Неинвазивное компрессионно-индуцированное повреждение передней крестообразной связки (ПКС) и визуализация активности протеазы in vivo у мышей

Резюме

Неинвазивное повреждение передней крестообразной связки является надежным и клинически значимым методом инициации посттравматического остеоартрита (ПТОА) у мышей. Этот метод также позволяет in vivo количественно оценить активность протеазы в суставе в ранние моменты времени после травмы с помощью активируемых протеазами зондов ближнего инфракрасного диапазона и визуализации отражения флуоресценции.

Аннотация

Травматические повреждения суставов, такие как разрыв передней крестообразной связки (ПКС) или разрыв мениска, обычно приводят к посттравматическому остеоартриту (ПТОА) в течение 10-20 лет после травмы. Понимание ранних биологических процессов, инициированных повреждениями суставов (например, воспаление, матриксные металлопротеиназы (ММП), катепсиновые протеазы, резорбция костной ткани), имеет решающее значение для понимания этиологии ПТОА. Тем не менее, существует несколько вариантов измерения этих биологических процессов in vivo , и ранние биологические реакции могут быть искажены, если для инициирования ОА используются инвазивные хирургические методы или инъекции. В наших исследованиях ПТОА мы использовали коммерчески доступные зонды, активируемые протеазой ближнего инфракрасного диапазона, в сочетании с флуоресцентной отражательной визуализацией (FRI) для количественной оценки активности протеазы in vivo после неинвазивного компрессионного повреждения передней крестообразной связки у мышей. Этот неинвазивный метод повреждения передней крестообразной связки точно повторяет клинически значимые состояния травмы и является полностью асептическим, поскольку он не включает в себя повреждение кожи или капсулы сустава. Комбинация этих методов травмы и визуализации позволяет изучать динамику активности протеазы в различные моменты времени после травматического повреждения сустава.

Введение

Остеоартрит является широко распространенной проблемой здравоохранения, которая затрагивает миллионы людей^{в Соединенных Штатах} 1. Посттравматический остеоартрит (ПТОА) — это разновидность остеоартрита, которая возникает в результате повреждения сустава, такого как разрыв передней крестообразной связки (ПКС), повреждение мениска или внутрисуставной перелом². Доля пациентов с симптоматическим ОА, которые могут быть классифицированы как ПТОА, составляет не менее 12%³, и эта этиология обычно поражает более молодую популяцию, чем идиопатическая ОА⁴. Мышиные модели ОА являются ва....

протокол

Все описанные процедуры были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию при Калифорнийском университете в Дэвисе. Для настоящего исследования были использованы 3-месячные самцы мышей C57BL/6J.

1. Неинвазивная травма передней крестообразной связки

ПРИМЕЧАНИЕ: Травма передней крестообразной связки, вызванная внешней сжимающей нагрузкой, является простым и воспроизводимым методом, который точно повторяет условия травмы передней крестообразной связки у людей. Этот протокол написан для коммерчески доступного прибора с нагрузочной рамой (см. таблицу материалов), но может....

Результаты

После приложения однократного сжимающего усилия (1 мм/с до травмы) к голеням 3-месячных самцов мышей C57BL/6J повреждение передней крестообразной связки последовательно индуцировалось у всех мышей. Средняя сжимающая сила при травме коленного сустава составила примерно 10 Н (рис. .......

Обсуждение

Этот протокол установил и строго описал воспроизводимый, неинвазивный метод индуцирования повреждения передней крестообразной связки у мышей 20,21,24,33. Этот простой и эффективный метод травматизации может быть выпол?.......

Материалы

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