Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Dunkin-Hartley kobayları, osteoartrit araştırmaları için yerleşik bir hayvan modelidir. Bu tür çalışmalar, yeni ajanların araştırılması veya hastalıkların tedavisi de dahil olmak üzere çeşitli nedenlerle eklem içi enjeksiyonlardan fayda sağlayabilir. Gine domuzlarında eklem içi diz enjeksiyonları için bir metodoloji ve ardından artrit ile ilişkili diz değişikliklerini değerlendiren mikro bilgisayarlı tomografi analizi hakkında bir metodoloji açıklıyoruz.
Bu protokolün amacı, kobaylarda palpasyon kılavuzluğunda eklem içi diz enjeksiyonu tekniğinin uygulanmasında ve mikro bilgisayarlı tomografi kullanılarak değerlendirmede araştırmacılara rehberlik etmektir. Dunkin-Hartley kobayları, dizlerinde kendiliğinden osteoartrit geliştirdikleri için osteoartrit araştırmaları için sağlam modellerdir. Eklem içi ilaç dağıtımı, araştırma amaçlı bir ilacın in vivo etkilerini incelemek için yaygın bir yöntemdir. İnsanlarda, eklem içi enjeksiyon yoluyla uygulanan terapötik ajanlar ağrıyı hafifletebilir ve osteoartritin daha da ilerlemesini geciktirebilir. Herhangi bir türde olduğu gibi, bir iğnenin bir eklem boşluğuna sokulması, ağrı, topallık veya enfeksiyonla sonuçlanabilecek yaralanmaya neden olma potansiyeline sahiptir. Bu tür advers olaylar hayvan refahını tehlikeye atabilir, çalışma sonuçlarını karıştırabilir ve çalışma hedeflerine ulaşmak için ek hayvanlar gerektirebilir. Bu nedenle, özellikle çoklu, tekrarlanan eklem içi enjeksiyonlar gerektiren uzunlamasına çalışmalarda komplikasyonları önlemek için uygun enjeksiyon tekniklerinin geliştirilmesi zorunludur. Sunulan metodoloji kullanılarak, beş kobay genel anestezi altında bilateral diz enjeksiyonları yapıldı. Enjeksiyondan yedi gün sonra, osteoartrit şiddetinin analizi için hayvanlara insancıl bir şekilde ötenazi yapıldı. Anestezi veya diz enjeksiyonlarını takiben topallama, ağrı veya enfeksiyon dahil olmak üzere hiçbir olumsuz olay meydana gelmedi. Dizin X-ışını mikro bilgisayarlı tomografi analizi, osteoartrit ile ilişkili patolojik değişiklikleri tespit edebilir. Mikro bilgisayarlı tomografi verileri, yaşla birlikte artan kemik mineral yoğunluğu ve trabeküler kalınlık ile gösterildiği gibi, osteoartritin yaşlı hayvanlarda daha şiddetli olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar, aynı hayvanlarda artrit şiddetini değerlendirmek için yerleşik ve yaygın olarak kullanılan bir puanlama sistemi olan histolojik değişiklikler ve Modifiye Mankin skorları ile tutarlıdır. Bu protokol, kobaylarda eklem içi enjeksiyonları rafine etmek için kullanılabilir.
Osteoartrit (OA) 32,5 milyon ABD'li yetişkini etkilemektedir. Eklem kıkırdağının ilerleyici kaybı, eklem içindeki ve çevresindeki dokuların hafif iltihaplanması, osteofit ve kemik kistlerinin oluşumu ile oluşur 1,2. Semptomlar tipik olarak hastalığın sonraki aşamalarında ortaya çıkar ve mevcut tedaviler sadece palyatif rahatlama sağlamanın yanı sıra sistemik yan etkilere sahiptir. Hastalık modifiye edici ilaçların eksikliği, hastalığın altında yatan mekanizmaların yeterince anlaşılmamasından kaynaklanmaktadır3. Sonuç olarak, OA'yı tedavi etmek için geliştirilmiş ajanlara yönelik kritik ve devam eden bir tıbbi ihtiyaç vardır.
Hastalık süreçlerinin farklı bileşenlerini inceleyen çeşitli OA hayvan modelleri mevcuttur4. Ön çapraz bağın transeksiyonu ve medial menisküsün destabilizasyonu dahil olmak üzere çeşitli cerrahi modeller mevcut olsa da, bunlar invazivdir ve yüksek düzeyde teknik beceri gerektirir5. Kimyasal olarak indüklenen modeller, tipik olarak OA ağrı mekanizmalarını incelemek için kullanılan nispeten daha az invaziv prosedürlerdir6. Bu tür yaygın olarak kullanılan bir fare modeli, eklem içi diz içi monosodyum iyodoasetat (MIA) enjeksiyonu ile OA indüksiyonunu içerir. Bu model, MIA dozu7 değiştirilerek derecelendirilebilen tekrarlanabilir, sağlam ve hızlı ağrı benzeri bir fenotip üretir. Bu modelin indüklenmesine ilişkin teknik detaylar daha önce açıklanmıştır7. Bu tekniğin kobay gibi daha büyük kemirgenlere çevrilmesi, anatomik farklılıkları nedeniyle zordur. Bazı farklılıklar arasında, farelerde görülen distal füzyona kıyasla kobayda bitişik kemikleri ve eklem boşluğunu çevreleyen artmış kas sistemi ve eklemli bir fibula ve tibia bulunur8. Yaygın olarak bulunan bir kobay türü olan Dunkin-Hartley kobayları, bu hastalığı doğal olarak geliştirdikleri için yerleşik bir OA hayvan modelidir ve bu nedenle eklem içi enjeksiyonla uygulanan yeni terapötiklerin hastalığın ilerlemesi üzerindeki etkilerini araştırmak için sağlam bir model sunar9. Dunkin-Hartley kobayları üç ayda OA geliştirmeye başlar, erkekler hızlandırılmış bir gelişim ve daha şiddetli fenotip10 gösterir. Gine domuzlarında, OA yaşla birlikte ilerler ve 12 ayda, ilişkili patoloji görüntülemedebelirgindir 11. Dunkin-Hartley modeli gibi spontan OA modelleri, OA'yı indüklemek için herhangi bir müdahale gerektirmez ve böylece insanlarda hastalık fenotipinin gelişimini ve ilerlemesini özetler, böylece güçlü bir translasyonel modelsağlar 10. Ayrıca, OA'nın spontan gelişimi, yeni terapötikler belirli bir hayvanın tek bir dizinde tek taraflı olarak uygulandığında iç kontrole izin verir. Bu dahili kontrol, verileri analiz ederken hayvanlar arası değişkenliklerin etkilerini en aza indirir ve genel hayvan sayısını azaltmaya yardımcı olabilir.
X-ışını Mikro Bilgisayarlı Tomografi (μBT) analizi, OA şiddeti12'nin kantitatif değerlendirmesine olanak tanıyan güçlü bir araçtır. μCT, dönen bir numuneden veya dönen bir X-ışını kaynağından ve dedektörden elde edilen çoklu, yüksek çözünürlüklü X-ışını görüntülerinin taranmasını içerir13. Daha sonra, üç boyutlu (3D) hacimsel veriler, yığılmış görüntü dilimleri14 şeklinde yeniden yapılandırılır. Mineralize kemik μCT'de mükemmel kontrasta sahip olduğundan, bu modalite 3D özellikleri değerlendirmek ve OA15,16,17 ile ilişkili değişikliklerin kantitatif analizlerini yapmak için kullanılabilir. μCT, histopatoloji ve yürüme analizleri dahil olmak üzere daha yaygın olarak kullanılan araçlara göre çeşitli avantajlar sunar. Dokuların bir veya birkaç bölümünün histolojik değerlendirmesinin aksine, μBT tüm eklemi tarar ve OA lezyonlarının daha bütünsel bir değerlendirmesini sunar18. Yürüme analizi, zaman içinde eklem fonksiyonundaki semptomatik değişiklikleri ayırt edebilirken, eklem değişiklikleri OA ile ilişkili fonksiyonel değişikliklerden çok önce gelişir. μCT, topallık başlamadan önce OA gelişiminin daha hassas bir ölçümünü sağlayabilir. Özellikle ilgili iki kantitatif ölçüm, her ikisi de OA 19,20'nin ilerlemesi boyunca arttığı için kemik mineral yoğunluğu ve trabeküler kalınlığı içerir. Daha sağlam ölçümler ve karşılaştırmalar elde etmek için analizi, farklı özelliklere sahip oldukları için subkondral plaka ve trabeküler kemiğe bölmek yardımcı olabilir.
Bu yöntemin genel amacı, araştırmacıların kobaylar üzerinde eklem içi enjeksiyonları başarılı bir şekilde gerçekleştirmelerine yardımcı olmaktır. Sunulan protokolde beş (n=2), dokuz (n=1) ve 12 (n=2) aylık bozulmamış, erkek Dunkin-Hartley kobayları; Prosedürler, eklem içi diz enjeksiyonları gerektiren diğer kobay suşlarına ve yaşlarına göre tahmin edilebilir. Dunkin-Hartley modeli gibi spontan OA modellerinde, hastalığın ilerlemesi ve seri tedaviye yanıt genellikle haftalar ila aylar arasında değişen uzun süreler boyunca izlenir9. Bu genişletilmiş protokol, birden fazla eklem içi enjeksiyonla sonuçlanır ve bu nedenle, ağrı, topallık veya enfeksiyonlar dahil olmak üzere advers olayları önlemek için uygun enjeksiyon tekniğine sahip olmak önemlidir, bunların tümü hayvan refahını etkileyebilir ve çalışma sonuçlarını karıştırırken ek hayvanlar gerektirir. Sunulan protokol, kobaylarda eklem içi enjeksiyonların metodolojisini ve ardından μCT verilerinin analizini açıklamaktadır.
Burada açıklanan tüm yöntemler, Güney Carolina Tıp Üniversitesi Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanımı Komitesi tarafından onaylanmıştır. Çalışma 3R ilkesini takip etti.
1. Eklem içi enjeksiyon preparatları
2. Eklem içi enjeksiyon
3. Eklem içi enjeksiyondan iyileşme
4. Mikro bilgisayarlı tomografi (μCT) taraması
5. Kemik mikromimari parametrelerinin değerlendirilmesi için görüntü işleme
6. Yeniden yapılandırılmış görüntülerden mikromimari verilerin toplanması
Canlı hayvanlara eklem içi enjeksiyonlar yapılmadan önce, doğru enjeksiyon yerini sağlamak için yukarıdaki protokol üç sıçan kadavrası üzerinde uygulandı. Uygulama seansları sırasında, yukarıda açıklanan metodoloji kullanılarak her iki diz eklemine 50 μL %70 yeni metilen mavisi boya enjekte edildi. Bu, altı uygulama enjeksiyonuna eşittir. Enjeksiyonlardan sonra diz eklemi, eklem boşluğunun kraniyal yönünden, patellanın distalinden ve patellar ligament yoluyla kesilerek eklem boşluğunu gör...
OA'nın semptomatik tedavisindeki son gelişmelere rağmen, OA24'ün başlamasını önleyen veya ilerlemesini geciktiren terapötik ajanlar tamamen eksiktir. Şu anda, şiddetli OA'nın tek tedavisi, maliyetli, invaziv olan ve hasta morbiditesi ve mortalitesi ile sonuçlanabilen eklem replasmanıdır25. Sonuç olarak, OA'nın hayvan modelleri ile devam eden araştırmalara ve yeni terapötiklerin sürekli geliştirilmesine ciddi bir ihtiyaç vardır. OA'nın farklı bileş...
Hiç kimse
Bu el yazmasında özetlenen araştırma, Güney Carolina SmartState® İlaç Keşfi Bağış fonları (PMW), MUSC Laboratuvar Hayvanları Kaynakları Bölümü ve MUSC İlaç Keşif Çekirdeği tarafından desteklenmiştir. Bu yayın aynı zamanda Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin Translasyonel Bilimleri Geliştirme Ulusal Merkezi tarafından TL1 TR001451 ve UL1 TR001450 Hibe Numaraları altında ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Diş ve Kraniyofasiyal Araştırma Enstitüsü tarafından R01DE029637 Numaralı Ödül ile desteklenmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
200 Proof Ethanol | Decon Laboratories | 2701 | sterilizing agent |
3D.SUITE software | Bruker | μ-CT analyzing software | |
Betadine Surgical Scrub | Avrio Health | 67618-151-16 | sterilizing agent |
Insulin syringe with needle | Ulticare | 91008 | to perform injections |
Isoflurane | Piramal | 803249 | anesthesize animal |
Neutral Buffered Formalin | Fisher Scientific | 23-427098 | Fix tissue |
Nrecon Software | Bruker | μ-CT reconstruction software | |
Phosphate Buffered Saline | Cytiva | SH30258.01 | control and diluting agent |
SkyScan 1176 | Bruker | to scan samples |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır