비침습적 압박 유도 전방 십자인대(ACL) 손상 및 생쥐의 프로테아제 활성에 대한 생체 내 이미징

요약

비침습적 전방십자인대 손상은 마우스에서 외상 후 골관절염(PTOA)을 시작하기 위한 신뢰할 수 있고 임상적으로 관련된 방법입니다. 이 손상 방법은 또한 프로테아제 활성화 가능한 근적외선 프로브 및 형광 반사 이미징을 사용하여 손상 후 초기 시점에서 관절의 프로테아제 활성을 생체 내에서 정량화할 수 있습니다.

초록

전방십자인대(ACL) 파열 또는 반월상 연골 파열과 같은 외상성 관절 손상은 일반적으로 부상 후 10-20년 이내에 외상 후 골관절염(PTOA)으로 이어집니다. 관절 손상에 의해 시작되는 초기 생물학적 과정(예: 염증, 기질 금속단백분해효소(MMP), 카텝신 프로테아제, 골 흡수)을 이해하는 것은 PTOA의 원인을 이해하는 데 매우 중요합니다. 그러나 이러한 생물학적 과정의 생체 내 측정을 위한 옵션은 거의 없으며, 골관절염을 시작하기 위해 침습적 수술 기술이나 주사를 사용하는 경우 초기 생물학적 반응이 혼란스러울 수 있습니다. PTOA에 대한 연구에서는 형광 반사 이미징(FRI)과 결합된 상업적으로 이용 가능한 근적외선 프로테아제 활성화 가능한 프로브를 사용하여 마우스의 비침습적 압박 유도 ACL 손상 후 생체 내 프로테아제 활성을 정량화했습니다. 이 비침습적 전방십자인대 손상 방법은 임상적으로 관련된 손상 상태를 면밀히 요약하고 피부나 관절낭을 파괴하지 않기 때문에 완전히 무균입니다. 이러한 손상과 이미징 방법의 조합을 통해 외상성 관절 손상 후 여러 시점에서 단백질 분해 효소 활동의 시간 경과를 연구할 수 있습니다.

서문

골관절염은 미국에서 수백만 명의 사람들에게 영향을 미치는 만연한 건강 문제입니다¹. 외상 후 골관절염(Post-traumatic osteoarthritis, PTOA)은 전방십자인대(ACL) 파열, 반월상 연골 손상 또는 관절 내 골절과 같은 관절 손상에 의해 시작되는 골관절염의 하위 집합이다². 증상이 있는 골관절염 환자 중 PTOA로 분류될 수 있는 비율은 최소 12%³이며, 이 병인은 일반적으로 특발성 골관절염보다 젊은 집단에 영향을 미친다⁴. 골관절염 마우스 모델은 훨씬 더 짧은 기간(인간의 경우 10-20년, 마우스 모델의 경우 4-12주)에 질병 병인과 잠재적인 골관절염 치료를 조사하는 데 중요한 도구입니다. 그러나, 마우스에서 골관절염을 유발하는 방법은 일반적으로 전방십자인대 절개(^5,6), 내측 반월상 연골판(^{5,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16})의 제거 또는 불안정화....

프로토콜

설명된 모든 절차는 University of California Davis의 Institutional Animal Care and Use Committee의 승인을 받았습니다. 본 연구에는 3개월 된 수컷 C57BL/6J 마우스가 사용되었습니다.

1. 비침습적 전방십자인대 부상

알림: 외부에서 가해지는 압축 하중에 의해 발생하는 전방십자인대 손상은 인간의 전방십자인대 손상 상태를 면밀히 요약하는 간단하고 재현 가능한 방법입니다. 이 프로토콜은 상업적으로 이용 가능한 하중 프레임 기기( 재료 표 참조)용으로 작성되었지만 유사한 시스템에 적용할 수 있습니다.

1. 하중 프레임 기기와 호환되는 소프트웨어를 열고( 재료 표 참조) 기존 제어 파일을 선택하거나 새 파일을 생성합니다.
2. 액츄에이터의 전원을 켭니다.
3. 캘리브레이션 메뉴에서, 로드셀의 힘 판독값을 측정하고 액츄에이터의 변위를 0으로 설정합니다.
4. 산소에 1%-4% 흡입 이소플루란을 사용하여 마우스를 마취하고 발가락 꼬집기 및/또는 꼬리 꼬집음으로 동물이 완전히 ....

토론

이 프로토콜은 마우스^20,21,24,33에서 ACL 손상을 유도하기 위한 재현 가능한, 비침습적 방법을 확립하고 엄격하게 기술하였다. 이 간단하고 효율적인 손상 분석법은 단 몇 분 만에 수행할 수 있어 PTOA의 고처리량 연구를 용이하게 합니다. 이 부상 방법은 또한 인간의 전방십자인대 손상과 관련된 부상 상.......

자료

Name	Company	Catalog Number	Comments
10x Phosphate-Buffered Saline	Tissue Protech	PBS01-32R	or equivalent
Air Anesthetia System			Isoflurane vaporizor with induction chamber and nose cone
Buprenorphine			Analgesic post-injury
Depilatory Cream	Veet	B001KYPZ4G	or equivalent
Fixtures			Custom-made knee fixture, ankle fixture, and platform
IVIS Spectrum	Perkin Elmer	124262	Can also use comparable optical imaging system
Kimwipes	Kimberly-Clark Corporation	06-666	or equivalent
Living Image software	Perkin Elmer
Materials testing systems	TA Instruments		Electroforce 3200 or equivalent
ProSense680	Perkin Elmer	NEV10003	Can also use other probes such as OsteoSense, MMPSense, Cat K, AngioSense, etc.
Sterile Syringe with Needle	Spectrum Chemical Mfg. Corp.	550-82231-CS	Covidien 1 mL TB Syringe with 28 G x 1/2 in. Needle, Sterile or equivalent
Uniaxial load cell	TA Instruments		20 N capacity
Vortex-Genie 2	Scientific Industries, Inc.	SI-0236	or equivalent
WinTest software	TA Instruments		compatible with Electroforce 3200