Wir möchten sowohl Mission Connect und der Gillson-Longenbaugh Stiftung für die Bereitstellung der Mittel für dieses Projekt bedanken. Wir möchten auch Dr. Catherine Ambrose für ihre kritische Beratung bedanken und die Verwendung von ihr DXA Geräte. Schließlich möchten wir Dr. Kaori Ono, Department für Integrative Biologie und Pharmakologie, für ihre Anregungen danken DXA Oberschenkelknochens Analyse.

1. Maus Rückenmark durchtrennt Modell <ol><li> Erwachsene, männlich, C57BL6 Mäusen (ca. 20-25 g) werden betäubt mit einer Kombination von Ketamin (200 mg / kg) und Xylazin (10 mg / kg). Alle chirurgischen Eingriffe sind in einem institutionellen, IACUC genehmigten OP unter sterilen Bedingungen durchgeführt. </li><li> Einmal tief narkotisiert, ist das Fell des Rückens getrimmt mit elektrischen Haarschneidemaschinen. Die rasierten Rücken wird zuerst geschrubbt mit einer Jod-Lösung von 70% Ethanol gefolgt. </li><li> Vor der ersten Einschnitt ist der Bereich des Rückens zu eingeschnitten werden zunächst mit einem Lokalanästhetikum (Marcain) in einer Konzentration von (0,25%, &lt;1ml/kg) infiltriert, um postoperative Schmerzen zu minimieren. </li><li> Mit einer kleinen Schere, eine kleine Öffnung in die Haut rund um den L2-Bereich gemacht. Diese Öffnung ist mit dem gleichen Satz von Schere erweitert, die sich in Längsrichtung auf die T2-Bereich. Die Ränder der Haut sind dann auseinander über die Verwendung von Bulldogklemmen statt. </li><li> Micro-Scheren werden dann verwendet,klare Muskelgewebe aus dem dorsalen Lamina bei Brust-Stufe 8 (T8). T8 identifiziert als in Kuh-und Wrathall (1998) 10 beschrieben werden. Kurz gesagt, kann T13 durch seine dorsal Dornfortsatz identifiziert werden. Mit einem Paar # 5 Dumont Pinzetten, kann die letzte Rippe palpiert / identifiziert werden und zurück zu T8 gezählt. Einmal gelöscht, Knochen Rongeure werden verwendet, um eine dorsale Laminektomie bei T8 durchzuführen. </li><li> Vollständige Spinal Durchtrennung Läsion: Sobald das Rückenmark bei T8 ausgesetzt, eine zusätzliche Reihe von sterilisierten Micro-Scheren werden verwendet, um das Rückenmark in der Ebene senkrecht zur Längsachse des Kabels sever unter einem Operationsmikroskop. Wir verwenden # 5 Dumont Pinzette vorsichtig aus dem einen Pol des Rückenmarks, die Vollständigkeit der Läsion zu bestätigen. </li><li> Nach Durchtrennung der Wirbelsäule, ein kleines Stück sterile Gelschaum in steriler Kochsalzlösung getränkt (0,9%) wird vorsichtig in die Läsion Hohlraum zur Blutstillung zu fördern platziert. </li><li> Ein zusätzliches Stück Gelschaum wird dann über die exponierte Spin platziertal Kabel. Die Haut wird dann mit einer sterilen, Edelstahl-chirurgische Klammern geschlossen. Themen werden dann in ihre Käfige zurück, platziert auf einem Papiertuch, um eine Aspiration von Einstreu zu verhindern und wärmte mit einem Heizkissen für einen Zeitraum von ca. 12 Stunden. Themen sind auch mit Hydrogel-Packs (ClearH2O) und Futtertabletten auf dem Boden ihrer Käfige in der frühen Wiederherstellung zur Verfügung gestellt. Verletzte Personen sind in der Lage, den Zugang Essen / Wasser in ihre Käfige einmal aus der Narkose erholt. </li><li> Alle verletzten Personen erhalten zweimal täglich manuelle Blase Evakuierungen (bei ca. 12 Stunden) unter Verwendung einer Modifikation des manuellen Verfahrens von Crede für die Dauer der Studie (40 Tage). </li><li> Verletzte Mäuse auch mit zweimal täglich intraperitoneale Injektionen von 0,9% iger Kochsalzlösung für drei Tage (0,5 cc) bereitgestellt, um zu halten Feuchtigkeit, und zweimal tägliche Injektionen von dem Opiat Buprenorphin (0,05 mg / kg) zur Kontrolle postoperativer Schmerzen für einen Zeitraum von 5 Tage. Wenn Tiere zeigen Anzeichen of Schmerzen nach der ersten 5 Tage Zeit, sie würden zusätzliche Buprenorphin (0,05 mg / kg) täglich zu empfangen, bis Anzeichen von Schmerzen (eingeschränkter Mobilität, gebeugt Statur, das Versagen der Bräutigam, Stimmgebung bei der Handhabung) gelöst sind. </li></ol> 2. Longitudinal Beurteilung der Knochendichte mit dem IVIS Lumina XR auf der gleichen Kohorte von spinal-durchtrennt Mäusen <ol><li> Beginnend am Tag 10 post-SCI-und Weiterbildung in Intervallen von 10 Tagen bis zum Tag 40, untersuchten wir rechts und links Oberschenkel-und Schienbein in lebenden, narkotisierten Patienten (Durchtrennung SCI und unverletzt Alter passenden Kontrollen). </li><li> Am Tag des Scannens, wurden die Probanden in ihre Käfige aus der Institution Vivarium Bereich in den Raum, in dem die Caliper IVIS Lumina XR untergebracht übertragen. Alle Fächer werden dann narkotisiert mit dem gleichen Ketamin / Xylazin Cocktail zuvor bei der Lieferung von SCI verwendet. Dieser Cocktail garantiert einen Zustand der Betäubung für einen Zeitraum von 1 bis 1,5 Stunden; ausreichend für die Dauer der scannIng. Verfahren. </li><li> Die Ermittler initialisiert die Lumina XR-Gerät und ermöglicht die interne Kamera auf Betriebstemperatur (-90 ° C) (~ 10 Minuten) zu erreichen. </li><li> Einmal betäubt, ist das Thema (Durchtrennung oder Kontrolle) vorsichtig auf das Tier-Plattform innerhalb der Lumina XR platziert. Ein hoher Vergrößerung Objektiv ist in das Gerät eingeführt, um den Fokus auf beiden Femur-und Tibia-Regionen (Sehfeld 2.4X2.4cm mit hoher Vergrößerung Objektiv) zu ermöglichen. Wenn das Motiv nicht ordnungsgemäß außerhalb des Sichtfeldes positioniert ist, wird die Tür geöffnet und das Thema neu positioniert, bis die linke oder rechte Hinterbein zentriert ist (siehe Abbildung 2a für die richtige Platzierung der hinteren Gliedmaßen). </li><li> Einmal richtig positioniert ist, kann die X-ray-Funktion ausgeführt werden. Treffen Sie eine Auswahl aus der Energie der Dropdown-Liste für Tiere (Living unterliegen, 35 Kv 100uA, gefiltert X-Rays) </li><li> Sobald das Tier in der richtigen Position, aktivieren Sie die X-ray-Funktion von Check-Kennzeichnung X-Ray in denBedienfeld. Erwerben Sie die X-ray image. Stellen Sie sicher, dass die gesamte Ober-und Unterschenkels sichtbar sind (siehe Abbildung 2b). Raw-Bilddaten automatisch auf der Festplatte gespeichert. Vertreter. TIFF-Dateien werden ebenfalls gespeichert. Die Maus wird dann zu seiner eigenen Käfig zurück und durfte unter Prüfarztobservation erholen. Der Prozess wird dann mit dem nächsten Mausklick wiederholt. Hinweis: The Living Image Software zeigt verwandelt Röntgenbilder standardmäßig. Um rohe Röntgenbilder, entfernen Sie das Häkchen neben dem X-Ray Absorption in den Korrekturen / Filtering Tools. Wenn der X-ray-Daten für die Absorption wurde korrigiert, können Sie relativ Knochendichte durch den Vergleich der Signalintensitäten der Messung ROIs auszuwerten. Die ROI-Intensität mit zunehmender Gewebedichte. </li></ol> 3. Bildanalyse von IVIS X-ray-Scans <ol><li> Öffnen Sie die Software durch Doppelklick auf das Lebende Abbild Icon. </li><li> Laden Sie ein X-ray Bild, indem Sie die <strong&gt; Schaltfläche Durchsuchen. In dem Dialogfeld, das angezeigt wird, wählen Sie den Ordner von Interesse und klicken Sie auf OK. The Living Bild-Browser zeigt die ausgewählten Daten zusammen mit der Benutzer-ID, Label-Information, und die Kamera Informationen zur Konfiguration. Zum Öffnen von Daten, führen Sie einen der folgenden Schritte aus: Doppelklicken Sie auf die Datenreihe, mit der rechten Maustaste auf die Daten ein und wählen Sie laden im Kontextmenü auf, wählen die Datenzeile und klicken Sie auf Laden, oder doppelklicken Sie auf das Bild. Die Bild-und Werkzeug-Palette angezeigt werden. Offene Daten sind in grün im Browser hervorgehoben. </li><li> Klicken Sie auf ROI-Tools in der Tool-Palette. In der ROI-Tools, wählen Measurement ROI aus der Dropdown-Liste. So laden Sie die 3 ROI ist in diesem Experiment verwendet, klicken Sie auf das quadratische Symbol und laden 3 Quadraten. </li><li> Mit einem Lineal, messen Sie die Länge des Oberschenkelknochens. Passen Sie die Länge von zwei der Quadrate zu 1 / 8 th der gesamten Femurlänge werden. Passen Sie die Breite der beiden Quadrate werden die insgesamt Femurlänge 1/24th. Mit Ihrer Lineal, messen 1 / 8 th der Abstand vom proximalen Ende des Oberschenkelknochens und verorten den Platz, so dass es innerhalb des Femur zentriert ist. Situate zweiten Platz, so dass es 1/4th der gesamten Femurlänge vom distalen Ende des Femurs (Abb. 3) liegt. Diese ROI können sowohl proximalen und distalen Femur Regionen zu messen. </li><li> Mit dem Lineal, messen Sie die Länge der Tibia. Passen Sie die Länge des dritten Platzes zu 1 / 8 th der gesamten Tibia-Länge sein. Passen Sie die Breite um 1 / 30 th der gesamten Tibia-Länge. Situate dem Platz so, dass zentriert ist und 1 / 8 th der gesamten Länge des Schienbeins Abstand vom proximalen Ende des Schienbeins (siehe Abbildung 3). </li><li> Klicken Sie auf den Messen Symbol (ein Bleistift und Lineal). Der ROI Intensitätsmessungen erscheinen im Röntgenbild und die ROI-Messungen Tabelle erscheint. Export dieser Tabelle to die gewünschte Position als. csv-Datei. Damit können Sie die Tabelle mit Excel zu öffnen. </li><li> Wiederholen Sie dies mit all Ihren gespeicherten Bilder. </li><li> Konsolidieren Sie alle Ihre Daten auf einem Excel-Arbeitsblatt. Statistische Signifikanz wurde mittels Student t-Test entweder mit Microsoft Excel oder SigmaPlot 11,0-Software (Systat Software) bestimmt. </li></ol> 4. Post-mortem-Analyse der Knochendichte: <ol><li> Nach der Übernahme der endgültigen Längs-X-ray-Scan innerhalb der IVIS Lumina XR sind Mäuse anschließend tief narkotisiert mit Beuthanasia (75 mg Pentobarbital / kg). Sobald tiefe Narkose erreicht ist, werden die Mäuse transkardial mit vereisten kalten perfundierten Phosphat-gepufferte mit heparain (40 mg / Liter) Kochsalzlösung exsanguinate. </li><li> Sobald entblutet, Verbrauchssteuern sowohl Oberschenkel. Achten Sie besonders darauf, so viel Weichgewebe wie möglich zu entfernen, denn diese erwiesen hat Dichtemessungen 11 beeinflussen. Wickeln Sie den Oberschenkel mit Wasser getränkten Gaze und an einem-20C bis Sie bereit sind, diese zu analysieren sind. </li></ol> 5. DXA-Analyse mit einem Hologic QDR 4000 Knochen Densitometer <ol><li> Thaw Gaze getränkt Oberschenkel-und Transfer zum Knochen Densitometer suite. </li><li> Kalibrieren Sie das Gerät gemäß dem Protokoll des Herstellers; sicherzustellen, dass die BMC-und BMD-Werte innerhalb der zulässigen Grenzen liegen. </li><li> Legen Sie eine Messing Kollimator in der Maschine. Dies ermöglicht dem Benutzer, um die Größe und den Winkel der Röntgenstrahl Begrenzung auf ein bestimmtes Ziel zu konzentrieren. </li><li> Tauchen Sie die aufgetauten Femur in eine Petrischale mit Wasser (Kondylen auf der linken Seite, mit dem Femur parallel zum Bett), und positionieren Sie es nur um das Recht des Lasers gefüllt. </li><li> Geben Sie eine Biografie (einen aussagekräftigen Titel, die zur Kennzeichnung von Tieren Informationen, Behandlung, etc. gehören) für den Oberschenkelknochen Sie sind im Begriff, zu scannen. </li><li> Geben Sie Scan aus der Auswahl-Menü, und wählen Sie dann RegionA hallo-res. Geben Sie Ihre Scan-Parameter: Ein Scan-Bereich von 2 x 0,7489 Zoll, mit 0,01 Zoll Zeilenabstand und 0,00499 Zoll Punkt-Auflösung. Hinweis: Überwachen Sie den Scan, während es im Gange ist. Da die Röntgenstrahlung Rasterabtastungen der Probe, zu überwachen, um sicherzustellen, dass genügend Wasser in der Kammer vollständig zu bedecken den Knochen Probe. </li><li> Geben Sie Analyze unter den Analysis-Auswahl-Menü. Folgen Sie den Anweisungen, um das gesamte Femur als ROI zu markieren. Ein Bericht Seite kommen mit der berechneten BMC (Gramm) und BMD (g / cm 2). </li><li> Wiederholen Sie diese Schritte, um die verbleibenden Oberschenkel zu analysieren. </li><li> Konsolidieren Sie alle Ihre Daten auf einem Excel-Arbeitsblatt und statistische Analysen (t-Test). </li></ol> 6. Repräsentative Ergebnisse: Die relative Knochendichte Verlust von einer Maus Tibia und Femur nach Verletzungen des Rückenmarks, wenn auf naive Mäuse im Vergleich nachweisbar ist mit der obigen Methode. Es gibt einen nachweisbaren signifikanten Abnahme der Knochendichte nachnur 10 Tage (12%, p &lt;0,0005), mit bis zu 15% Knochendichte Verlust auf 40 Tage (p &lt;0,0005, Abbildung 4). Knochendichte Verlust in den Oberschenkelknochen wurde bei 40 Tagen nach der Verletzung (7% sinken, p &lt;0,05, Abb. 5) beobachtet. Diese Ergebnisse liefern Beweise für die Verwendung von nicht-invasiven Röntgen-Bildgebung für die Längs-Beobachtung der Knochendichte zu ändern, nachdem Rückenmarksverletzungen. Um einen Vergleich der Wirksamkeit dieser Methode auf, was derzeit verfügbar; analysierten wir die ausgeschnittenen Oberschenkelknochen von diesen Mäusen 40 Tage nach der Verletzung mit DXA Bildgebung. Eine Darstellung der Datenausgabe kann in Abbildung 6 zu sehen. Wir fanden, dass es einen signifikanten Verlust an Knochendichte in der SCI-Mäuse im Vergleich zu naiv (12% sinken, p &lt;0,05, Abb. 7). Knochendichte nicht wesentlich geändert, aber einen ähnlichen Trend (Abbildung 8). Diese Ergebnisse sind vergleichbar mit denen in der Literatur gefunden; Picard et al beobachteten eine Rückgang von 13,5% (p &lt;0,001) in BMC, aber keine signifikanten decrLeichtigkeit in BMD (Picard 2008). <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig1.jpg" /> Abbildung 1. Experimental Timeline. <img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig2.jpg" /> Abbildung 2 Vertreter Ausrichtung des linken Hinterbein-Schenkel:. A) Foto und b) x-ray. <img alt="Abbildung 3" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig3.jpg" /> Abbildung 3. ROI Dimensionen und Orientierung innerhalb der Regionen des proximalen Femur und Tibia. <img alt="Abbildung 4" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig4.jpg" /> Abbildung 4. Knochendichte Verlust nach SCI in der proximalen Tibia 10, 20, 30 und 40 Tage nach der Verletzung (n = 5) im Vergleich zu gleichaltrigen Naiven (n = 5). Fehlerbalken stellen SEM, ** p &lt;0,005, *** p &lt;0,0005. <img alt="Abbildung 5" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig5.jpg" /> <strong&gt; Abbildung 5. Knochendichte Verlust nach SCI im proximalen Femur 10, 20, 30 und 40 Tage nach der Verletzung (n = 5) im Vergleich zu gleichaltrigen Naiven (n = 5). Fehlerbalken stellen SEM; * p &lt;0,05. <img alt="Abbildung 6" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig6.jpg" /> Abbildung 6. Knochendichte Verlust nach SCI im distalen Femur 10, 20, 30 und 40 Tage nach der Verletzung (n = 5) im Vergleich zu gleichaltrigen naiven Kontrollen (n = 5). Fehlerbalken stellen SEM; * p &lt;0,01 bis 0,05; ** p &lt;0,001-0,01; *** p &lt;0,0001 bis 0,001; **** p &lt;0,0001. <img alt="Abbildung 7" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig7.jpg" /> Abbildung 7. Representative Bild von DXA-Daten zeigen, BMC und BMD-Ausgang. <img alt="Abbildung 8" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig8.jpg" /> Abbildung 8. DXA Analyse der Knochendichte (Gramm) in den Oberschenkelknochen von SCI-Mäusen 40 Tage nach der Verletzung (n = 5) vs gleichaltrigen Naiven (n = 5).Fehlerbalken stellen SEM; * p &lt;0,05. <img alt="Abbildung 9" src="/files/ftp_upload/3246/3246fig9.jpg" /> Abbildung 9. DXA-Analyse der Knochendichte (mg / cm 2) in den Oberschenkelknochen von SCI-Mäusen 40 Tage nach der Verletzung (n = 5) vs gleichaltrigen Naiven (n = 5). Fehlerbalken stellen SEM; kein signifikanter Unterschied.

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Diese Studie stellt eine neuartige, nicht-invasive Methode zur Beurteilung der Dichte Veränderungen innerhalb der einzelnen Knochen (Schienbein und Oberschenkelknochen) in Längsrichtung, in einer einzigen Gruppe von Mäusen, mit dem Caliper IVIS Lumina XR Imaging-System. SCI produziert eine Abnahme der Knochendichte in beiden Oberschenkel-und Schienbein, wenn innerhalb einer einzigen Kohorte von spinal-durchtrennt Mäusen über einen 40 Tage-Test Zeitraum im Vergleich zu gleichaltrigen, unverletzt, Kontroll-Mäusen untersucht. Unsere Ergebnisse in den Oberschenkelknochen wurden bestätigt, post-mortem durch die Verwendung von DXA, was darauf hindeutet, dass die Anwendung des Instruments Caliper IVIS Lumina XR kann als ein sensibles Messinstrument dienen der langfristigen und progressive Wirkung der SCI auf Knochenverlust zu bewerten . Eine mögliche Nutzen für Forscher mit Hilfe dieses Systems ist die Fähigkeit, sich in Längsrichtung folgen der Entwicklung von pathologischen Veränderungen in der hinteren Extremität Knochen von Tieren nach SCI. Die Fähigkeit, eine einzige Kohorte über lange Zeiträume zu bewerten bietet strong Vorteile für die Ermittler in Bezug auf: 1) Kosten im Zusammenhang mit Tier kaufen und Langzeitpflege verbunden. Statt einer Studie erfordern eine große Anzahl von Tieren, die zu bestimmten Zeitpunkten geopfert werden, um zeitabhängige Veränderungen beurteilen müssen, können diese pathologischen Ergebnissen innerhalb der gleichen Kohorte über die gleiche Zeitspanne, 2) Variabilität befolgt werden: Neben Vergleich mit Kontrollgruppen, können die Ergebnisse innerhalb der einzelnen Kohorten von verletzten Personen generiert beurteilt und verglichen werden zwischen den Zeitpunkten für die gleiche Tiere über den Umfang der Studie; wieder, was sowohl intra-Variabilität der Tiere sowie die Notwendigkeit für größere Kohorten von Versuchspersonen. Während die Caliper IVIS Lumina XR hat uns wichtige Längs Informationen über die Entwicklung der SCI-induzierte Osteoporose, gibt es Einschränkungen, die berücksichtigt werden sollten: 1), während dieser Plattform hat uns erlaubt, hochauflösende X-ray dat erzeugena in das Hinterbein Knochen von Mäusen nach SCI, kann seinen Nutzen für kleine Nagetiere wie Mäuse beschränkt. Die maximale Höhe unterliegen innerhalb der Lumina XR erlaubt ist 2,8 cm. Alles, was über diese Höhe nicht erfolgreich abgebildet werden mit dem X-ray Komponente der Lumina XR. In unseren Händen hat dies unsere Fähigkeit, Ratten in der 200-250 Gramm Gewicht Studie ausgeschlossen. Zwar mag es möglich, Bild Ratten unter diesen Gewichtsbereich oder andere Nagetiere wie Hamster oder Rennmäuse, wird diese zusätzliche Prüfung durch das PI. 2) Gemeinsame Orientierung. Es ist wichtig, dass die Investigator sorgfältig arrangieren die Gliedmaßen in einer leicht reproduzierbaren Ausrichtung, erfolgreichen Vergleich zwischen Imaging-Sitzungen ermöglichen. Standardisierung von Gliedmaßen Platzierung wird es der Investigator die Generierung und Anwendung standardisierter ROI ist, die gespeichert und kann angewendet werden auf beide Fächer und Zeit. Insgesamt glauben wir, dass die IVIS Lumina XR eine hervorragende Plattform, mit der zu-Modell bietetdie Entwicklung von SCI-abhängigen Osteoporose bei Mäusen. Die Fähigkeit, Knochenschwund längs Studie innerhalb der gleichen Maus Kohorte wird es uns ermöglichen: 1) ein besseres Verständnis der zeitlichen Natur von Knochenschwund und Demineralisation nach SCI, 2) festzustellen, ob diese Veränderungen im Laufe der Zeit, 3 stabilisieren) zu erkunden, mit der Verfügbarkeit von sowohl transgenen und null Mauslinien, die Fähigkeit, die molekularen Mechanismen dieser pathologischen Veränderungen in einer reduktionistischen Weise, und 4) sehr wahrscheinlich der wichtigste Vorteil Studie beginnen, um neue Interventionen, die entweder verhindern, dass die Entwicklung von Osteoporose im Frühstadium testen von Verletzungen oder, umgekehrt solche Änderungen einmal Osteoporose bereits entwickelt hat. Schließlich ist die Lumina XR, neben der Bereitstellung ausgezeichneter X-ray Imaging Potenzial, können auch verwendet werden, um sowohl Biolumineszenz und Fluoreszenz-Signale in lebenden Tieren zu untersuchen. Man könnte sich leicht vorstellen, Einbeziehung der anderen Modalitäten innerhalb dieses Systems angeboten, bei einer mul Blickzahl von Faktoren, die Knochen Dynamik mechanistisch zu bestimmen folgenden SCI oder einer anderen Krankheit Prozess, führt zu Osteoporose.

<table border="1"><tbody><tr><th> Name des Reagenzes </th><th> Firma </th><th> Katalog-Nummer </th><th> Kommentare </th></tr><tr><td> Beuthanasia </td><td> Butler Schein Tiere Gesundheit </td><td> 001848 </td><td></td></tr><tr><td> Ketathesia (Ketamin Hydrochlorid) </td><td> Butler Schein Tiere Gesundheit </td><td> 023061 </td><td></td></tr><tr><td> Xylazin </td><td> Butler Schein Tiere Gesundheit </td><td> 037849 </td><td></td></tr><tr><td> Bupivacain </td><td> Butler Schein Tiere Gesundheit </td><td> 021801 </td><td></td></tr><tr><td> Gelfoam; 7MM </td><td> Fisher Scientific </td><td> NC0085178 </td><td> Zur Förderung der Hämostase während Chirurgie </td></tr><tr><td> IVIS Lumina XR </td><td> Caliper Life Sciences </td><td> 135400 </td><td></td></tr><tr><td> ZFOV, 2,5 cm Bereich der Blick Objektiv </td><td> Caliper Life Sciences </td><td> 127285 </td><td> Absolut notwendig zuerzeugen hohe Vergrößerung X-ray Bilder von Knochen Struktur </td></tr><tr><td> QDR Knochen Densitometer </td><td> Hologic </td><td></td><td> Modell verwendet nicht mehr in der Produktion </td></tr></tbody></table>

longitudinal evaluation of mouse hind limb bone loss after spinal cord injury using novel, in vivo, methodology

Rückenmarksverletzung (SCI) wird oft von Osteoporose in der sublesional Regionen des Beckens und der unteren Extremitäten begleitet, was zu einer höheren Frequenz von Knochenbrüchen 1. Da diese Frakturen oft in Regionen, die normale sensorische Funktion verloren haben, auftreten, ist der Patient ein größeres Risiko einer Fraktur-abhängigen Erkrankungen, einschließlich des Todes. SCI-Dämpfung in beiden Knochenmineraldichte (BMD, g / cm 2) und Knochenmineralgehalt (BMC, g) ist die mechanische Nichtnutzung 2, aberranten neuronalen Signalübertragung 3 und hormonelle Änderungen 4 zugeschrieben. Die Verwendung von Tiermodellen der SCI-induzierten Osteoporose kann wertvolle Informationen über die Mechanismen der Entstehung von Osteoporose folgenden SCI sowie eine Testumgebung für die Generierung von neuen Therapien 5-7 (überprüft und in 8). Mausmodelle von SCI sind von großem Interesse, da sie einen reduktionistischen Ansatz zu Mechanismus-ba erlaubensed Beurteilung durch den Einsatz von null und transgenen Mäusen. Während solche Modelle wichtige Daten überlassen haben, gibt es noch einen Bedarf für die minimal-invasive, sichere, reproduzierbare und quantifizierbare Methoden zur Ermittlung des Umfangs der Knochenverlust nach SCI, vor allem im Laufe der Zeit und innerhalb der gleichen Kohorte von Versuchstieren, die Diagnose zu verbessern , Behandlungsmethoden und / oder Prävention von SCI-induzierte Osteoporose. Eine ideale Methode zur Messung der Knochendichte bei Nagetieren erlauben würde mehrere, sequentielle (im Laufe der Zeit) Forderungen an Low-Level von Röntgenstrahlung. Diese Studie beschreibt die Verwendung von einem neuen Ganzen-Tier-Scanner, der IVIS Lumina XR (Caliper Instruments), die zur Niedrig-Energie-(1-3 milligray (mGy)) mit hoher Auflösung, hoher Vergrößerung Röntgenbilder liefern kann der Maus Hinterbein Knochen im Laufe der Zeit folgende SCI. Signifikante Knochendichte Verlust war in den Schienbeinen von Mäusen um 10 Tage nach der spinalen Durchtrennung gesehen, wenn sie unverletzt, gleichaltrigen Kontrolle verglichen (naiv) Mäuse (13% zu verringern, p &lt;0,0005). Der Verlust der Knochendichte in den distalen Oberschenkelknochen war auch nachweisbar Tag 10 post-SCI, während ein Verlust von Dichte im proximalen Femur wurde erst 40 Tage nach der Verletzung (7% sinken, p &lt;0,05) nachweisbar. SCI-abhängige Verlust der Maus Femur Dichte wurde post mortem durch den Einsatz von Dual-Energy X-ray (DXA), die aktuelle &quot;Goldstandard&quot; für die Knochendichte-Messungen bestätigt. Wir erkennen eine 12% Verlust von BMC in den Oberschenkel von Mäusen 40 Tage nach SCI mit dem IVIS Lumina XR. Dieser Vergleich mit einem zuvor berichtet BMC Verlust von 13,5% von Picard und Kollegen, die DXA-Analyse auf Maus Oberschenkel post-mortem 30 Tage post-SCI 9 verwendet. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass die IVIS Lumina XR ein neuartiges, high-resolution/high-magnification Verfahren zur Durchführung von Langzeit-, Längs-Messungen der hinteren Gliedmaßen Knochendichte in der Maus nach SCI bietet.

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Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

Ein Längs-Untersuchung von Knochenschwund in der Oberschenkel-und Schienbein von erwachsenen Mäusen wurde nach Verletzungen des Rückenmarks mit sequentieller low-dose X-ray-Scans durchgeführt. Tibia Knochenverlust wurde während der Studie festgestellt, während Knochenverlust in den Oberschenkelknochen wurde erst 40 Tage nach der Verletzung festgestellt.

Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Knochenverlust nach Rückenmarksverletzungen mit Novel, In vivo Methodology

Spinal cord injury (SCI) is often accompanied by osteoporosis in the sublesional regions of the pelvis and lower extremities, leading to a higher ...

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Research

JoVE Journal

Medicine

Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

15.0K Aufrufe.  University of Texas Health Science Center at Houston. Ein Längs-Untersuchung von Knochenschwund in der Oberschenkel-und Schienbein von erwachsenen Mäusen wurde nach Verletzungen des Rückenmarks mit sequentieller low-dose X-ray-Scans durchgeführt. Tibia Knochenverlust wurde während der Studie festgestellt, während Knochenverlust in den Oberschenkelknochen wurde erst 40 Tage nach der Verletzung festgestellt.

Serie: Longitudinal Evaluation of Mouse Hind Limb Bone Loss After Spinal Cord Injury using Novel, in vivo, Methodology

Acute and Chronic Tactile Sensory Testing after Spinal Cord Injury in Rats

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory testing in rat SCI models is needed. However, until recently, no single testing approach had been validated for SCI so that standardized methods have not been implemented across labs. Additionally, available testing methods could not be implemented acutely or when severe motor impairments existed, preventing studies of the development of SCI-induced allodynia3. Here we present two validated sensory testing methods using von Frey Hair (VFH) monofilaments which quantify changes in tactile sensory thresholds after SCI4-5. One test is the well-established Up-Down test which demonstrates high sensitivity and specificity across different SCI severities when tested chronically5. The other test is a newly-developed dorsal VFH test that can be applied acutely after SCI when allodynia develops, prior to motor recovery4-5. Each VFH monofilament applies a calibrated force when touched to the skin of the hind paw until it bends. In the up-down method, alternating VFHs of higher or lower forces are used on the plantar L5 dermatome to delineate flexor withdrawal thresholds. Successively higher forces are applied until withdrawal occurs then lower force VFHs are used until withdrawal ceases. The tactile threshold reflects the force required to elicit withdrawal in 50% of the stimuli. For the new test, each VFH is applied to the dorsal L5 dermatome of the paw while the rat is supported by the examiner. The VFH stimulation occurs in ascending order of force until at least 2 of 3 applications at a given force produces paw withdrawal. Tactile sensory threshold is the lowest force to elicit withdrawal 66% of the time. Acclimation, testing and scoring procedures are described. Aberrant trials that require a retest and typical trials are defined. Animal use was approved by Ohio State University Animal Care and Use Committee.

We describe two tactile sensory testing methods for acute or chronic periods of spinal cord injury in rats. These validated procedures can detect the development and maintenance of allodynia-like sensations.

Akute und chronische taktile Sensorische Testung nach Verletzungen des Rückenmarks bei der Ratte

Spinal cord injury (SCI) impairs sensory systems causing allodynia1-8. To identify cellular and molecular causes of allodynia, sensitive and valid sensory ...

Forschung

Medizin

Controlled Cervical Laceration Injury in Mice

Use of genetically modified mice enhances our understanding of molecular mechanisms underlying several neurological disorders such as a spinal cord injury (SCI). Freehand manual control used to produce a laceration model of SCI creates inconsistent injuries often associated with a crush or contusion component and, therefore, a novel technique was developed. Our model of cervical laceration SCI has resolved inherent difficulties with the freehand method by incorporating 1) cervical vertebral stabilization by vertebral facet fixation, 2) enhanced spinal cord exposure, and 3) creation of a reproducible laceration of the spinal cord using an oscillating blade with an accuracy of &plusmn;0.01 mm in depth without associated contusion. Compared to the standard methods of creating a SCI laceration such as freehand use of a scalpel or scissors, our method has produced a consistent lesion. This method is useful for studies on axonal regeneration of corticospinal, rubrospinal, and dorsal ascending tracts.

A novel technique to create a reproducible in vivo model of cervical spinal cord laceration injury in the mouse is described. This technique is based on spine stabilization by fixation of the cervical facets and laceration of the spinal cord using an oscillating blade with an accuracy of &plusmn;0.01 mm.

Controlled Cervical Laceration Verletzungen in Mäuse

Use of genetically modified mice enhances our  understanding of molecular mechanisms underlying several neurological disorders  such as a spinal cord ...

A Contusion Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is described to obtain a consistent model of severe SCI. Use of a stereotactic frame and computer controlled impactor allows for creation of reproducible injury. Hypothermia and urinary tract infection pose significant challenges in the post-operative period. Careful monitoring of animals with daily weight recording and bladder expression allows for early detection of post-operative complications. The functional results of this contusion model are equivalent to transection models. The contusion model can be utilized to evaluate the efficacy of both neuroprotective and neuroregenerative approaches.

A contusion model of severe spinal cord injury is described. Detailed pre-operative, operative and post-operative steps are described to obtain a consistent model.

Eine Prellung Model of Severe Spinal Cord Injury in Rats

The translational potential of novel treatments should be investigated in severe spinal cord injury (SCI) contusion models. A detailed methodology is ...

A Novel Vertebral Stabilization Method for Producing  Contusive Spinal Cord Injury

Clinically-relevant animal cervical spinal cord injury (SCI) models are essential for developing and testing potential therapies; however, producing reliable cervical SCI is difficult due to lack of satisfactory methods of vertebral stabilization. The conventional method to stabilize the spine is to suspend the rostral and caudal cervical spine via clamps attached to cervical spinous processes. &#160;However, this method of stabilization fails to prevent tissue yielding during the contusion as the cervical spinal processes are too short to be effectively secured by the clamps (Figure 1). &#160;Here we introduce a new method to completely stabilize the cervical vertebra at the same level of the impact injury. &#160;This method effectively minimizes movement of the spinal column at the site of impact, which greatly improves the production of consistent SCIs. &#160;We provide visual description of the equipment (Figure 2-4), methods, and a step-by-step protocol for the stabilization of the cervical 5 vertebra (C5) of adult rats, to perform laminectomy (Figure 5) and produce a contusive SCI thereafter. &#160;Although we only demonstrate a cervical hemi-contusion using the NYU/MASCIS impactor device, this vertebral stabilization technique can be applied to other regions of the spinal cord, or be adapted to other SCI devices. &#160;Improving spinal cord exposure and fixation through vertebral stabilization may be valuable for producing consistent and reliable injuries to the spinal cord. &#160;This vertebral stabilization method can also be used for stereotactic injections of cells and tracers, and for imaging using two-photon microscopy in various neurobiological studies.

Vertebral stabilization is necessary for minimizing variability, and for producing consistent experimental spinal cord injuries.&#160; Using a customized stabilizing apparatus in conjunction with the NYU/MASCIS impactor device, we have demonstrated here the proper equipment and procedure for generating reproducible hemi-contusive cervical (C5) spinal cord injuries in adult rats.

A Novel Wirbelstabilisierungsverfahren zur Herstellung Gequetscht Rückenmarksverletzungen

Clinically-relevant animal cervical spinal cord injury (SCI) models are essential for developing and testing potential therapies; however, producing ...

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination is disrupted by spinal cord injury (SCI), control of respiratory muscles innervated below the injury level is compromised1,2 leading to respiratory muscle dysfunction and pulmonary complications. These conditions are among the leading causes of death in patients with SCI3. Standard pulmonary function tests that assess respiratory motor function include spirometrical and maximum airway pressure outcomes: Forced Vital Capacity (FVC), Forced Expiratory Volume in one second (FEV1), Maximal Inspiratory Pressure (PImax) and Maximal Expiratory Pressure (PEmax)4,5. These values provide indirect measurements of respiratory muscle performance6. In clinical practice and research, a surface electromyography (sEMG) recorded from respiratory muscles can be used to assess respiratory motor function and help to diagnose neuromuscular pathology. However, variability in the sEMG amplitude inhibits efforts to develop objective and direct measures of respiratory motor function6. Based on a multi-muscle sEMG approach to characterize motor control of limb muscles7, known as the voluntary response index (VRI)8, we developed an analytical tool to characterize respiratory motor control directly from sEMG data recorded from multiple respiratory muscles during the voluntary respiratory tasks. We have termed this the Respiratory Motor Control Assessment (RMCA)9. This vector analysis method quantifies the amount and distribution of activity across muscles and presents it in the form of an index that relates the degree to which sEMG output within a test-subject resembles that from a group of healthy (non-injured) controls. The resulting index value has been shown to have high face validity, sensitivity and specificity9-11. We showed previously9 that the RMCA outcomes significantly correlate with levels of SCI and pulmonary function measures. We are presenting here the method to quantitatively compare post-spinal cord injury respiratory multi-muscle activation patterns to those of healthy individuals.

Evaluation of Respiratory Muscle Activation Using Respiratory Motor Control Assessment RMCA in Individuals with Chronic Spinal Cord Injury

The purpose of this publication is to present our original work on a multi-muscle surface electromyographic approach to quantitatively characterize respiratory muscle activation patterns in individuals with chronic spinal cord injury using vector-based analysis.

Auswertung der Respiratory Muscle Activation Mit Respiratory Motor Control Assessment (RMCA) bei Personen mit chronischen Spinal Cord Injury

During breathing, activation of respiratory muscles is coordinated by integrated input from the brain, brainstem, and spinal cord. When this coordination ...

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are intensively and increasingly recruited in septic joints from the early phases of infection and the infiltration is supposed to regress once efficient removal of the pathogens is obtained. The ability to identify in vivo macrophage activity in an infected joint can therefore provide two main applications: early detection of acute synovitis and monitoring of therapy.
In vivo noninvasive detection of macrophages can be performed with magnetic resonance imaging using iron nanoparticles such as ultrasmall superparamagnetic iron oxide (USPIO). After intravascular or intraarticular administration, USPIO are specifically phagocytized by activated macrophages, and, due to their magnetic properties, induce signal changes in tissues presenting macrophage infiltration. A quantitative evaluation of the infiltrate is feasible, as the area with signal loss (number of dark pixels) observed on gradient echo MR images after particles injection is correlated with the amount of iron within the tissue and therefore reflects the number of USPIO-loaded cells.
We present here a protocol to perform macrophage imaging using USPIO-enhanced MR imaging in an animal model of septic arthritis, allowing an initial and longitudinal in vivo noninvasive evaluation of macrophages infiltration and an assessment of therapy action.

In vivo Macrophage Imaging Using MR Targeted Contrast Agent for Longitudinal Evaluation of Septic Arthritis

We demonstrate how to perform macrophage MR imaging using ultrasmall superparamagnetic contrast agent (USPIO) in septic arthritis, allowing an initial and longitudinal in vivo non-invasive evaluation of macrophages infiltration and an assessment of therapy efficacy.

In-vivo-Bildgebung mit MR Makrophagen gezielte Kontrastmittel für die Längs-Auswertung der septische Arthritis

Macrophages are key-cells in the initiation, the development and the regulation of the inflammatory response to bacterial infection. Macrophages are ...

Controlled Cortical Impact Model for Traumatic Brain Injury

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI). Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, social, and economical effects are staggering. Therefore, further research into the effects of TBI and effective treatments is necessary. The controlled cortical impact (CCI) model induces traumatic brain injuries ranging from mild to severe. This method uses a rigid impactor to deliver mechanical energy to an intact dura exposed following a craniectomy. Impact is made under precise parameters at a set velocity to achieve a pre-determined deformation depth. Although other TBI models, such as weight drop and fluid percussion, exist, CCI is more accurate, easier to control, and most importantly, produces traumatic brain injuries similar to those seen in humans. However, no TBI model is currently able to reproduce pathological changes identical to those seen in human patients. The CCI model allows investigation into the short-term and long-term effects of TBI, such as neuronal death, memory deficits, and cerebral edema, as well as potential therapeutic treatments for TBI.

Traumatic brain injuries (TBIs) remain a serious health problem. Using the controlled cortical impact surgery model, research on the effects of TBI and possible treatment methods may be performed.

Controlled Cortical Impact-Modell für traumatische Hirnverletzung

Every year over a million Americans suffer a traumatic brain injury (TBI).  Combined with the incidence of TBIs worldwide, the physical, emotional, ...

A Radio-telemetric System to Monitor Cardiovascular Function in Rats with Spinal Cord Transection and Embryonic Neural Stem Cell Grafts

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter connected to a radio transmitter into the femoral artery of rats that underwent a T4 spinal cord transection with or without grafting of embryonic brainstem-derived neural stem cells expressing green fluorescent protein. Compared to other methods such as cannula insertion or tail-cuff, telemetry is advantageous to continuously monitor blood pressure and heart rate in freely moving animals. It is also capable of long term multiple data acquisitions. In spinal cord injured rats, basal cardiovascular data under unrestrained condition and autonomic dysreflexia in response to colorectal distension were successfully recorded. In addition, cardiovascular parameters before and after SCI can be compared in the same rat if a transmitter is implanted before a spinal cord transection. One limitation of the described telemetry procedure is that implantation in the femoral artery may influence the blood supply to the ipsilateral hindlimb.

We present a protocol for using a radio-telemetric system to record cardiovascular parameters in T4 spinal cord transected rats eight weeks after embryonic brainstem neural stem cell grafting into the lesion site. Telemetry is an advanced technique to accurately evaluate cardiovascular function in conscious freely moving spinal cord injured rats.

Ein Radio-Telemetrie-System zur Herz-Kreislauf-Funktion bei Ratten mit Rückenmarksdurchtrennung und embryonalen Neural Stem Cell Grafts überwachen

High thoracic or cervical spinal cord injury (SCI) can lead to cardiovascular dysfunction. To monitor cardiovascular parameters, we implanted a catheter ...

Calibrated Forceps Model of Spinal Cord Compression Injury

Compression injuries of the murine spinal cord are valuable animal models for the study of spinal cord injury (SCI) and spinal regenerative therapy. The calibrated forceps model of compression injury is a convenient, low cost, and very reproducible animal model for SCI. We used a pair of modified forceps in accordance with the method published by Plemel et al. (2008) to laterally compress the spinal cord to a distance of 0.35 mm. In this video, we will demonstrate a dorsal laminectomy to expose the spinal cord, followed by compression of the spinal cord with the modified forceps. In the video, we will also address issues related to the care of paraplegic laboratory animals. This injury model produces mice that exhibit impairment in sensation, as well as impaired hindlimb locomotor function. Furthermore, this method of injury produces consistent aberrations in the pathology of the SCI, as determined by immunohistochemical methods. After watching this video, viewers should be able to determine the necessary supplies and methods for producing SCI of various severities in the mouse for studies on SCI and/or treatments designed to mitigate impairment after injury.

Spinal cord injury models should be highly reproducible. We demonstrate that the calibrated forceps compression model of spinal cord injury is an easy to use surgical method for generating reproducible injuries to the murine spinal cord.

Calibrated Zange Modell Spinal Cord Injury Compression

Compression injuries of the murine spinal cord are valuable animal models for the study of spinal cord injury (SCI) and spinal regenerative therapy. The ...

Contrast Enhanced Ultrasound Imaging for Assessment of Spinal Cord Blood Flow in Experimental Spinal Cord Injury

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an important target for neuroprotective therapies. Although several techniques have been described to assess SCBF, they all have significant limitations. To overcome the latter, we propose the use of real-time contrast enhanced ultrasound imaging (CEU). Here we describe the application of this technique in a rat contusion model of SCI. A jugular catheter is first implanted for the repeated injection of contrast agent, a sodium chloride solution of sulphur hexafluoride encapsulated microbubbles. The spine is then stabilized with a custom-made 3D-frame and the spinal cord dura mater is exposed by a laminectomy at ThIX-ThXII. The ultrasound probe is then positioned at the posterior aspect of the dura mater (coated with ultrasound gel). To assess baseline SCBF, a single intravenous injection (400 &#181;l) of contrast agent is applied to record its passage through the intact spinal cord microvasculature. A weight-drop device is subsequently used to generate a reproducible experimental contusion model of SCI. Contrast agent is re-injected 15 min following the injury to assess post-SCI SCBF changes. CEU allows for real time and in-vivo assessment of SCBF changes following SCI. In the uninjured animal, ultrasound imaging showed uneven blood flow along the intact spinal cord. Furthermore, 15 min post-SCI, there was critical ischemia at the level of the epicenter while SCBF remained preserved in the more remote intact areas. In the regions adjacent to the epicenter (both rostral and caudal), SCBF was significantly reduced. This corresponds to the previously described &#8220;ischemic penumbra zone&#8221;. This tool is of major interest for assessing the effects of therapies aimed at limiting ischemia and the resulting tissue necrosis subsequent to SCI.

Contrast Enhanced Ultrasound imaging is a reliable in-vivo tool for quantifying spinal cord blood flow in an experimental rat spinal cord injury model. This paper contains a comprehensive protocol for application of this technique in association with a contusion model of thoracic spinal cord injury.

Kontrastverstärkten Ultraschall-Bildgebung zur Beurteilung der Spinal Cord Blood Flow in Experimental Rückenmark-Verletzung

Reduced spinal cord blood flow (SCBF) (i.e., ischemia) plays a key role in traumatic spinal cord injury (SCI) pathophysiology and is accordingly an ...