げっ歯類の骨の全骨曲げ試験を含む研究の設計、実施、および解釈に関する実践的な考慮事項

要約

げっ歯類の骨の機械的試験は、骨の骨折しやすさに関する情報を抽出するための貴重な方法です。適切な実践的理解を欠いていると、結果が過剰に解釈されたり、妥当性に欠けたりする可能性があります。このプロトコルは、機械的試験が正確に実施され、有効で機能的なデータを提供するためのガイドとして機能します。

要約

骨折につながる骨格の脆弱性は、毎年150万人の骨折と180億ドルの直接的な医療費をもたらす米国の公衆衛生上の危機です。骨疾患の根底にあるメカニズムと治療への反応を理解する能力は、望まれるだけでなく、重要です。骨の機械的試験は、骨の骨折しやすさを理解し、定量化するための貴重な技術として役立ちます。この方法は簡単に実行できそうに見えますが、ユーザーがガバナンスの仮定と重要な手順を無視すると、不適切で不正確な結論に達する可能性があります。これは、方法の誤用や結果の誤った解釈を伴う研究が発表され続けているため、分野を超えて観察されています。このプロトコルは、サンプルサイズの考慮から組織の採取と保存、データ分析と解釈まで、これらの技術の適用とともに機械的試験に関連する原則の入門書として機能します。これにより、骨の骨折しやすさに関する貴重な情報が得られ、学術研究と臨床ソリューションの両方の理解が深まります。

概要

骨の機械的試験は、骨の骨折しやすさに関連する機能情報を抽出するための主要な方法です。前臨床試験では、いくつかの検査方法を使用できますが、最も一般的なのは長骨の曲げです。これらの検査は簡単に実施でき、ヒトからマウスまで、さまざまなサイズの骨に使用できます。マウスは前臨床研究で最も一般的に研究されている動物の1つであるため、このプロトコルはマウスの大腿骨と脛骨で実施される曲げ試験に焦点を当てます。

曲げ試験を行う前に、骨を適切に採取して保管する必要があります。最も一般的な保存方法は、伝統的に、生理食塩水に浸したガーゼで骨を凍結するか、生理食塩水のみで凍結するか、エ ^{タノールで}骨を脱水するかでした1。エタノールで保存された骨は、凍結保存されたものと比較して、剛性と弾性率が増加し、変形パラメータが減少することが示されています¹。検査前に骨を水分補給しても、これらの特性は正常なレベル ¹には回復しません。生理食塩水に浸して保管すると、生理食塩水が膨張すると圧力がかかるため、骨に損傷を与える可能性があります。さらに、マイクロコンピュータ断層撮影(μCT)スキャンのために骨を取り除くには、溶液の完全な融解が必要になります。その結果、採取したばかりの骨を生理食塩水に浸したガーゼで冷凍することが標準的な保存方法となっており、このプロトコル全体で推奨され....

プロトコル

このプロトコル全体を通して動物を含むすべての手順は、手順の前にインディアナ大学理学部の施設動物および使用委員会(IACUC)によって承認されています。手順で説明された動物は、安楽死の二次的な手段として、_CO2吸入とそれに続く子宮頸部脱臼によって安楽死させられました。

1.骨の収穫、保管、解凍

1. 収穫と貯蔵
   1. マウスの腹側を上にして置きます。メス(またはカミソリの刃やはさみ)を使用して、片側の大腿骨と骨盤のおおよその接合部を切開します。
   2. 股関節が見つかるまで、背側で最初の切開を続けます。骨盤に付着した小さな白い球体として表示される大腿骨頭を探します。
   3. 大腿骨頭がソケットから飛び出すまで、メスの端で大腿骨頭の近位端に圧力をかけます。死骸の残りの部分から後肢を解放するために、追加の組織を切除します。
   4. 後肢を分離した状態で、膝関節の屈曲を誘発して脛骨と大腿骨を分離します。膝の前面でメスを内側から外側方向に動かして、骨の間の靭帯を含む隣接する組織を切断します。
   5. これで骨が分離しない場合は、膝関節を伸ばして後面にアクセスできるようにします。骨を切ったり、関節軟骨を削ったりしないように注意してください。
   6. 大腿骨と脛骨が分離したら、関節を曲げ、関節の後面を内側外側の鋸で切る動作を使用して、後足を脛骨....

ディスカッション

スキャンとテストのプロセス全体を通して、トラブルシューティングと最適化が適切な瞬間があります。1つ目は、μCTで骨をスキャンするときに発生します。多くのシステムには、1つのオブジェクトを保持してスキャンできるホルダーが付属していますが、カスタムホルダーを作成して複数のボーンを同時にスキャンすることができます。複数のボーンをスキャンすることは、最適化のため?.......

資料

Name	Company	Catalog Number	Comments
CTAn	Bruker	NA	CT Scan Analysis Software
DataViewer	Bruker	NA	CT Scan Rotation Software
Matrix Laboratory (MATLAB) 2023a	MathWorks	NA	Coding platform used for data analysis
NRecon	Bruker	NA	CT Scan Reconstruction software
SKYSCAN 1272-100 kV w/ 16 MP CCD detector, incl 3D Suite Software	Micro Photonics Inc	SKY-016814	Micro-CT system that can non-destructively visualize up to 209 mPs in every virtual slice through an object