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Le protocole actuel établit une méthode rigoureuse et reproductible pour la quantification des changements articulaires morphologiques qui accompagnent l’arthrose. L’application de ce protocole peut être utile en surveillant la progression de la maladie et en évaluant les interventions thérapeutiques dans l’arthrose.
L’un des troubles articulaires les plus répandus aux États-Unis, l’arthrose (ARTH) se caractérise par une dégénérescence progressive du cartilage articulaire, principalement dans les articulations de la hanche et du genou, ce qui a des répercussions importantes sur la mobilité des patients et la qualité de vie. À ce jour, il n’existe aucune thérapie curative existante pour l’œud de œvé capable de ralentir ou d’inhiber la dégénérescence du cartilage. À l’heure actuelle, il existe un vaste ensemble de recherches en cours pour comprendre la pathologie de l’œd de l’œil et découvrir de nouvelles approches thérapeutiques ou des agents qui peuvent ralentir efficacement, arrêter ou même inverser l’œd de soi. Ainsi, il est crucial d’avoir une approche quantitative et reproductible pour évaluer avec précision les changements pathologiques associés à l’OA dans le cartilage articulaire, le synovium et l’os subchondral. À l’heure actuelle, la gravité et la progression de l’arthrose sont principalement évaluées à l’aide des systèmes internationaux de recherche sur l’arthrose (OARSI) ou Mankin. Malgré l’importance de ces systèmes de notation, ils sont semi-quantitatifs et peuvent être influencés par la subjectivité de l’utilisateur. Plus important encore, ils ne parviennent pas à évaluer avec précision les changements subtils, mais importants, dans le cartilage au cours des premiers états de la maladie ou des phases de traitement précoce. Le protocole que nous décrivons ici utilise un système logiciel histomorphométrique informatisé et semi-automatisé pour établir une méthodologie quantitative normalisée, rigoureuse et reproductible pour l’évaluation des changements conjoints dans l’arthrose. Ce protocole présente un ajout puissant aux systèmes existants et permet une détection plus efficace des changements pathologiques dans l’articulation.
L’un des troubles articulaires les plus répandus aux États-Unis, l’arthrose se caractérise par une dégénérescence progressive du cartilage articulaire, principalement dans les articulations de la hanche et du genou, ce qui entraîne des impacts significatifs sur la mobilité des patients et la qualité de vie1,2,3. Le cartilage articulaire est le tissu conjonctif spécialisé des articulations diarthrodiales conçues pour minimiser la friction, faciliter le mouvement et supporter la compression articulaire4. Le cartilage articulaire est composé de deux composants primaires : les chondrocytes et la matrice extracellulaire. Les chondrocytes sont des cellules spécialisées et métaboliquement actives qui jouent un rôle principal dans le développement, l’entretien et la réparation de la matrice extracellulaire4. L’hypertrophie chondrocyte (CH) est l’un des principaux signes pathologiques du développement de l’œd de l’œux. Il est caractérisé par l’augmentation de la taille cellulaire, la diminution de la production de protéoglycan, et l’augmentation de la production d’enzymes de matrice de cartilage dégradant qui mènent par la suite à la dégénérescence du cartilage5,6,7. En outre, les changements pathologiques dans l’os et le synovium subchondral de l’articulation jouent un rôle important dans le développement et la progressionde l’OV 8,9,10,11,12. À ce jour, il n’existe pas de thérapies curatives existantes qui inhibent la dégénérescence du cartilage1,2,3,13,14. Ainsi, il existe des recherches approfondies en cours qui visent à comprendre la pathologie de l’œa et à découvrir de nouvelles approches thérapeutiques qui sont capables de ralentir ou même d’arrêter l’œd de l’œil. En conséquence, il y a un besoin croissant pour une approche quantitative et reproductible qui permet l’évaluation précise des changements pathologiques oA-associés dans le cartilage, le synovium, et l’os subchondral de l’articulation.
Actuellement, la gravité et la progression de l’œd de l’œux sont principalement évaluées à l’aide des systèmes de notation OARSI ou Mankin15. Cependant, ces systèmes de notation ne sont que semi-quantitatifs et peuvent être influencés par la subjectivité de l’utilisateur. Plus important encore, ils ne parviennent pas à évaluer avec précision les changements subtils qui se produisent dans l’articulation pendant la maladie ou en réponse à une manipulation génétique ou une intervention thérapeutique. Il y a des rapports sporadiques dans la littérature décrivant des analyses histomorphométriques du cartilage, du synovium, ou de l’os subchondral16,17,18,19,20,21. Cependant, un protocole détaillé pour l’analyse histomorphométrique rigoureuse et reproductible de tous ces composants articulaires fait encore défaut, créant un besoin non satisfait sur le terrain.
Pour étudier les changements pathologiques dans l’arthrose à l’aide de l’analyse histomorphométrique, nous avons utilisé un modèle chirurgical de souris oA pour induire l’arthrose par déstabilisation du ménisque médial (DMM). Parmi les modèles établis de l’OA murine, DMM a été sélectionné pour notre étude parce qu’il implique un mécanisme moins traumatique de la blessure22,23,24,25,26. Par rapport aux blessures ménisque-ligamentaires (MLI) ou aux chirurgies antérieures des ligaments croisés (ACLI), DMM favorise une progression plus graduelle de l’OA, similaire au développement de l’OA chez l’homme22,24,25,26. Les souris ont été euthanasiées douze semaines après chirurgie de DMM pour évaluer des changements dans le cartilage articulaire, l’os subchondral, et le synovium.
L’objectif de ce protocole est d’établir une approche normalisée, rigoureuse et quantitative pour évaluer les changements conjoints qui accompagnent l’œil de sécurité.
Des souris mâles de 12 semaines C57BL/6 ont été achetées auprès de Jax Labs. Toutes les souris ont été logées dans des groupes de 3-5 souris par cage de micro-isolateur dans une pièce avec un programme clair/foncé de 12 h. Toutes les procédures animales ont été effectuées selon le National Institute of Health (NIH) Guide for the Care and Use of Laboratory Animals et approuvées par le Comité de soins et d’utilisation des animaux de l’Université d’État de Pennsylvanie.
1. Modèle chirurgical post-traumatique d’arthrose (PTOA)
2. Euthanasie de souris et collection d’échantillons
3. Sélection de sections microtomes et de diapositives
4. Hématoxyline, Safranin Orange, et Fast Green colorant
5. Imagerie par diapositives
6. Osteoarthritis research society international (OARSI) score15
7. Analyse histomorphométrique
REMARQUE : Des images en direct de l’articulation du genou sont visionnées sur un écran tactile à l’aide d’une caméra au microscope, et un stylet est utilisé pour retracer manuellement les IPP. Les algorithmes intégrés du logiciel d’histomorphométrie quantifient les paramètres spécifiés (voir protocole ci-dessous) dans les IPP définis. Fait important, les mêmes sections tachées Safranin-O et Fast Green utilisées dans la notation OARSI sont utilisées pour l’analyse histomorphométrique.
8. Analyse statistique
L’OA induit par DMM entraîne une dégénérescence articulaire du cartilage et une perte de chondrocyte
L’OA induit par le DMM a entraîné une augmentation du score d’OARSI par rapport aux souris simulées, caractérisées distinctement par l’érosion de surface et la perte de cartilage(figure 1A,D). Le protocole d’histomorphométrie détaillé ici a détecté plusieurs changements associés à l’OA, y compris une diminution de la région to...
La recherche récente sur l’arthrose a amélioré notre compréhension de la traque entre les différents tissus de l’articulation et le rôle que chaque tissu joue dans l’initiation ou la progression de la maladie8,9,10,35,36. Par conséquent, il est devenu évident que l’évaluation de l’œil ne devrait pas se limiter à l’analyse du cartilage, m...
Aucun
Nous tenons à remercier l’aide du personnel du Département de médecine comparée et du noyau moléculaire et histopathologique du Penn State Milton S. Hershey Medical Center. Sources de financement : NIH NIAMS 1RO1AR071968-01A1 (F.K.), ANRF Arthritis Research Grant (F.K.).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
10% Buffered Formalin Phosphate | Fisher Chemical | SF100-20 | For sample fixation following harvest |
Acetic Acid, Glacial (Certified A.C.S.) | Fisher Chemical | A38S-212 | For Decalcification Buffer preparation and acetic acid solution preparation for staining |
Cintiq 27QHD Creative Pen Display | Wacom | https://www.wacom.com/en-es/products/pen-displays/cintiq-27-qhd-touch | For histomorphometric analysis and imaging |
Cintiq Ergo stand | Wacom | https://www.wacom.com/en-es/products/pen-displays/cintiq-27-qhd-touch | For histomorphometric analysis and imaging |
Ethylenediaminetetraacetic acid, tetrasodium salt dihydrate, 99% | Acros Organics | AC446080010 | For Decalcification Buffer preparation |
Fast Green stain | SIGMA Life Sciences | F7258 | For sample staining |
Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides | Fisher | 12-550-15 | For sample section collection |
HistoPrep Xylene | Fisherbrand | HC-700-1GAL | For sample deparrafinization and staining |
Histosette II Tissue Cassettes - Combination Lid and Base | Fisher | 15-182-701A | For sample processing and embedding |
HP Z440 Workstation | HP | Product number: Y5C77US#ABA | For histomorphometric analysis and imaging |
Manual Rotary Microtome | Leica | RM 2235 | For sample sectioning |
Marking pens | Leica | 3801880 | For sample labeling, cassettes and slides |
OLYMPUS BX53 Microscope | OLYMPUS | https://www.olympus-lifescience.com/en/microscopes/upright/bx53f2/ | For histomorphometric analysis and imaging |
OLYMPUS DP 73 Microscope Camera | OLYMPUS | https://www.olympus-lifescience.com/en/camera/color/dp73/ | For histomorphometric analysis and imaging (discontinued) |
ORION STAR A211 pH meter | Thermo Scientific | STARA2110 | For Decalcification Buffer preparation |
OsteoMeasure Software | OsteoMetrics | https://www.osteometrics.com/index.htm | For histomorphometric measurement and analysis |
Perfusion Two Automated Pressure Perfusion system | Leica | Model # 39471005 | For mouse knee harvest |
PRISM 7 Software | GraphPad | Institutional Access Account | Statistical Analysis |
Safranin-O stain | SIGMA Life Sciences | S8884 | For sample staining |
ThinkBoneStage - Rotating Microscope Stage | Think Bone Consulting Inc. - OsteoMetrics (supplier) | http://thinkboneconsulting.com/index_files/Slideholder.php | For histomorphometric analysis and imaging |
Wacom Pro Pen Stylus | Wacom | https://www.wacom.com/en-es/products/pen-displays/cintiq-27-qhd-touch | For histomorphometric analysis and imaging |
Weigerts Iron Hematoxylin A | Fisher | 5029713 | For hematoxylin staining |
Weigerts Iron Hematoxylin B | Fisher | 5029714 | For hematoxylin staining |
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