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Method Article
Este manuscrito presenta métodos para el análisis morfométrico y cambios celulares en el cóndilo mandibular de roedores.
La articulación temporomandibular (ATM) tiene la capacidad de adaptarse a estímulos externos, y cambios de carga puede afectar la posición de los cóndilos, así como los componentes celulares y estructurales del cartílago condilar mandibular (MCC). Este manuscrito describe métodos para el análisis de estos cambios y un método para alterar la carga de la ATM en ratones (es decir, a la compresión estática ATM carga). La evaluación estructural ilustrada aquí es un enfoque morfométrico simple que utiliza el software Digimizer y se realiza en las radiografías de huesos pequeños. Además, el análisis de celulares cambia principales alteraciones en la expresión de colágeno, el remodelado óseo, la división celular y se describe la distribución de proteoglicanos en el MCC. La cuantificación de estos cambios en las secciones histológicas - contando los pixeles fluorescentes positivos utilizando software y la cartografía de la distancia de medición de la imagen y manchado la zona con Digimizer - también se demuestra. Los métodos que se muestran aquí no están limitados a la ATM murina, pero podrían ser utilizados en los huesos más pequeños de animales de experimentación y en otras regiones de la osificación endocondral.
La ATM es una articulación de carga única situada en la región craneofacial y está formada por fibrocartílago. El MCC de la ATM es esencial para la función de las articulaciones, incluyendo movimiento de mandíbula sin trabas al hablar y masticar, pero comúnmente es afectado por enfermedades degenerativas, incluyendo artrosis1. La ATM tiene la capacidad de adaptarse a estímulos externos y alteraciones de la carga, conduce a cambios estructurales y celulares para los componentes del MCC2,3,4,5. Las propiedades de carga de la MCC se pueden explicar por las interacciones entre sus componentes, incluyendo el agua, la red de colágeno y densamente poblado de proteoglicanos. El MCC tiene cuatro zonas de celulares distintas que expresan diferentes tipos de proteínas no colágeno y colágeno: 1) la zona superficial o articular; 2) la zona proliferativa, compuesto por células mesenquimales indiferenciadas y responde a la carga de demandas; 3) la zona de prehypertrophic, compuesto por condrocitos maduros expresan colágeno de tipo 2; y 4) la hipertrófica de la zona, la región donde los condrocitos hipertróficos expresan colágeno tipo mueren 10 y someterse a la calcificación. La región no mineralizado es rica en proteoglicanos que ofrecen resistencia a fuerzas de compresión6.
Existe mineralización continua en la zona hipertrófica de la MCC, donde se produce la transición de condrogénesis osteogénesis, garantizando la robusta estructura mineral del hueso subcondral del cóndilo mandibular7. Cambios celulares en las regiones mineralizadas y no mineralizadas en última instancia conducen a cambios morfológicos y estructurales en el cóndilo mandibular y la mandíbula. Mantenimiento de la homeostasis de todas las regiones celulares del MCC y la mineralización de la porción subcondral son esenciales para la salud, capacidad de carga e integridad de la ATM.
El modelo de ratón transgénico de colágeno múltiple (según lo descrito por Utreja et al.) 8 es una gran herramienta para entender los cambios en la expresión de colágeno porque todos los transgenes se expresan en el MCC. Para una evaluación histológica a fondo, manchas histológicas se utilizan para estudiar la deposición de matriz, mineralización, proliferación celular y apoptosis, así como expresión de la proteína en las diferentes capas del MCC.
En este manuscrito, histológico y análisis morfométrico se utilizan para evaluar los cambios celulares y estructurales en el MCC y subcondral del hueso del cóndilo mandibular de los ratones. Además, se describe un método de cuantificación de células, para el análisis de imágenes histológicas fluorescentes y para el mapeo de portaobjetos de microscopio de luz. La resistencia a la compresión ATM estática carga del método, que causa cambios celulares y morfológicos en el MCC y subcondral hueso9, se ilustra también para validar nuestros métodos.
Los métodos descritos aquí pueden utilizarse para determinar la morfometría y cambios histológicos en el cóndilo mandibular y la mandíbula de roedores o analizar otras regiones de la osificación endocondral y la morfología de los tejidos mineralizados adicionales.
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El Comité institucional de cuidado animal del Universidad de Connecticut Health Center aprobó todos los procedimientos animales.
1. resistencia a la compresión estática ATM carga: Boca forzada abierta
Nota: Se utilizaron ratones transgénicos de cuatro semanas de edad que reporteros fluorescentes de colágeno (Col2a1XCol10a1), amablemente cedidas por el Dr. David Rowe (Universidad de Connecticut), para los experimentos descritos en este manuscrito (n = 8; 4 machos y 4 hembras). Transgén Col2a1 cian (azul) se expresa en las células de la zona prehypertrophic de la CCM, mientras que el Col10a1 cereza células (rojo) están presentes en la región hipertrófica8 (figura 1). Ratones fueron divididos igualmente en dos grupos: 1) el grupo cargado, donde ratones fueron sometidos a compresión estática TMJ cargando (se describe en el paso 2) y 2) el grupo de control, donde los ratones no recibieron ninguna intervención.
Figura 1. Representante sagital del cóndilo de un ratón reportero fluorescente doble de colágeno (Col2a1XCol10a1). Barra de escala = 200 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2. Resistencia a la compresión estática carga de TMJ: boca forzada abierta modelo. (A) muelle fabricado de 0.017 x 0.025 alambre de aleación de titanio beta. (B) ratón cargado con resorte. (C) radiografía de cargado y los ratones de control mostrando diferencias en el posicionamiento de la mandíbula. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
2. mandíbula disección y fijación
3. radiografía proyección de imagen y las mediciones morfométricas
Figura 3 . Representación de las mediciones morfométricas de la mandíbula. (A) utilice la barra de escala de la radiografía para determinar la unidad (un círculo rojo, barra de escala: 10 mm). (B) Seleccione los puntos anatómicos utilizando el marcador estilo"2" (un círculo rojo). 1) Condilion; 2) proceso incisivo; 3) punto más profundo en la muesca sigmoidea; 4) punto más profundo en la concavidad de la rama mandibular; 5) punto anterior más de la superficie articular condilar; 6) punto posterior la mayoría de la superficie articular condilar. Barra de escala: 10 mm.(C) realizar las mediciones con la "longitud" y "perpendiculares" herramientas (un círculo rojo). Medidas desde el punto 1 al 2: longitud de la mandíbula; del punto 5 al 6: anchura condilar; perpendicular del punto 1 al 4 - 3: longitud de la cabeza condilar. Guarda las mediciones de la "lista de medida". Barra de escala = 10 mm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
4. cóndilo incrustar
Nota: Después de tomar las imágenes radiográficas, las mandíbulas pueden ser integradas y seccionadas para análisis histológico.
5. cóndilo sagital corte y preparación de los portaobjetos
6. histológico de tinción y la proyección de imagen microscópica
Nota: La mayoría de la tinción histológica se realiza como se describe en la sección histológica del papel por Dyment et al10.
7. fluorescente cuantificación histológica
Figura 4 . Representación del transgén Col10a1 cuantificación. (A) Seleccione el área de interés con la "herramienta lazo" (L). Para las células Col10a1 positivos, seleccionar el cartílago conjunto mandibular. Guardar el número de píxeles en el cuadro de "histograma". (B) Seleccione el píxel de interés, en este caso, los píxeles de Col10a1 fluorescentes rojo. Tenga en cuenta que se seleccionará sólo los píxeles rojos dentro del área de interés. Guardar el número de píxeles en rojo desde la caja de "histograma". Barra de escala = 200 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5 . Representación de cuantificación fluorescente de trampa. (A) Seleccione el área de interés (hueso mandibular del cartílago y subcondral) y guardar el número de píxeles de la región. (B) Seleccione los píxeles fluorescentes amarillo, que representa la actividad de la trampa. Tenga en cuenta que sólo los píxeles positivos trampa será seleccionarlos. Guardar el número de píxeles seleccionados. Barra de escala = 200 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6 . Representación de cuantificación de EdU. (A) seleccione la región proliferativa del MCC (la capa externa de cartílago). Seleccionar píxeles positivas DAPI y guardar el número de píxeles. (B) seleccionar píxeles de EdU-positivo (amarillo fluorescente) y guardar el número de píxeles. Barra de escala = 200 μm. haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
8. cuantificación de cartílago grueso y de distribución de proteoglicanos
Figura 7 : Representación de cuantificación distribución de proteoglicanos. (A) utilice la barra de escala de la imagen histológica para determinar la unidad haciendo clic en el botón "unit" (un círculo rojo, unidad seleccionada: 500 μm). (B) medir el grosor del cartílago en diferentes lugares mediante la herramienta de "longitud" (un círculo rojo). Guardar las medidas de la lista de"medición" en el panel derecho superior. El software también proporciona "estadísticas" en la parte inferior derecha, por lo que la media y las mediciones pueden obtenerse directamente. (C) medir el área de teñido de azul de toluidina utilizando la herramienta "área" (un círculo rojo). Círculo el área de interés y ahorrar la medición de la "lista de medida". Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
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Se realizaron estadísticas descriptivas para examinar la distribución de las mediciones morfométricas (longitud mandibular, cóndilo longitud, anchura condilar) y análisis histológicos. Se compararon los resultados entre el grupo cargado (es decir, ratones sometidos a una carga compresiva con el resorte de titanio beta) y el grupo de control (es decir, que los ratones control que no recibió ningún procedimiento). Diferencias estadísticamente significativas entre ...
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Este manuscrito describe métodos para la medición morfométrica y análisis celular de cóndilos mandibulares murinos y mandíbulas. Las mediciones radiográficas morfométricas también pueden utilizarse para analizar otros huesos de animales pequeños. Además, el análisis celular (celular cuantificación y mapeo de distancia cartílago) no se limitan a cóndilo mandibular roedor, pero puede utilizarse para cuantificar las secciones histológicas de numerosos tejidos.
Modelos de ratón tr...
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Los autores tienen intereses financieros que compiten.
Los autores desean agradecer a Dr. David Rowe por amablemente que los ratones transgénicos y Li Chen la asistencia histológica.
La investigación en esta publicación fue apoyada por el Instituto Nacional de Dental & investigación craneofacial de los institutos nacionales de salud bajo la concesión número K08DE025914 y por la Asociación Americana de ortodoncia Fundación a Sumit Yadav.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
MX20 Radiography System | Faxitron X-Ray LLC | ||
Digimizer Image software | MedCalc Software | ||
Shandon Cryomatrix embedding resin | Thermo Scientific | 6769006 | |
Manual microscope Axio Imager Z1 | Carl Zeiss | 208562 | |
yellow fluorescent protein filter - EYFP | Chroma Technology Corp | 49003 | |
cyan fluorescent protein filter - ECFP | Chroma Technology Corp | 49001 | |
red fluoresecent protein filter - Cy5 | Chroma Technology Corp | 49009 | |
sodium acetate anhydrous | Sigma-Aldrich | S2889 | |
sodium L-tartrate dibasic dihydrate | Sigma-Aldrich | 228729 | |
sodium nitrite | Sigma-Aldrich | 237213 | |
ELF97 substrate | Thermo Fisher Scientific | E6600 | |
ClickiT EdU Alexa Fluor 594 HCS kit | Life Technologies | C10339 | includes EdU (5-ethynyl-2'-deoxyuridine) |
DAPI (4',6-Diamidino-2-Phenylindole, Dihydrochloride) | Thermo Scientific | D1306 | |
Sodium phosphate dibasic | Sigma-Aldrich | S3264 | |
Sodium phosphate monobasic | Sigma-Aldrich | 71505 | |
Toluidine Blue O | Sigma-Aldrich | T3260 | |
Adobe Photoshop | Adobe Systems Incorporated | ||
Phosphate buffered saline tablets (PBS) | Research Products International | P32080-100T | |
CNA Beta III Nickel-Free Archwire | Ortho Organizers, Inc. | ||
GraphPad Prism | GraphPad Software, Inc. |
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