Bewertung der trabekulären Knochenmikroarchitektur in einem Osteoporose-Mausmodell

Zusammenfassung

Dieses Protokoll stellt eine kostengünstige und effiziente Methode zur quantitativen Bewertung der Knochenmikroarchitektur in einem Mausmodell der Osteoporose dar, indem Hämatoxylin-Eosin (HE)-Färbung und Mikro-Computertomographie (Mikro-CT) kombiniert werden.

Zusammenfassung

Die Knochenmikrostruktur bezieht sich auf die Anordnung und Qualität des Knochengewebes auf mikroskopischer Ebene. Das Verständnis der Knochenmikrostruktur des Skeletts ist entscheidend, um Einblicke in die Pathophysiologie der Osteoporose zu gewinnen und ihre Behandlung zu verbessern. Die Handhabung von Knochenproben kann jedoch aufgrund ihrer harten und dichten Eigenschaften komplex sein. Zweitens erschwert spezialisierte Software die Bildverarbeitung und -analyse. In diesem Protokoll stellen wir eine kostengünstige und einfach zu handhabende Lösung für die trabekuläre Knochenmikrostrukturanalyse vor. Detaillierte Schritte und Vorsichtsmaßnahmen werden bereitgestellt. Mikro-CT ist ein zerstörungsfreies dreidimensionales (3D) Bildgebungsverfahren, das hochauflösende Bilder der trabekulären Knochenstruktur liefert. Sie ermöglicht die objektive und quantitative Bewertung der Knochenqualität, weshalb sie weithin als Goldstandardmethode zur Beurteilung der Knochenqualität gilt. Die Histomorphometrie bleibt jedoch unverzichtbar, da sie entscheidende Parameter auf zellulärer Ebene liefert und die Lücke zwischen zweidimensionalen (2D) und 3D-Beurteilungen von Knochenproben schließt. Was die histologischen Techniken betrifft, so haben wir uns dafür entschieden, das Knochengewebe zu entkalken und dann eine traditionelle Paraffineinbettung durchzuführen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination dieser beiden Methoden umfassendere und genauere Informationen über die Knochenmikrostruktur liefern kann.

Einleitung

Osteoporose ist eine weit verbreitete metabolische Knochenerkrankung, insbesondere bei älteren Menschen, und geht mit einem erhöhten Risiko für Fragilitätsfrakturen einher. Da Osteoporose in China immer häufiger vorkommt¹, wird es eine wachsende Nachfrage nach der Untersuchung der Knochenstrukturen von Kleintieren geben ^2,3. Die bisherigen Methoden zur Messung des Knochenschwunds beruhen auf den Ergebnissen der zweidimensionalen Dual-Energy-Röntgenabsorptiometrie. Dies erfasst jedoch nicht die Veränderungen in der architektonischen Mikrostruktur des Trabekelknochens, die ein Schlüsselfa....

Protokoll

Das Tierprotokoll wurde von der Tierethikkommission der Chengdu University of Traditional Chinese Medicine genehmigt (Datensatznummer: 2020-34). Weibliche C57BL/6J-Mäuse (12 Wochen alt, n = 14) wurden nach dem Zufallsprinzip in zwei Gruppen eingeteilt, eine scheinoperierte Gruppe (Sham-Gruppe, n = 7) und eine Modellgruppe (OVX-Gruppe, n = 7). Die Tiere wurden von einem kommerziellen Lieferanten gekauft (siehe Materialtabelle). Alle Mäuse wurden in Einzelkäfigen bei 22-26 °C und 45%-55% Luftfeuchtigkeit gehalten, durften sich 1 Woche lang an ihre neue Umgebung anpassen und hatten freien Zugang zu Wasser und Futter. Alle tierexperimentellen Studien wurd....

Diskussion

Osteoporose kann zu häufigen Frakturen führen, die kostspielig sind, Schmerzen, Behinderungen oder sogar den Tod verursachen und die Lebensqualität der Patienten ernsthaft beeinträchtigen^{können 20}. Im Laufe der Jahre hat sich das Modell der Ovariektomie als eine der Standardmethoden zur Untersuchung von Osteoporose²¹ durchgesetzt. Das häufigste präklinische Tiermodell für Osteoporose ist die ovariektomierte (OVX) Ratte. Trotzdem wurde der Großteil der Forschung zu .......

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
4% Paraformaldehyde	Biosharp	BL539A
Adobe Photoshop	Adobe Inc.
Ammonia Solution	Chengdu Kolon Chemical Co., Ltd	2021070101
Analyze 12.0	AnalyzeDirect, Inc
Anatomical Forceps	Jinzhong surgical instrument Co., Ltd	J3C030
Anhydrous Ethanol	Chengdu Kolon Chemical Co., Ltd	2022070501
Automatic Dyeing Machine	Thermo scientific	Varistain™ Gemini ES
Bone Microarchitecture Analysis Add-on	AnalyzeDirect, Inc
C57BL/6J mice	SPF (Beijing) Biotechnology Co., Ltd.
Carrier Slides	Nantong Mei Wei De Experimental Equipment Co., Ltd	220518001
Coverslips	Nantong Mei Wei De Experimental Equipment Co.	220518001
Decalcification Solution	Wuhan Xavier Biotechnology Co., Ltd	CR2203047
Delicate Scissors	Jinzhong surgical instrument Co., Ltd	ZJA010
Embedding box marking machine	Thermo scientific	PrintMate AS
Embedding Machine	Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd	JB-P5
Fiji: ImageJ	National Institutes of Health, USA
Film Sealer	Thermo scientific	Autostainer 360
Freezing Table	Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd	JB-L5
H&E Staining Kit	Leagene	DH0020
Hydrochloric Acid Solution	Sichuan Xilong Science Co., Ltd	210608
ImageJ2 Plugin		BoneJ 7.0.16
Medical Gauze	Shandong Ang Yang Medical Technology Co.
Mersilk 3-0 Silk Braided Non-Absorbable Sutures	Ethicon, Inc.	SA84G
Needle Holder	Jinzhong surgical instrument Co., Ltd	J32010
Neutral Balsam	Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd	10004160
Oven	Shanghai Yiheng Scientific Instruments Co., Ltd	DHG-9240A
PANNORAMIC Digital Slide Scanners	3DHISTECH Ltd.	PANNORAMIC DESK/MIDI/250/1000
PBS buffer	Biosharp	G4202
Povidone-iodine solution 5%	Chengdu Yongan Pharmaceutical Co., Ltd
Quantum GX2 microCT Imaging System	PerkinElmer, Inc.
Rotary Microtome	Thermo scientific	HM325
Scalpel	Quanzhou Excellence Medical Co., Ltd	20170022
Scan & Browse Software	3DHISTECH Ltd.	CaseViewer2.4
Single-Use Sterile Rubber Surgical Gloves	Guangdong Huitong Latex Products Group Co., Ltd	22B141EO
Sodium Chloride Solution 0.9%	Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd
Sterile Hypodermic Syringes for Single Use	Shandong Weigao Group Medical Polymer Products  Co., Ltd
Sterile Medical Suture Needles	Shanghai Pudong Jinhuan Medical Products Co., Ltd.	PW8068
Tissue Processor	Thermo scientific	STP420 ES
Tissue Spreading and Baking Machine	Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd	JK-6
Tribromoethanol	Nanjing Aibei Biotechnology Co., Ltd	M2920
Wax Trimmer	Wuhan Junjie Electronics Co., Ltd	JXL-818
Xylene	Chengdu Kolon Chemical Co., Ltd	2022051901