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Method Article
Este manuscrito apresenta métodos para a Análise morfométrica e as mudanças celulares dentro do côndilo mandibular de roedores.
Articulação temporomandibular (ATM) tem a capacidade de adaptação a estímulos externos, e carregar as alterações pode afetar a posição dos côndilos, bem como os componentes estruturais e celulares da cartilagem condilar mandibular (MCC). Este manuscrito descreve métodos para analisar estas mudanças e um método para alterar o carregamento da TMJ em camundongos (i.e., à compressão estática TMJ carregando). A avaliação estrutural ilustrada aqui é uma abordagem simples morfométricos que usa o software Digimizer e é executada em radiografias de ossos pequenos. Além disso, a análise de celulares muda levando a alterações na expressão do colágeno, a remodelação óssea, a divisão celular, e proteoglycan distribuição no MCC é descrita. A quantificação dessas mudanças em cortes histológicos - contando os pixels fluorescentes positivos usando imagem de software e o mapeamento de distância de medição e manchado área com Digimizer - também é demonstrado. Os métodos mostrados aqui não são limitados a TMJ murino, mas podem ser usados em ossos adicionais de pequenos animais experimentais e em outras regiões de ossificação endocondral.
A TMJ é uma articulação de carga exclusiva localizada na região craniofacial e é formada de fibrocartilagem. O MCC da TMJ é essencial para a função da articulação, incluindo o movimento da mandíbula sem impedimentos ao falar e mastigar, mas geralmente é afetado por doenças degenerativas, incluindo osteoartrite1. A TMJ tem a capacidade de adaptação a estímulos externos e alterações de carga, levando a alterações estruturais e celulares para os componentes do MCC2,3,4,5. As propriedades de carga do MCC podem ser explicadas pelas interações entre seus componentes, incluindo a água, a rede de colágeno e densamente proteoglicanos. O MCC tem quatro zonas distintas de celulares que expressam diferentes tipos de proteínas de colágeno e não-colágeno: 1) a zona superficial ou articular; 2) a zona proliferativa, composta de células mesenquimais indiferenciadas e que responde ao carregar as demandas; 3) a zona de prehypertrophic, composto de condrócitos maduros expressando colágeno tipo 2; e 4) a hipertrófica de zona, a região onde os condrócitos hipertróficas expressando colágeno tipo 10 morrer e sofrer calcificação. A região não-mineralizado é rica em proteoglicanos que proporcionam resistência a forças compressivas6.
Há contínua mineralização na zona hipertrófica do MCC, onde ocorre a transição da condrogênese a osteogênese, garantindo a robusta estrutura mineral do osso subcondral do côndilo mandibular7. As mudanças celulares em regiões não mineralizadas e mineralizadas, finalmente, levam a alterações morfológicas e estruturais no côndilo mandibular e maxilar inferior. Manutenção da homeostase de todas as regiões celulares do MCC e a mineralização da parte subcondral são essenciais para a saúde, capacidade load-bearing e integridade da TMJ.
O modelo de rato transgénico colágeno múltipla (como descrito por Utreja et al) 8 é uma ótima ferramenta para usar para entender mudanças na expressão do colágeno, porque todos os transgenes são expressas em MCC. Para uma avaliação aprofundada e histológica, manchas histológicas são utilizadas para estudar a deposição de matriz, mineralização, proliferação celular, apoptose, e expressão de proteínas para as camadas de células diferentes do MCC.
Neste manuscrito, histológico e análises morfométricas são usadas para avaliar as alterações estruturais e celulares no MCC e subcondral osso do côndilo mandibular de ratos. Além disso, um método de quantificação de célula, para a análise de imagens histológicas fluorescentes e para mapear as corrediças do microscópio de luz, é descrito. A TMJ estática à compressão carregando o método, que provoca alterações celulares e morfológicas na MCC e subcondral osso9, também é ilustrada para validar nossos métodos.
Os métodos descritos aqui podem ser usados para determinar morfométricos e as alterações histológicas no côndilo mandibular e maxilar inferior de roedores ou para analisar outras regiões de ossificação endocondral e a morfologia dos tecidos mineralizados adicionais.
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Comitê institucional cuidados de animais do centro de saúde da Universidade de Connecticut aprovou todos os procedimentos de animais.
1. compressão estática TMJ carregamento: Boca forçada a abrir
Nota: Ratos transgénicos quatro semanas de idade, abrigando fluorescentes repórteres para colágeno (Col2a1XCol10a1), gentilmente cedidos pelo Dr. David Rowe (Universidade de Connecticut), foram utilizados para os experimentos descritos neste manuscrito (n = 8; 4 machos e 4 fêmeas). O transgene de Col2a1 ciano (azul) é expressa em células na zona prehypertrophic do MCC, enquanto o Col10a1 cereja (vermelhas) células estão presentes na região hipertrófica8 (Figura 1). Os ratos foram igualmente divididos em dois grupos: grupo 1) do carregado, onde os ratos foram submetidos a compressiva TMJ estática de carga (descrito no passo 2) e 2) o grupo de controle, onde os ratos não receberam nenhuma intervenção.
Figura 1. Representante sagital do côndilo do mouse duplo-colágeno repórter fluorescentes (Col2a1XCol10a1). Barra de escala = 200 µm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Compressiva carregamento estático de TMJ: forçada de boca aberto modelo. (A) mola fabricada de 0,017 x 0.025 arco de liga de titânio beta. (B) rato carregado com mola. (C) radiografia do carregado e ratos controle, mostrando diferenças no posicionamento da mandíbula. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. fixação e dissecação de mandíbula
3. imagem latente e medidas morfométricas de raio-x
Figura 3 . Representação de medidas morfométricas da mandíbula. (A) Use a barra de escala da radiografia para determinar a unidade (circulado em vermelho, barra de escala: 10 mm). (B) selecione os pontos anatômicos usando o "estilo de marcador 2" (circulado em vermelho). 1) Condylion; 2) processo incisivo; 3) ponto mais profundo no entalhe sigmoide; 4) ponto mais profundo na concavidade do ramo mandibular; 5) a maioria dos ponto anterior da superfície articular condilar; 6) ponto mais posterior da superfície articular condilar. Barra de escala: 10 mm.(C) realizar medições com o "comprimento" e "perpendiculares" ferramentas (circuladas em vermelho). Medições do ponto 1 e 2: comprimento mandibular; do ponto 5 e 6: largura condilar; perpendicular do ponto 1 ao 4 - 3: comprimento da cabeça condilar. Salvar as medições na "lista de medição". Barra de escala = 10 mm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
4. côndilo incorporação
Nota: Depois de tomar as imagens radiográficas, as mandíbulas podem ser incorporadas e seccionadas para análise histológica.
5. côndilo corte sagital e preparação de Slide
6. histológica coloração e imagem microscópica
Nota: A maioria da coloração histológica é executada conforme descrito na seção histológica do papel por Dyment et al.10.
7. fluorescente quantificação histológica
Figura 4 . Representação do transgene Col10a1 quantificação. (A) selecione a área de interesse com o "Lasso Tool" (L). Para as células Col10a1-positivo, selecione a cartilagem mandibular todo. Salve o número de pixels na caixa "histograma". (B) selecione o pixel de interesse, neste caso, o vermelho fluorescente Col10a1 pixels. Observe que apenas os pixels vermelhos dentro da área de interesse serão selecionados. Salve o número de pixels vermelhos da caixa "histograma". Barra de escala = 200 µm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5 . Representação de quantificação de armadilha fluorescente. (A) selecione a área de interesse (osso mandibular de cartilagem e subcondral) e salvar o número de pixels da região. (B) selecione os pixels fluorescentes amarelos, que representa a atividade de armadilha. Observe que somente de armadilha-positivo pixels serão selecionados. Salve o número de pixels selecionados. Barra de escala = 200 µm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6 . Representação de quantificação de EdU. (A) selecione a região proliferativa do MCC (a camada externa da cartilagem). Selecionar pixels DAPI-positivo e salvar o número de pixels. (B) selecionar pixels EdU-positivo (amarelo fluorescente) e salvar o número de pixels. Barra de escala = 200 µm. clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
8. quantificação da espessura da cartilagem e distribuição Proteoglycan
Figura 7 : Representação de quantificação de distribuição proteoglicano. (A) Use a barra de escala da imagem histológica para determinar a unidade clicando no botão "unidade" (circulado em vermelha, unidade selecionada: 500 µm). (B) medir a espessura da cartilagem em locais diferentes, usando a ferramenta de "comprimento" (circulada em vermelho). Salve as medições da lista"medição" no painel superior direito. O software também oferece "Estatísticas", no painel inferior direito, então a média e o SD das medições podem ser obtidos diretamente. (C) medir a área manchada de azul de toluidina, usando a ferramenta de "área" (circulada em vermelho). Círculo da área de interesse e salvar a medição na "lista de medição". Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Estatísticas descritivas foram realizadas para examinar a distribuição de medidas morfométricas (comprimento mandibular, condilar comprimento, largura condilar) e análise histológica. Os resultados foram comparados entre o grupo carregado (ou seja, ratos submetidos a carga compressiva com a mola de titânio beta) e grupo controle (ou seja, ratos de controle que não recebeu qualquer procedimento de correspondência). Diferenças estatisticamente significativas entr...
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Este manuscrito descreve métodos para a medição de morfometria e análise celular dos côndilos mandibulares murino e mandíbulas. As medições radiográficas morfométricas também podem ser usadas para analisar outros ossos de pequenos animais experimentais. Além disso, a análise celular (célula quantificação e mapeamento de distância de cartilagem) não estão limitada a do côndilo mandibular roedor, mas pode ser usado para quantificar a cortes histológicos de tecidos diversos.
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Os autores têm sem interesses financeiros concorrentes.
Os autores gostaria de agradecer Dr. David Rowe para gentilmente fornecer os ratos transgénicos e Li Chen pela assistência histológica.
A pesquisa reportada nesta publicação foi apoiada pelo Instituto Nacional de Dental & pesquisa Craniofacial do institutos nacionais da saúde sob prêmio número K08DE025914 e pela Associação Americana de fundação ortodôntico para 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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