabına aktarın. Sodyum piruvat ve L-glutamin içeren soğuk, steril ve düşük glikozlu Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) maddesini ekle, tabağın yarısına kadar doldurulabilir. Sinovial astarı inci Uluslararası Katman ile (Şekil 2A), koterize tarafın yerine (Şekil 2B) tanımlayın.
    NOT: Uluslararası Film kırılgan. Soymamaya dikkat edin, yoksa alt kastardan ayrılır (Şekil 2A, hemostatla tutulmuş). İnci yapısı, hemartroz (hemosiderin nedeniyle sarı-turuncu görünen), yüksek BMI (yağ tabakasıyla kaplı) veya iltihaplanma (kırmızı, kırılgan ve villous) geçmişi nedeniyle değişebilir. Uluslararası Kişiyi doğru şekilde tanımlamak kesinlikle önemlidir. Uluslararası Hastalıkta aşağıdaki adımların gerçekleşmediğini belirlemek için cerrahi eksizyon, koter, kanama ve pıhtılaşma belirtileri dikkatlice inceleyin.
  5. Koterize tarafta ekstra yağ ve stromal dokuları disseksiye ederek sinovyumu izole ederek tüm bölgelerde yaklaşık 4-5 mm doku derinliğini koruyun. İris makası veya bistüri kişisel tercihe göre kullanılabilir. Görüş alanını korumak için Petri kabı ortamını gerektiği gibi değiştirin.
    NOT: Posterior stromal veya yağ dokusu kolayca çıkarılabilir. Ancak, diseksiyonda zorluk veya yüksek direnç hissetmek, bağlı bağların, uygun olmayan kıkırdak biriktirilmesi gibi doku metaplazilerinin veya Uluslararası L'nin kesilmesinin göstergesidir.
  6. Uygun derinliğe kadar parçalandıktan sonra, test edilen her koşulda en az 2 teknik kopya için gereken 3 mm biyopsi çekirdekleri alın. Sinovyal astarı çekirdek aletine bakacak şekilde yap, Petri kabının yüzeyine değil. Kaliteli bir biyopsi punchı, kütleşme nedeniyle değişim gerektirmeden önce yaklaşık 10-15 kez kullanılabilir; çünkü donuk bir biyopsi punch intim astar yapısına zarar verir.
    1. Güçlü dik yük ve nazik döndürme ile çekirdek işlemi yapın. Eğer bu dokuyu bükerekse, biyopsi aracı donuk hale gelir ve değiştirilmesi gerekir. Nondominant elinizle forseps veya hemostat kullanarak stabilize edin.
      NOT: 3 mm çekirdekler, doku perfüzyonu ve hasta başına çekirdek sayısını maksimize etmek ve bu deneyler için yeterli teknik kopyaları garanti etmek amacıyla kullanıldı. Alternatif boyut çekirdekler kullanılabilir, ancak bu protokol için sadece 3 mm test edilmiştir.
      NOT: Yetersiz diseksiyon nedeniyle fazla kalan yağ, çekirdeğin JSAS'ta yüzmesine neden olabilir ki bu optimal değildir. Çekirdekler suyun altında kalmak yerine yüzeye çıkıyorsa, diseksiyona geri dönün veya su altında kalan bir çekirdek seçin.
  7. İkinci bir Petri kabı açın ve içini %10 FBS ile ısıtılmış (37 °C) ortam ile doldurun. Düz veya dişsiz forsepsle, çekirdekleri bu kaba aktararak 1-2 saniye hafif mekanik çalkalama ile kalıntıları yıkayabilirsiniz. Çekirdekleri sıkıca sıkmayın, aksi takdirde iç tabakaya zarar verebilir.
    NOT: Burada doku çekirdeklerini inkübatöre standart olarak 37 °C ve %5CO2 olarak yerleştirerek ≤24 saat duraklayabilir.

2. Ortak Uzay Analiz Sistemi (JSAS) kurulması

  1. JSAS'ın alt kuyusunu 600 μL ısıtılmış (37 °C) düşük glikozlu DMEM ile %10 FBS ile hazırlayın. Bu sistemde %1 penisillin-streptomisin test edilmiş olmamakla birlikte, sterillik yeterince korunmuşsa genellikle antibiyotik maddeye eklenmez.
    NOT: Bakteri veya farklı bir ortam gerektiren bir hücre hattıyla birlikte kültürleniyorsa, alt kuyu farklı bir ortam olabilir. Bakterilerle birlikte kültürleniyorsa antibiyotik ortamlardan kaçının.
  2. Alt kuyunun üstüne tercih ettiğiniz tedaviyi ekleyin. Örneğin, lipopolisakkarit (LPS). Osmolarite farklarını önlemek için, tedavi hacminin toplam hacmin %2,5'ini geçmemesi önerilir (örneğin, 600 μL için ≤15 μL). İşlemlerden kaynaklanan pH değişikliklerini tampon ederek pH 7.0-7.4 kalın. Aksi takdirde, araç kontrollerini kullanın.
  3. İstenen deneysel sonuca bağlı olarak transwell gözenek boyutunu seçin (Şekil 3).
  4. Transwell'e %10 FBS ile 300 μL düşük glikozlu DMEM ekleyin.
  5. Steril forsepslerle bireysel çekirdekleri transwell ortamına nazikçe aktarın. Dokunun yönelimi kontrol edilemez; Ancak, stromal dokunun yağlılığı ve doğal yüzdürücülüğü, doku çekirdeklerinin çoğunda intimal astar yüzeyi aşağı konumda doğal olarak oluşturur.
    1. Çekirdekleri dikkatlice görselleştirin, çünkü çekirdek oluşturma süreci intimal astarı bozabilir ve deneyin başında yıpranmış görünen çekirdekleri kullanmaktan kaçının. Çekirdek yüzüyorsa, diseksiyonu geliştirin ve alternatif bir çekirdek seçin.
      NOT: Doku yönümü önemliyse kollajen matrisi düşünün; ancak bu, alt kuyuyla kimyasal bir gradyan geliştirme süresini etkiler.
  6. İstenilen süre boyunca 37 °C ve %5CO2 sıcaklığında kuluçka makinesine yerleştirin.
    NOT: Biyolojik değişiklikler için önerilen en erken zaman noktası 8 saattir. Biyolojik aktivite için en son doğrulanmış zaman noktası 3 gündür.

3. Deneysel çıkarma ve analiz

  1. Histoloji için, formalin sabitli, parafinli (FFPE) analiz için dokuyu %10 nötr tamponlu formalin (NBF) 3-5 mL olarak aktarmak amacıyla steril, dişsiz forseps kullanın. Gömme ve bölümleme öncesinde NBF'de 3-7 gün depolayın.
    1. Dokunun uzun süre beklemesine izin vermeyin, çünkü bu otofloresansı kötüleştirir. Histolojik analizler yapılabilir; histomorfometri için hematoksilin ve eozin (H&E)11 boyama, imbünülofloresan (IF)12 ve/veya standart yöntemlere göre IF13 ile RNA skobu dahildir.
      NOT: Dokuyu çıkarırken transwell'i forseps ile delmemeye dikkat edin. Çekirdeği transfer ederken çok nazik olun, yoksa intimal astar ayrılabilir. Çekirdeği nazikçe fiksator pozisyonuna yerleştirin ve kışkırtmayın. NBF, sertifikalı kimyasal bir duman davlumbazında kullanılmalı, yerel çevre sağlığı ve güvenliği (EHS) kurallarına uygun şekilde bertaraf edilmeli ve lavaboya dökülmemelidir. Deneyden alınan kullanılmayan insan dokusu, %10'dan fazla ağartıcı ile 30 dakika boyunca konur, ardından yerel EHS gereksinimlerine göre ikincil muhafaza edilir ve yakmak üzere etiketli biyolojik tehlike kutularına atılır. Yerel EHS onaylarsa çamaşır suyu çözeltisi lavaboya dökülebilir. Kuruma göre değişebilecek yerel yönergeleri takip edin.
  2. Teknik kopyaları aynı FFPE bloğuna gömürün. Örnek kaybını önlemek için ekranlı kasetler kullanın. Boylamasına eksende 5 μm kalınlıkta kesit. Bir slayta üç seri bölüm yerleştirin (Ek Şekil 1).
  3. Parlak alan mikroskopisiyle 10x ve 40x derecede görüntü slaytları görüntüleniyor. Uluslararası Katmanı, doku ile boş alan arasındaki arayüzdeki organize hücresel katman olarak tanımlayın.
    1. Her tedavi koşulu için en az 2 teknik kopya kapsamında 3 temsilci 10x ve 10 temsilci 40x kesit edinin, böylece Uluslararası Unsur görüş alanında korunur. Yüksek çözünürlüklü TIFF'ler olarak görüntüler yakalayın. Histomorfometri analizi yapın:
    2. ImageJ/FIJI'de ölçümler yapın. Öncelikle, Analiz menüsünü kullanarak → Ölçeği Ayarlayın. Set Scale için her bir hedefte ilgili mikroskopta görüntülenen bir kalibrasyon slaytı kullanılır. İlk olarak, kalibrasyon slayt görüntüsüne göre bilinen uzunlukta bir çizgi oluşturmak için düz çizgi aracını kullanın. Ölçeği küresel olarak atayın.
      NOT: 10x seviyesinde ölçek 3 px/μm'dir. 40x'te ölçek 12 px/μm'dir.
    3. SubL kalınlığını düz çizgi aracıyla 10x görüntülerle ölç. Kalınlığı, Uluslararası Yüzeyden SubL'nin (μm) dibine kadar bir plumb derinliği olarak ölçün. Her çizgiyi çizdikten sonra, çizginin uzunluğunu ölçmek için klavye kısayolu m ile ölçün.
      1. Her 10x görüntü için ortalama minimum 5 ölçüm alın (Şekil 4A,B). SubL ile stromal doku arasındaki geçiş, kolajen ve yağ içeren daha az organize, daha az hücresel alanlara geçişle belirlenir (Şekil 4B). Doku bölmeleri arasındaki geçiş noktasını ikiye böl.
    4. Uluslararası kalınlık, Uluslararası hücresellik, bütünlük ve SubL hücresellik ölçümleri için 40x TIFF'i Adobe Photoshop'ta (veya benzeri herhangi bir görsel düzenleyici) açarak başlayın. IntL, doku ile boş alan (örneğin, sinovial sıvı) arasındaki arayüzde belirgin bir hücresel tabaka olarak düzenlenmiş, ~1-5 hücre kalınlığında bir tabaka olarak tanımlanır (örneğin, sinovial sıvı).
    5. Yeni bir katman oluşturun. Polygonal Lasso aracını seçin. Lasso başlatmak için fare tıklaması ile çizgideki çapa çekimlerini başlatarak, IntL ile SubL arasındaki geçişi tüm görüntü boyunca ikiye bölebilirsiniz. Sonra, lasso ile Uluslararası L'nin hemen dışında, boş alanda devam edin.
      1. Lasso çift tıklama ile kapatın. Seçilen alanı ters çevirin (tersi → seçin), ardından boya kovası aracıyla alanı siyah ile doldurun. Bu, Uluslararası Film olmayan tüm alanları kapsayacaktır. Bu görüntüyü Uluslararası L'yi temsil eden yüksek çözünürlüklü bir JPG olarak kaydedin, sonra katmanı gizleyin.
    6. Yeni bir katman oluşturun. Poligonal lasso ayarlarında, sadece yeni lasso alanı ile eski lasso alanlarının kesiştiği yeri seçecek kesişim özelliğini seçin. Alt çizgi katmanının etrafında IntL'nin ortasından geçerek, görüntünün sol ve sağ kenarlarından arka plana tıklayarak ve ardından SubL ile arkasındaki hücresiz doku arasındaki geçişi ikiye bölerek hareket edin.
      1. SubL'nin alt kısmı 40x görüntünün boyutlarını aşarsa, kalan kenarın etrafındaki arka plan tuvalini seçin. Yine, yukarıdaki gibi bu alanın tersini seçin, sonra boya kovası aracıyla siyah ile doldurun. Bu görüntüyü SubL'yi temsil eden yüksek çözünürlüklü bir JPG olarak kaydedin. Bu katmanlı görüntüyü gelecekte referans için PSD olarak kaydedin.
        NOT: Eritrositler bu slaytlarda yaygındır ve gelecekteki hücre sayısı ölçümlerini etkileyebilir. Eğer geniş damar alanları varsa, bu alanları kapsayan ayrı bir katmanda maskeler oluşturmak için poligonal lasso aracı, boya fırçası aracı veya tercih ettiğiniz diğer araçları kullanın.
    7. FIJI'de, Uluslararası Maske  görselini açın. Uluslararası kalınlığı (μm) 40x görüntü üzerinde en az 5 ölçüm ortalaması olarak düz çizgi aracıyla 3.3.2-3.3.3 adımlarında olduğu gibi ölçün.
    8. Uluslararası L'nin toplam uzunluğunu (μm) segmentli çizgi aracı kullanarak ölçün. Daha sonra sadece sağlam alanların uzunluğunu, ayrıca segmentli çizgi aracıyla ölçün (Şekil 4D,E). Bozulmamış Uluslararası Bölümler, hücreler arasındaki boşluklar, güve yemiş görünüm ve Uluslararası L'nin dokudan kopması veya dökülmesiyle sınırlanır.
      1. %'nin sağlam IntL sınırını (sağlam IntL/toplam IntL)*100 olarak hesaplayın. Bu, herhangi bir bölümleme artefaktını telafi etmek için aynı zaman puanı kontrolleriyle karşılaştırılmalıdır.
    9. IntL'nin hücreselliğini IntL maske görüntüsüyle ölç. İlk olarak, 8 bit'e dönüştürün (Görüntü → Tip → 8-bit). Sonra eşik (Görüntü → Eşik Noktası) ile gürültüyü en aza indirmek ve hücre tanımını maksimize etmek için kullanılır. Eşik menüsünde koyu arka planı seçmeyi kaldırın ve ayarlamalar için alt düğmeyi kullanın.
      1. Görsel başına eşik manuel olarak belirlenir, gürültünün kaybolmasıyla (örneğin, arka plan artefaktı) desteklenir ve orijinal nükleer cisim sayısını korur. Orijinal görüntüyle sık sık karşılaştırarak doğruluğu koruyun. Gürültü en aza indirildiğinde (yanlış pozitif) ancak hematoksilin sinyali maksimize edildiğinde (gerçek nükleer pozitif), eşik belirlenmesi uygundur (Ek Şekil 2).
        NOT: Eşik tek bir slayt taramasında tutarlı olacaktır, ancak slayt taramaları arasında ve ayrıca bireysel 10x veya 40x görüntüler arasında da farklılık gösterir. Ayrıca renk derinliği tutarlı olmayacağı için H&E partileri arasında da farklılık gösterir. Bu nedenle, basit makrolar aşağıdaki kategorilerden herhangi birinde farklar varsa uygun değildir: hasta, H&E partisi, kesit kalınlığı, aydınlatma koşulları (oda veya mikroskop ışık parlaklığı/renk sıcaklığı), görüntüyü almak için kullanılan yazılım, görüntüyü almak için kullanılan mikroskop ve beyaz dengesi veya renk dengeleme algoritmalarının kullanımı. Bu liste tam kapsamlı değildir. AmScope T390B-3M mikroskobu ile uyumlu bir kamera ve yazılım kullanılarak, mikroskop ışığı en yüksek seviyede loş bir odada, otomatik beyaz dengesi ayarları kullanılarak, 3 hastayı kapsayan 10 rastgele 40x görüntü kullanılarak, eşik 96-182 arasında değişiyor ve ortalama 137 idi. Bu geniş aralık, kullanıcı tutarsızlığını değil, altta yatan 8-bit histogramlardaki farkları yansıtır. Bu nedenle, orijinal görüntü ile eşik görüntü arasındaki görsel doğruluğun sağlanması önemlidir, eşik sayısının tam sayı değil. Bu süreci otomatikleştirmek, tipik bir laboratuvar bilim insanının kapsamı dışındadır ve bir görüntü analizi uzmanından programlama gerektirir.
    10. Hücre boyutu 8-150μm2 olan Analyze Particles (Analyze → analyze partikül) cihazlarını kullanarak çekirdekleri hücre numarası için bir vekil olarak tanımlayabilir ve sayabilirsiniz. Tanımlanan hücreleri görselleştirmek için ayarlarda üst örtü maskelerini seçin, yine orijinal görüntüyle karşılaştırın. IntL öncelikle lineer bir yapı olduğundan, hacimsel değil, bu 100 μm IntL uzunluğunu normalize edin (örneğin, #cells/100 μm). Bu oran, taze alınan sinovial dokuda 100 μm başına ortalama 13,19 (5,4-21,9 aralığı, SD 3,9) hücre anlamına geliyordu.
      NOT: 8-150μm 2 aralığı, Set Ölçeği ve eşikli görüntünün orijinal görüntüyle yinelemeli görsel karşılaştırmasına dayanarak belirlendi. Veri seti aracılığıyla ampirik olarak belirlenen sınırlar, hücre çapı yaklaşık 8-20μm 14,15 arasında değişebilen makrofajlara dayalı şekil varsayımlarına karşılık gelir. Daha büyük boyutlar hariç tutuluyordu çünkü bu genellikle birbirine yakın birden fazla ayrı çekirdeğin tek bir hücre olarak okunmasını temsil ediyordu.
      NOT: Benzer iş akışları örneğin QuPath'te de kurulabilir.
    11. Eritrositler hariç tutularak SubL maskesini açın (Şekil 4G). 3.3.9-10. adımlarda belirtildiği gibi 8-bit dönüşüm, eşik ve Parçacıkları Analiz Edin. SubL hacimsel bir katman olduğundan, sayılan hücre sayısını SubL alanının 100μm 2'sine normalize edin (örneğin, maskelenmemiş alanların ölçümü) (Şekil 4H).
  4. Alt kuyunun göç hücrelerinin akış sitometrisi analizi için, 300 x g sıcaklıkta 4 °C'de 10 dakika boyunca santrifüj yapın ve hücre pelletini buz üzerinde tutun. 24 saat içinde 3 mm biyopsi çekirdeğinde ~20.000 canlı, göçmen hücre bekleniyor. Akış sitometrisi yöntemleri daha önceyayımlanmıştır 8.
  5. ELISA için, santrifüj ortamı maksimum hızda (>5000 x g) 4 °C'de 5 dakika boyunca kalın, böylece hücreler veya hücre kalıntıları pellet edilir. İstenilen sıcaklıkta sakla. ELISA yöntemleri daha öncede yayımlanmıştır 8.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Oksijen kültürü koşullarının optimize edilmesi

Fizyolojik doku perfüzyonu yaklaşık %6-8 oksijendir; hücre kültürü için standart kuluçka koşulları ise atmosferik oksijen seviyelerinde (~%21)16. Karşılaştırıldığında, hiperoksijenasyon hücre kültürünün canlılığını artırabilir veya toksik olabilir17. JSAS'ın yeterli kullanımı, sinovyal doku canlılığının erken belirlenmesini gerektirdi; Bu nedenle, apoptoz, 0, 1, 2, 3, 5 ve 7. günlerd...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, özellikle canlı sinovyal dokunun sağlam ve fonksiyonel olarak duyarlı bir şekilde yanıt veren sistemyal mimariyle bakımını sağlayan JSAS yeteneklerini göstermiştir. Çoğu kuluçka koşullarında 72 saat kültüre kadar hücre ölümü minimum olmuştur. Sinovial yapının mikroskobik değişikliklerini değerlendirmek için, IntL ve SubL'nin yapısal değişikliklerini niceleyen benzersiz bir histolojik ölçüm sistemi tanımlandı. Bu tür değişiklikler, akut veya kronik sinovitin göstergesidir. Bu ...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çıkar çatışması yoktur.

Teşekkürler

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, dokularını bağışlayan hastaların cömertliği ve ortopedi cerrahisi meslektaşlarımızın becerisi olmadan mümkün olmazdı; çünkü bu iş için güvenli bir şekilde doku edinmeye istekli olanlar. K.I.C. NIAMS K08 AR084605 tarafından desteklenmekte, CPP ise Gaziler İşleri Kariyer Geliştirme Programı [IK2BX004532] tarafından desteklenmektedir. Bu grup, Iowa Üniversitesi Araştırma Başkan Yardımcısı ve Carver Tıp Fakültesi tarafından desteklenen temel kaynak olan Iowa Üniversitesi Merkezi Mikroskopi Araştırma Tesisi'nin kullanımını kabul etmektedir. Flow sitometri verileri, Iowa Üniversitesi'ndeki Carver Tıp Fakültesi / Holden Kapsamlı Kanser Merkezi temel araştırma tesisi olan Flow Cytometry Tesisi'nden elde edilmiştir. Tesis, kullanıcı ücretleri ve Carver Tıp Fakültesi, Holden Kapsamlı Kanser Merkezi ile Iowa City Gaziler İdaresi Tıp Merkezi'nin cömert mali desteğiyle finanse edilmektedir. Bu yayında bildirilen araştırmalar şu taraflardan desteklendi: Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Araştırma Kaynakları Merkezi Ödül Numarası 1 S10 OD034193-01 altında; ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin Ulusal Kanser Enstitüsü tarafından Ödül Numarası P30CA086862 altında yer almaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

```html

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
10 cm Petri dishesCorningCLS430167
23srRNA RNAscope probeACD/Biotechne468211
24 well platesLife Sciences3524
3 mm biopsy punchesIntegra12460406
50 mL conicalsN/A
70% ethanol (for sterilization)N/A
Borrelia burgdorferiATCC35210 maksimum patojenite için geç eksponensyel fazda kullanılmalıdır
BSK-HSigma-AldrichB8291
CD68 antibodyInvitrogen14-0688-821:1000
CO2 tank (standart koşullar)N/A
Dulbecco's Phosphate buffered saline (Ca-/Mg-)Thermofisher14190144
fetal bovine serumBiotechneS11150Isı ile inaktive Edilmiş Lot: F22100
forceps (dişsiz)N/A
hemostatN/A
Nemli hücre inkübatörü (standart koşullar)N/A
Hipoksi inkübatörüN/A
hipoksi tankı (%5 O2, %5 CO2, geri kalanı N2, fizyolojik koşullar)N/A
IL-4 antibodyThermofisherMA5-424701:100
iNOS antibodyThermofisherPA1-0361:100
Iris makasN/A
LipopolisakkaritSigma-AldrichL2630
düşük glukozlu DMEM (+Sodyum pirüvat, +L-glutamin)Life Technologies11885084
MMP9 antibodyThermofisherMA5-327051:1000
Modüler inkübatör bölmesi (hiperoksik koşullar)Emrbient, IncMIC-101
Monosit kemotaktik protein 1Peptrotech300-04-20UG
N-asetil sisteinSigma-AldrichA9165Her deney için taze hazırlanmalı ve eşit molar sodyum bikarbonat ile pH 7-7.4'e tamponlanmalıdır
OPG ELISAMilliporeRAB04841:1 seyreltme
Oksijen tankı, litredeki akış regülatörüN/A
PDPN antibodyInvitrogen14-9381-821:100
Propidyum İyodürThermofisherJ66764.MC
RNAscope multiplex floresan V2 tahliliACD/Biotechne323100
sRANKL ELISAMyBioSourceMBS2626241:1 seyreltme
Staphylococcus aureus USA 300 MRSAATCCBAA-1717
SYBR GreenThermofisherS756310.000X stoklu
TNF antibodyThermofisherPA5-198101:100
transwell insertleri - 0.4 µm boyutuMillicellPICM01250
transwell insertleri - 5 µm boyutuCorningCLS3421
```

Kaynaklar

Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Fallon, E. A., et al. Prevalence of diagnosed arthritis - United States, 2019-2021. MMWR Morb Mortal Wkly Rep. 72 (41), 1101-1107 (2023).
  2. Allen, K. D., Thoma, L. M., Golightly, Y. M. Epidemiology of osteoarthritis. Osteoarthritis Cart. 30 (2), 184-195 (2022).
  3. Alivernini, S., Firestein, G. S., Mcinnes, I. B. The pathogenesis of rheumatoid arthritis. Immunity. 55 (12), 2255-2270 (2022).
  4. Mathiessen, A., Conaghan, P. G. Synovitis in osteoarthritis: Current understanding with therapeutic implications. Arthritis Res Ther. 19 (1), 18(2017).
  5. Culemann, S., Grüneboom, A., Krönke, G. Origin and function of synovial macrophage subsets during inflammatory joint disease. Adv Immunol. 143, 75-98 (2019).
  6. Culemann, S., et al. Locally renewing resident synovial macrophages provide a protective barrier for the joint. Nature. 572 (7771), 670-675 (2019).
  7. Alivernini, S., et al. Distinct synovial tissue macrophage subsets regulate inflammation and remission in rheumatoid arthritis. Nat Med. 26 (8), 1295-1306 (2020).
  8. Cyndari, K. I., Scorza, B. M., Zacharias, Z. R., Pessôa-Pereira, D., Strand, L. Resident synovial macrophages in synovial fluid: Implications for immunoregulation. Clin Immunol. 271, 110422(2024).
  9. Kooner, S. S., Clark, M. The effect of synovectomy in total knee arthroplasty for primary osteoarthritis: A meta-analysis. J Knee Surg. 30 (4), 289-296 (2017).
  10. Lipina, M., et al. Arthroscopic synovectomy of the knee joint for rheumatoid arthritis. Int Orthop. 43 (8), 1859-1863 (2019).
  11. Rosas, L., Mora, A. L., Rojas, M. Osu tristate sennet H&E staining of formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) tissue sections. protocols.io. , (2023).
  12. Biologicals, N. Immunofluorescent IHC staining of formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissue protocol. , https://www.novusbio.com/support-by-application/Fluorescent-IHC-Staining-of-FFPE-Tissue (2025).
  13. Rnascope multiplex fluorescent reagent kit v2 with sample preparation and pretreatment. , Advanced Cell Diagnostics Inc. https://acdbio.com/rnascope-multiplex-fluorescent-v2-assay (2022).
  14. Fakoya, A. O., Naeem, A., Pierre, L. Statpearls. 20235, Treasure Island (FL). Internet (2024).
  15. Crapo, J. D., Barry, B. E., Gehr, P., Bachofen, M., Weibel, E. R. Cell number and cell characteristics of the normal human lung. Am Rev Respir Dis. 126 (2), 332-337 (1982).
  16. Carreau, A., El Hafny-Rahbi, B., Matejuk, A., Grillon, C., Kieda, C. Why is the partial oxygen pressure of human tissues a crucial parameter? Small molecules and hypoxia. J Cell Mol Med. 15 (6), 1239-1253 (2011).
  17. Pilarek, M., Grabowska, I., Ciemerych, M. A., Dąbkowska, K., Szewczyk, K. W. Morphology and growth of mammalian cells in a liquid/liquid culture system supported with oxygenated perfluorodecalin. Biotechnol Lett. 35 (9), 1387-1394 (2013).
  18. Coburn, J., et al. Lyme disease pathogenesis. Curr Issues Mol Biol. 42, 473-518 (2021).
  19. Mestas, J., Hughes, C. C. Of mice and not men: Differences between mouse and human immunology. Immunol. 172 (5), 2731-2738 (2004).
  20. Arvikar, S. L., Steere, A. C. Lyme arthritis. Infect Dis Clin North Am. 36 (3), 563-577 (2022).
  21. RNAscope multiplex fluorescent reagent kit v2 user manual. , Advanced Cell Diagnostics Inc. Newark, CA. (2022).
  22. Feng, J., Wang, T., Zhang, S., Shi, W., Zhang, Y. An optimized SYBR Green i/pi assay for rapid viability assessment and antibiotic susceptibility testing for Borrelia burgdorferi. PLoS One. 9 (11), e111809(2014).
  23. De Buys, M., Moodley, K., Cakic, J. N., Pietrzak, J. R. T. Staphylococcus aureus colonization and periprosthetic joint infection in patients undergoing elective total joint arthroplasty: A narrative review. EFORT Open Rev. 8 (9), 680-689 (2023).
  24. Ross, J. J. Septic arthritis of native joints. Infect Dis Clin North Am. 31 (2), 203-218 (2017).
  25. Kwon, H. -K., Yu, K. E., Lee, F. Y. Construction and evaluation of a clinically relevant model of septic arthritis. Lab animal. 52, 11-26 (2022).
  26. Carrel, M., Perencevich, E. N., David, M. Z. USA300 methicillin-resistant Staphylococcus aureus, United States, 2000-2013. Emerg Infect Dis. 21 (11), 1973-1980 (2015).
  27. Parlet, C. P., Brown, M. M., Horswill, A. R. Commensal staphylococci influence Staphylococcus aureus skin colonization and disease. Trends Microbiol. 27 (6), 497-507 (2019).
  28. Bünter, J. P., et al. Wild-type AGR-negative livestock-associated MRSA exhibits high adhesive capacity to human and porcine cells. Res Microbiol. 168 (2), 130-138 (2017).
  29. Patel, H., Rawat, S. A genetic regulatory see-saw of biofilm and virulence in MRSA pathogenesis. Front Microbiol. 14, 1204428(2023).
  30. Soong, G., et al. Methicillin-Resistant Staphylococcus aureus adaptation to human keratinocytes. mBio. 6 (2), e00289-e00315 (2015).
  31. Ni, F., Zhang, Y., Peng, X. Correlation between osteoarthritis and monocyte chemotactic protein-1 expression: A meta-analysis. J Orthop Res. 15, 516(2020).
  32. Tsai, P. H., Liou, L. B. Effective assessment of rheumatoid arthritis disease activity and outcomes using monocyte chemotactic protein-1 (MCP-1) and disease activity score. Int J Mol Sci. 25 (21), 11374(2024).
  33. Boyce, B. F., Xing, L. Biology of rank, rankl, and osteoprotegerin. Arthritis Res Ther. 9 (Suppl 1), S1(2007).
  34. Asano, T., et al. Soluble RANKL is physiologically dispensable but accelerates tumour metastasis to bone. Nat Metab. 1 (9), 868-875 (2019).
  35. Kanzaki, H., et al. Soluble RANKL cleaved from activated lymphocytes by tnf-α-converting enzyme contributes to osteoclastogenesis in periodontitis. J Immunol. 197 (10), 3871-3883 (2016).
  36. Zahan, O. M., Serban, O., Gherman, C., Fodor, D. The evaluation of oxidative stress in osteoarthritis. Med Pharm Rep. 93 (1), 12-22 (2020).
  37. Ozcamdalli, M., et al. Comparison of intra-articular injection of hyaluronic acid and N-acetyl cysteine in the treatment of knee osteoarthritis: A pilot study. Cartilage. 8 (4), 384-390 (2017).
  38. Kim, H. R., Kim, K. W., Kim, B. M., Lee, K. A., Lee, S. H. N-acetyl-l-cysteine controls osteoclastogenesis through regulating Th17 differentiation and RANKL production in rheumatoid arthritis. Korean J Intern Med. 34 (1), 210-219 (2019).
  39. He, T., et al. Efficacy of n-acetylcysteine as an adjuvant therapy for rheumatoid arthritis: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. Br J Hosp Med (Lond). 85 (11), 1-16 (2024).
  40. Tsikas, D., Mikuteit, M. N-acetyl-l-cysteine in human rheumatoid arthritis and its effects on nitric oxide (NO) and malondialdehyde (mda): Analytical and clinical considerations. Amino Acids. 54 (9), 1251-1260 (2022).
  41. Yeh, Y. T., Liang, C. C., Chang, C. L., Hsu, C. Y., Li, P. C. Increased risk of knee osteoarthritis in patients using oral N-acetylcysteine: A nationwide cohort study. BMC Musculoskelet Disord. 21 (1), 531(2020).
  42. Kaneko, Y., et al. Oral administration of N-acetyl cysteine prevents osteoarthritis development and progression in a rat model. Sci Rep. 9, 18741(2019).
  43. Coleman, M. C., et al. Sci Transl Med. 10 (427), eaan5372(2018).
  44. Drehmer, D., et al. Nitric oxide favours tumour-promoting inflammation through mitochondria-dependent and -independent actions on macrophages. Redox Biol. 54, 102350(2022).
  45. Fang, F. C., Vázquez-Torres, A. Reactive nitrogen species in host-bacterial interactions. Curr Opin Immunol. 60, 96-102 (2019).
  46. Winyard, P. G., et al. Measurement and meaning of markers of reactive species of oxygen, nitrogen and sulfur in healthy human subjects and patients with inflammatory joint disease. Biochem Soc Trans. 39 (5), 1226-1232 (2011).
  47. Xue, M., et al. Endogenous MMP-9 and not MMP-2 promotes rheumatoid synovial fibroblast survival, inflammation and cartilage degradation. Rheumatology (Oxford). 53 (12), 2270-2279 (2014).
  48. Piacenza, L., Zeida, A., Trujillo, M., Radi, R. The superoxide radical switch in the biology of nitric oxide and peroxynitrite. Physiol Rev. 102 (4), 1881-1906 (2022).
  49. Dikalov, S. I., Mayorov, V. I., Panov, A. V. Physiological levels of nitric oxide diminish mitochondrial superoxide. Potential role of mitochondrial dinitrosyl iron complexes and nitrosothiols. Front Physiol. 8, 907(2017).
  50. Krenn, V., et al. Grading of chronic synovitis: A histopathological grading system for molecular and diagnostic pathology. Pathol Res Pract. 198 (5), 317-325 (2002).
  51. Caplazi, P., et al. Mouse models of rheumatoid arthritis. Vet Pathol. 52 (5), 819-826 (2015).
  52. Kuyinu, E. L., Narayanan, G., Nair, L. S., Laurencin, C. T. Animal models of osteoarthritis: Classification, update, and measurement of outcomes. J Orthop Surg Res. 11, 19(2016).
  53. Felson, D. T., et al. Essential fatty acids and osteoarthritis. Arthritis Care Res (Hoboken). 76 (6), 796-801 (2024).
  54. Jarraya, M., et al. Prevalence of intra-articular mineralization on knee computed tomography: The multicenter osteoarthritis study. Osteoarthritis Cartilage. 31 (8), 1111-1120 (2023).
  55. Rai, M. F., Cai, L., Zhang, Q., Townsend, R. R., Brophy, R. H. Synovial fluid proteomics from serial aspirations of ACL-injured knees identifies candidate biomarkers. Am J Sports Med. 51 (7), 1733-1742 (2023).
  56. Rivellese, F., et al. Rituximab versus tocilizumab in rheumatoid arthritis: Synovial biopsy-based biomarker analysis of the phase 4 R4RA randomized trial. Nat Med. 28 (6), 1256-1268 (2022).
  57. Paggi, C. A., Teixeira, L. M., Le Gac, S., Karperien, M. Joint-on-chip platforms: Entering a new era of in vitro models for arthritis. Nat Rev Rheumatol. 18 (4), 217-231 (2022).
  58. Li, Z. A., et al. Synovial joint-on-a-chip for modeling arthritis: Progress, pitfalls, and potential. Trends Biotechnol. 41 (4), 511-527 (2023).
  59. Thompson, C. L., et al. Human vascularised synovium-on-a-chip: A mechanically stimulated, microfluidic model to investigate synovial inflammation and monocyte recruitment. Biomed Mater. 18 (6), acf976(2023).
  60. Thangadurai, M., Sethuraman, S., Subramanian, A. A 2d inflammatory co-culture model for investigating synovial fibroblast and macrophage interactions in rheumatoid arthritis. Sci Rep. 15 (1), 30105(2025).
  61. Rosso, F., Rossi, R., Cottino, U., Bonasia, D. E. Tibial tubercle osteotomy for patellofemoral malalignment and chondral disease provided good outcomes: A systematic review. J ISAKOS. 7 (2), 78-86 (2022).
  62. Kleuskens, M. W. A., Van Donkelaar, C. C., Kock, L. M., Janssen, R. P. A., Ito, K. An ex vivo human osteochondral culture model. J Orthop Res. 39 (4), 871-879 (2021).
  63. Schwab, A., et al. Ex vivo culture platform for assessment of cartilage repair treatment strategies. ALTEX. 34 (2), 267-277 (2017).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Sinovit Modelinsan SinovyumuEklem Kaps lAk SitometrisiELISA AnaliziSitokin retimiSinovyal MimariDoku Canl l

İlgili makaleler