A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
* These authors contributed equally
تقدم مقالة المنهجية هذه بروتوكول قياس كمي بمساعدة البرمجيات لقياس سمك العظام تحت الغضروف النسيجي في مفاصل الركبة الفئرانية المصابة بالتهاب المفاصل العظمي الفئراني ومفاصل الركبة الطبيعية كضوابط. هذا البروتوكول حساس للغاية للسماكة الدقيقة وهو مناسب للكشف المبكر عن تغيرات العظام تحت الغضروف العظمية المبكرة.
سماكة العظام تحت الغضروف والتصلب هي السمات المميزة الرئيسية لهشاشة العظام (OA) ، سواء في النماذج الحيوانية أو في البشر. حاليا ، يتم تحديد شدة سماكة العظام تحت الغضروف النسيجي في الغالب من خلال أنظمة التصنيف شبه الكمي القائمة على التقدير البصري. تقدم هذه المقالة بروتوكولا قابلا للتكرار وسهل التنفيذ لقياس سمك العظام تحت الغضروف الكمي كميا في نموذج فأر من OA الركبة الناجم عن زعزعة استقرار الغضروف المفصلي الإنسي (DMM). استخدم هذا البروتوكول برنامج ImageJ لقياس سمك العظام تحت الغضروف على الصور النسيجية بعد تحديد منطقة ذات أهمية في اللقمة الفخذية الإنسية وهضبة الظنبوب الطبية حيث يحدث سماكة العظام تحت الغضروف عادة في OA الركبة الناجم عن DMM. تم استخدام الصور النسيجية من مفاصل الركبة مع إجراء صوري كضوابط. وأشار التحليل الإحصائي إلى أن نظام قياس العظام الكمي تحت الغضروف الذي تم تطويره حديثا كان قابلا للتكرار بدرجة كبيرة مع وجود اختلافات منخفضة داخل المراقبين وفيما بينهم. تشير النتائج إلى أن البروتوكول الجديد أكثر حساسية لسماكة العظام تحت الغضروف الدقيقة أو الخفيفة من أنظمة التصنيف البصري المستخدمة على نطاق واسع. هذا البروتوكول مناسب للكشف عن كل من التغيرات المبكرة والمتقدمة في العظام تحت الغضروف ولتقييم فعالية علاجات OA في الجسم الحي بالتنسيق مع تصنيف غضروف OA.
هشاشة العظام (OA) ، التي تتميز شعاعيا بتضييق مساحة المفاصل بسبب فقدان الغضروف المفصلي ، والخلايا العظمية ، وتصلب العظام تحت الغضروف (SCB) ، هي الشكل الأكثر شيوعا لالتهاب المفاصل 1,2. على الرغم من أن دور العظام المحيطة بالمفصل في مسببات OA غير مفهوم تماما ، إلا أن تكوين الخلايا العظمية والتصلب SCB يعتقد عموما أنهما نتائج لعملية المرض وليس العوامل المسببة ، ولكن التغييرات في بنية / شكل العظام حول المفصل والبيولوجيا قد تسهم في تطور وتطور OA3,4 . يعد تطوير نظام دقيق وسهل التنفيذ لتصنيف الزراعة العضوية ، بما في ذلك قياس SCB ، أمرا بالغ الأهمية للدراسات المقارنة بين مختبرات الأبحاث وفي تقييم فعالية العوامل العلاجية المصممة لمنع أو تخفيف تطور OA.
تم بناء SCB مع صفيحة عظمية رقيقة تشبه القبة وطبقة أساسية من العظام التربيقية. صفيحة SCB هي الصفيحة القشرية ، التي تقع بالتوازي مع الغضروف المتكلس وتحته مباشرة. تخترق الفروع الصغيرة من الأوعية الشريانية والوريدية ، وكذلك الأعصاب ، القنوات الموجودة في صفيحة SCB ، وتتواصل بين الغضروف المتكلس والعظم التربيقي. يحتوي العظم التربيقي تحت الغضروف على أوعية دموية وأعصاب حسية ونخاع عظمي وهو أكثر مسامية ونشاطا استقلابيا من لوحة SCB. لذلك ، يمارس SCB وظائف امتصاص الصدمات والداعمة وهو مهم أيضا لإمدادات المغذيات الغضروفية والتمثيل الغذائي في المفاصل الطبيعية5،6،7،8.
سماكة SCB (في علم الأنسجة) والتصلب (في التصوير الشعاعي) هي السمات المميزة الرئيسية للزراعة العضوية ومجالات البحث الرئيسية في الفيزيولوجيا المرضية OA. يعد قياس سماكة SCB مكونا مهما في التقييمات النسيجية لشدة OA. وقد أدى التصوير الشعاعي المجهري الرقمي الذي تم الإبلاغ عنه سابقا لقياس الكثافة المعدنية للقوارض SCB9 وكذلك التصوير المقطعي المحوسب الدقيق (micro-CT) القائم على قياس SCB الكمي في نماذج القوارض من OA10,11,12,13 إلى تحسين فهمنا لبنية SCB ودور تغيرات SCB في الفيزيولوجيا المرضية ل OA. كما تم تحديد مساحة SCB وسمكها كميا باستخدام شرائح نسيجية باستخدام نظام كمبيوتر متطور مع برنامج محدد ومكلف لقياس الأنسجة العظمية14. ومع ذلك، فإن أنظمة تصنيف النفاذ المفتوح شبه الكمي القائمة على التقدير البصري، بما في ذلك تصنيف سماكة SCB، تستخدم على نطاق أوسع من التصوير المقطعي المحوسب الجزئي في الوقت الحالي لأن أنظمة الدرجات سهلة الاستخدام، خاصة لفحص العديد من الصور النسيجية. ومع ذلك ، فإن معظم أنظمة تصنيف OA الحالية تركز بشكل أساسي على تغيرات الغضاريف15،16،17. طريقة تصنيف سمك SCB العظمية المستخدمة على نطاق واسع والتي تصنف سماكة SCB على أنها خفيفة ومعتدلة وشديدة هي طريقة ذاتية إلى حد كبير ، ولم يتم التحقق من موثوقيتها بالكامل15. بروتوكول قياس سمك SCB الموثوق به وسهل التنفيذ خطوة بخطوة إما غير مطور بالكامل أو غير موحد.
هدفت هذه الدراسة إلى تطوير بروتوكول قابل للتكرار وحساس وسهل التنفيذ لقياس سمك SCB كميا في نموذج الماوس من الزراعة العضوية (OA). أظهرت اختبارات القياس الصارمة والتحليل الإحصائي أن بروتوكول القياس الكمي المدعوم ببرنامج ImageJ هذا يمكن أن يحدد سمك SCB في كل من مفاصل الركبة العادية والتهاب المفاصل العظمي. البروتوكول الذي تم تطويره حديثا قابل للتكرار وأكثر حساسية لتغيرات SCB الخفيفة من أنظمة التصنيف المرئي المستخدمة على نطاق واسع. يمكن استخدامه للكشف المبكر عن تغيرات SCB العظمية المفصلية وتقييم فعالية علاجات OA في الجسم الحي بالتنسيق مع تصنيف غضروف OA.
تمت الموافقة على جميع الإجراءات الحيوانية المدرجة في هذا البروتوكول من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام الحيوانات (IACUC) في المركز الطبي بجامعة كانساس ، وفقا لجميع القوانين واللوائح الفيدرالية والولائية.
1. إنشاء OA الركبة في الفئران
2. إعداد أقسام الأنسجة والصور النسيجية
3. القياس الكمي للعظم تحت الغضروفي العظمي مع برنامج ImageJ
4. الإحصائيات
مقارنة قابلية التكرار بين تقدير التقدير البصري والقياس الكمي بمساعدة ImageJ:
تم تسجيل سمك SCB في 48 منطقة ذات أهمية (ROI) (24 MFC و 24 MTP) ، تم تعريفه من قسم منتصف كل ركبة من 24 ركبة / من قبل ثلاثة أفراد مستقلين باستخدام مخطط التسجيل البصري الحالي 0-3 كما هو موضح في الأدبيات 15,23<...
يعد قياس سماكة SCB مكونا مهما في التقييمات النسيجية لشدة OA. تركز معظم أنظمة تصنيف OA الحالية بشكل أساسي على تغيرات الغضاريف15،16،17. طريقة تصنيف سمك SCB العظمية الفئرانية المستخدمة على نطاق واسع والتي تصنف سماكة SCB على أنها خفيفة ومعتدلة وشديدة ...
يعلن المؤلفون عدم وجود تضارب تنافسي في المصالح.
تم دعم هذا العمل من قبل المعهد الوطني لالتهاب المفاصل والأمراض العضلية الهيكلية والجلدية التابعة للمعاهد الوطنية للصحة (NIH) تحت رقم الجائزة R01 AR059088 ، ووزارة الدفاع (DoD) تحت رقم جائزة البحث W81XWH-12-1-0304 ، ومنحة ماري وبول هارينغتون للأستاذية المتميزة.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Safranin-O | Sigma-Aldrich | S8884 | |
Fast green | Sigma-Aldrich | F7252 | |
Hematoxylin | Sigma-Aldrich | GHS216 | |
Eosin | Sigma-Aldrich | E4382 | |
illustrator | Adobe | Not applicable |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionExplore More Articles
This article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved