A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
يصف هذا البروتوكول طريقة قانونية لفهم الجينات الحرجة التي تتحكم في نشاط العظام في الجسم الحي. يستخدم هذا الأسلوب نموذج الماوس المعدلة وراثيا وبعض التقنيات الكنسي لتحليل النمط الظاهري الهيكل العظمي.
نماذج الماوس المعدلة وراثيا قوية لفهم الجينات الحرجة التي تتحكم في التمايز والنشاط العظمي، ولدراسة الآليات والعلاجات الصيدلانية لهشاشة العظام. وقد استخدمت الفئران كاثيبسين K (Ctsk) - كري على نطاق واسع للدراسات الوظيفية من العظام. محول الإشارة والمفعل للنسخ 3 (STAT3) وثيق الصلة في التوازن العظمي ، ولكن دوره في العظام في الجسم الحي لا يزال غير محدد بشكل جيد. لتوفير الأدلة في الجسم الحي أن STAT3 يشارك في التمايز العظام والتمثيل الغذائي العظام, نحن ولدت نموذج الماوس حذف Osteoclast محددة Stat3 (Stat3 fl/fl; Ctsk-Cre)وتحليل النمط الظاهري الهيكل العظمي. المسح المقطعي الدقيق وإعادة الإعمار ثلاثي الأبعاد يعني زيادة كتلة العظام في الفئران بالضربة القاضية المشروطة. تم إجراء تلطيخ H & E ، كالسين و alizarin الأحمر تلطيخ مزدوج ، و تلطيخ حمض مقاوم للطرطرات (TRAP) للكشف عن استقلاب العظام. باختصار، يصف هذا البروتوكول بعض الأساليب والتقنيات الكنسية لتحليل النمط الظاهري الهيكلي ودراسة الجينات الحرجة التي تتحكم في نشاط العظام في الجسم الحي.
عظم الهيكل العظمي هو الجهاز الرئيسي الحامل لجسم الإنسان وتحت ضغط من كل من البيئة الداخلية والخارجية أثناء المشي وممارسةالرياضة 1. طوال حياة المرء، تمر العظام باستمرار من خلال التجديد الذاتي، الذي يوازنه العظام والعظام. عملية osteoclasts تطهير العظام القديمة والعظام تشكيل العظام الجديدة يحافظ على التوازن والوظيفة الميكانيكية للنظام الهيكل العظمي2. اضطراب في التوازن قد تحفز أمراض التمثيل الغذائي العظام, مثل هشاشة العظام. هشاشة العظام، التي تسببها النشاط العظمي الزائد، هو السائد عالميا ويسبب خسائر اقتصادية كبيرة للمجتمع2،3،4. وفقا لعدد محدود من الأدوية المتاحة لعلاج هشاشة العظام وخطر الآثار السلبية4، من المهم الكشف عن تفاصيل تكوين وأنشطة العظام.
والعظام المستمدة من النسب أحادية / الضامة الدموية لها نواة متعددة (قد يكون 2-50 نواة) وكبيرة (عادة أكبر من 100 ميكرومتر في القطر)2. على الرغم من أن استكشاف الآليات وفحص الأدوية لاضطرابات العظام قد تحسنت على نطاق واسع عن طريق ثقافة العظام في المختبر، وردود الفعل العضوية المعقدة تجعل في الأدلة الحية لا غنى عنه للعلاج المستهدف. نظرا لأوجه التشابه الجينية والفيزيولوجية المرضية بين الفئران والبشر ، تستخدم نماذج الماوس المعدلة وراثيا بشكل شائع لدراسة الآليات والعلاجات الصيدلانية للأمراض البشرية في الجسم الحي6. نظام Cre-loxP هو تقنية تستخدم على نطاق واسع لتحرير جينات الماوس ومكن الباحثين من التحقيق في وظائف الجينات بطريقة خاصة بالأنسجة / الخلايا5. كاثيبسين K (CSTK) هو بروتياز السيستين التي تفرزها osteoclasts التي يمكن أن تتحلل الكولاجين العظام8. ومن المقبول جيدا أن CTSK يتم التعبير عنها بشكل انتقائي في العظام الناضجة. لذلك ، تعتبر فئران Ctsk-Cre أداة مفيدة للدراسات الوظيفية لأجهزة تقويم العظام وقد تم استخدامها6.
محول الإشارة والمفعل للنسخ (STAT) الأسرة الكلاسيكية وكبيرة للغاية في الحصانة وتطور السرطان والتنمية7،8. من بين سبعة STATs ، STAT3 أفيد أن تكون الأكثر صلة التوازن العظام9،10. وأفادت عدة دراسات في الجسم الحي أن تعطيل محددة من STAT3 في العظام يقلل من تكوين العظام9،10. ومع ذلك، لا تزال الأدلة الصلبة المتعلقة بمشاركة STAT3 في تشكيل العظام واستقلاب العظام في الجسم الحي محدودة. في الآونة الأخيرة، قدمنا في الأدلة في الجسم الحي مع نموذج الماوس حذف Osteoclast محددة Stat3 (Stat3fl/fl; Ctsk-Cre, فيما يلي يسمى Stat3Ctsk) أن STAT3 يشارك في التمايز العظام والتمثيل الغذائي العظام11. في هذه الدراسة، ونحن نصف الأساليب والبروتوكولات التي استخدمناها لتحليل التغيرات في كتلة العظام، وأنسجة العظام، واستقلاب العظام وحفز الفئران Stat3Ctsk من أجل دراسة تأثير حذف STAT3 العظام محددة على التوازن العظام.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
جميع الطرق المتعلقة بالحيوانات الموصوفة هنا وافقت عليها اللجنة المؤسسية لرعاية الحيوان واستخدامه (IACUC) التابعة لكلية الطب بجامعة جياوتونغ في شنغهاي.
1. تربية الفئران حذف Osteoclast محددة Stat3
ملاحظة: تم الحصول على فئران ستات3fl/fl تجاريا. تم توفير فئران Ctsk-Cre من قبل س. كاتو (جامعة طوكيو، طوكيو، اليابان12). وقد ولدت الفئران وحافظت عليها في ظل ظروف محددة خالية من مسببات الأمراض في المرفق الحيواني المؤسسي في ظل ظروف موحدة.
2. جمع العينات
3. إعداد قسم البارافين
4. التصوير المقطعي الدقيق والتحليل
5. TRAP تلطيخ
6. Calcein و alizarin الأحمر المزدوج وضع العلامات
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
باستخدام هذا البروتوكول ، تم إنشاء فئران حذف Stat3 محددة لدراسة تأثير حذف STAT3 على تمايز العظام. تم تربية فئران Stat3Ctsk وزميلات القمامة الخاصة بهم (WT) والاحتفاظ بها بعد الكتابة الجينية. تم عزل الضامة نخاع العظم ومثقفة في osteoclasts، وأظهر حذف STAT3 في الفئران Ctsk Stat3 (
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
وتستخدم نماذج الماوس المعدلة وراثيا عادة لدراسة آلية والعلاج الصيدلاني للمرض البشري13. وقد استخدمت على نطاق واسع Ctsk-Cre الفئران للدراسات الوظيفية من osteoclasts6. وصفت هذه الدراسة بروتوكولات طرق تحليل النمط الظاهري الهيكلي ودراسة الجينات الحرجة التي تتحكم في نشاط ...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
وليس لدى صاحبي البلاغ ما يكشفان عنه.
نشكر البروفيسور ويغو زو و س. كاتو على الكواشف والفئران وأعضاء مختبر زو على المناقشات المفيدة. كما نشكر مختبر أمراض الفم الرقمية ومركز البحوث للتشوهات القحفية الوجهية في مستشفى الشعب التاسع في شنغهاي على المساعدة. وقد دعم هذا العمل جزئيا بمنح من المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين [81570950,81870740,81800949], شنغهاي قمة وهضبة التخصصات، صندوق SHIPM-mu من معهد شنغهاي للطب الدقيق، شنغهاي مستشفى الشعب التاسع، شنغهاي جياو تونغ كلية الطب جامعة [JC201809]، المشروع الحافز لفريق الابتكار رفيع المستوى لكلية الطب في جامعة جياو تونغ شنغهاي ، صندوق البحوث متعددة التخصصات في مستشفى الشعب التاسع في شنغهاي، كلية الطب بجامعة شنغهاي جياوتونغ [JYJC201902]. و ل. ج. هو باحث في برنامج تنمية الشباب المتميز للمواهب الطبية للشباب، وبرنامج شنغهاي "النجوم الصاعدة للمواهب الطبية" لتنمية الشباب، ومشروع "تشن شينغ" من جامعة جياوتونغ في شنغهاي.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
4% Paraformaldehyde solution | Sangon biotech Co., Ltd. | E672002 | |
Acetone | Shanghai Experimental Reagent Co., Ltd. | 80000360 | |
Alizarin | Sigma-Aldrich | A5533 | |
Ammonia solution | Shanghai Experimental Reagent Co., Ltd. | ||
Calcein | Sigma-Aldrich | C0875 | |
Ctsk-Cre mice | a gift from S. Kato, University of Tokyo, Tokyo, Japan | ||
DDSA | Electron Microscopy Sciences | 13710 | |
DeCa RapidlyDecalcifier | Pro-Cure | DX1100 | |
DMP-30 | Electron Microscopy Sciences | 13600 | |
EDTA | Shanghai Experimental Reagent Co., Ltd. | 60-00-4 | |
EMBED 812 RESIN | Electron Microscopy Sciences | 14900 | |
fluorescence microscope | Olympus | IX73 | |
Hematoxylin solution | Beyotime Biotechanology | C0107 | |
Micro-CT | Scanco Medical AG | μCT 80 | |
NaHCO3 | Shanghai Experimental Reagent Co., Ltd. | 10018918 | |
Neutral balsam | Sangon biotech Co., Ltd. | E675007 | |
NMA | Electron Microscopy Sciences | 19000 | |
Paraffin | Sangon biotech Co., Ltd. | A601889 | |
rotary microtome | Leica | RM2265 | |
Stat3fl/fl mice | GemPharmatech Co., Ltd | D000527 | |
TRAP staining kit | Sigma-Aldrich | 387A | |
xylene | Shanghai Experimental Reagent Co., Ltd. | 1330-20-7 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved