إصابة الرباط الصليبي الأمامي الناجم عن الانضغاط (ACL) غير الغازية والتصوير في الجسم الحي لنشاط الأنزيم البروتيني في الفئران

Summary

تعد إصابة الرباط الصليبي الأمامي غير الغازية طريقة موثوقة وذات صلة سريريا لبدء هشاشة العظام بعد الصدمة (PTOA) في الفئران. تسمح طريقة الإصابة هذه أيضا بالقياس الكمي في الجسم الحي لنشاط الأنزيم البروتيني في المفصل في نقاط زمنية مبكرة بعد الإصابة باستخدام مجسات الأشعة تحت الحمراء القريبة القابلة للتنشيط بالبروتياز وتصوير انعكاس التألق.

Abstract

عادة ما تؤدي إصابات المفاصل الرضحية مثل تمزق الرباط الصليبي الأمامي (ACL) أو تمزق الغضروف المفصلي إلى هشاشة العظام بعد الصدمة (PTOA) في غضون 10-20 سنة بعد الإصابة. يعد فهم العمليات البيولوجية المبكرة التي بدأتها إصابات المفاصل (على سبيل المثال ، الالتهاب ، والبروتينات المعدنية المصفوفة (MMPs) ، وبروتياز الكاثيبسين ، وارتشاف العظام) أمرا بالغ الأهمية لفهم مسببات PTOA. ومع ذلك ، هناك خيارات قليلة لقياس هذه العمليات البيولوجية في الجسم الحي ، وقد يتم الخلط بين الاستجابات البيولوجية المبكرة إذا تم استخدام التقنيات الجراحية الغازية أو الحقن لبدء الزراعة العضوية. في دراساتنا ل PTOA، استخدمنا مجسات قابلة للتنشيط للبروتياز بالقرب من الأشعة تحت الحمراء المتاحة تجاريا جنبا إلى جنب مع تصوير انعكاس التألق (FRI) لتحديد نشاط الأنزيم البروتيني في الجسم الحي بعد إصابة الرباط الصليبي الأمامي غير الغازية الناجمة عن الضغط في الفئران. تلخص طريقة إصابة الرباط الصليبي الأمامي غير الغازية هذه عن كثب حالات الإصابة ذات الصلة سريريا وهي معقمة تماما لأنها لا تنطوي على تعطيل الجلد أو كبسولة المفصل. يسمح لنا الجمع بين هذه الإصابات وطرق التصوير بدراسة المسار الزمني لنشاط الأنزيم البروتيني في نقاط زمنية متعددة بعد إصابة المفصل الرضحية.

Introduction

هشاشة العظام هي مشكلة صحية منتشرة تؤثر على ملايين الأشخاص في الولايات المتحدة¹. هشاشة العظام بعد الصدمة (PTOA) هي مجموعة فرعية من هشاشة العظام التي تبدأ بإصابة مشتركة مثل تمزق الرباط الصليبي الأمامي (ACL) أو إصابة الغضروف المفصلي أو الكسر داخل المفصل². تبلغ نسبة مرضى هشاشة العظام الذين تظهر عليهم الأعراض والتي يمكن تصنيفها على أنها PTOA 12٪ على الأقل ³ ، وتؤثر هذه المسببات عادة على السكان الأصغر سنا من OA⁴ مجهول السبب. تعد نماذج الفئران من الزراعة العضوية أدوات حاسمة للتحقيق في مسببات الأمراض وعلاجات الزراعة العضوية المحتملة في جدول زمني أقصر بكثير (4-12 أسبوعا في نماذج الف....

Protocol

تمت الموافقة على جميع الإجراءات الموضحة من قبل اللجنة المؤسسية لرعاية واستخدام في جامعة كاليفورنيا ديفيس. تم استخدام ذكور الفئران C57BL / 6J البالغة من العمر 3 أشهر في الدراسة الحالية.

1. إصابة الرباط الصليبي الأمامي غير الغازية

ملاحظة: إصابة الرباط الصليبي الأمامي الناتجة عن حمل ضغط مطبق خارجيا هي طريقة بسيطة وقابلة للتكرار تلخص عن كثب حالات إصابة الرباط الصليبي الأمامي لدى البشر. تمت كتابة هذا البروتوكول لأداة إطار تحميل متاحة تجاريا (انظر جدول المواد) ، ولكن يمكن تكييفها لأنظمة مماثلة.

1. افتح البرنامج المتوافق مع أداة إطار التحميل (انظر جدول المواد) وح....

النتائج

بعد تطبيق قوة ضغط واحدة (1 مم / ثانية حتى الإصابة) على أسفل الساقين لذكور الفئران C57BL / 6J البالغة من العمر 3 أشهر ، تم إحداث إصابة الرباط الصليبي الأمامي باستمرار في جميع الفئران. كان متوسط قوة الضغط عند إصابة الركبة حوالي 10 نيوتن (الشكل 1).

أظهر تحليل FRI نشاطا أكبر.......

Discussion

أنشأ هذا البروتوكول ووصف بدقة طريقة غير جراحية قابلة للتكرار لإحداث إصابة الرباط الصليبي الأمامي في الفئران^{20،21،24،33}. يمكن إجراء طريقة الإصابة البسيطة والفعالة هذه في بضع دقائق فقط ، مما يسهل إجراء دراسات عالية الإنتاج.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
10x Phosphate-Buffered Saline	Tissue Protech	PBS01-32R	or equivalent
Air Anesthetia System			Isoflurane vaporizor with induction chamber and nose cone
Buprenorphine			Analgesic post-injury
Depilatory Cream	Veet	B001KYPZ4G	or equivalent
Fixtures			Custom-made knee fixture, ankle fixture, and platform
IVIS Spectrum	Perkin Elmer	124262	Can also use comparable optical imaging system
Kimwipes	Kimberly-Clark Corporation	06-666	or equivalent
Living Image software	Perkin Elmer
Materials testing systems	TA Instruments		Electroforce 3200 or equivalent
ProSense680	Perkin Elmer	NEV10003	Can also use other probes such as OsteoSense, MMPSense, Cat K, AngioSense, etc.
Sterile Syringe with Needle	Spectrum Chemical Mfg. Corp.	550-82231-CS	Covidien 1 mL TB Syringe with 28 G x 1/2 in. Needle, Sterile or equivalent
Uniaxial load cell	TA Instruments		20 N capacity
Vortex-Genie 2	Scientific Industries, Inc.	SI-0236	or equivalent
WinTest software	TA Instruments		compatible with Electroforce 3200