Name: real-time visualization and analysis of chondrocyte injury due to mechanical loading in fully intact murine cartilage explants
Uploaded: 2019-01-07T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Real-time Visualization and Analysis of Chondrocyte Injury Due to Mechanical Loading in Fully Intact Murine Cartilage Explants at JoVE.com

المؤلف يود أن يشكر الدكتور ريتشارد وو ولويس دسلجاديلو لاستخدام السخي من مقياس الأس الهيدروجيني وأوسموميتير. بالإضافة إلى ذلك، المؤلف يود أن يشكر لي أندريا للمساهمة في تطوير نظام الاختبار الميكانيكية الأولى. تم تمويل هذه الدراسة من AR069655 P30 المعاهد الوطنية للصحة.

وأقر جميع أعمال الحيوانات لجنة جامعة روتشستر "الموارد الحيوانية".
1-الحلول
<ol><li>إعداد "الملح حل" هانك متوازن (حبس X 1) التي تحتوي على الكالسيوم والمغنيسيوم ولا أحمر الفينول. قم بضبط ال pH إلى 7.4 بإضافة كميات صغيرة من HCl أو هيدروكسيد الصوديوم.</li>
	<li>ضبط الاسموليه لموسم 303 بإضافة كل?...

<ol>
	<li>Lotz, M. K., Kraus, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+developments+in+osteoarthritis.+Posttraumatic+osteoarthritis:+pathogenesis+and+pharmacological+treatment+options.">New developments in osteoarthritis. Posttraumatic osteoarthritis: pathogenesis and pharmacological treatment options.</a> Arthritis Research &amp; Therapy. 12 (3), 211 (2010).</li><li>Pallante, A. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+in+vivo+performance+of+osteochondral+allografts+in+the+goat+is+diminished+with+extended+storage+and+decreased+cartilage+cellularity.">The in vivo performance of osteochondral allografts in the goat is diminished with extended storage and decreased cartilage cellularity.</a> American Journal of Sports Medicine. 40 (8), 1814-1823 (2012).</li><li>Delco, M. L., Bonnevie, E. D., Bonassar, L. J., Fortier, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mitochondrial+dysfunction+is+an+acute+response+of+articular+chondrocytes+to+mechanical+injury.">Mitochondrial dysfunction is an acute response of articular chondrocytes to mechanical injury.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36 (2), 739-750 (2018).</li><li>Ewers, B. J., Dvoracek-Driksna, D., Orth, M. W., Haut, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+extent+of+matrix+damage+and+chondrocyte+death+in+mechanically+traumatized+articular+cartilage+explants+depends+on+rate+of+loading.">The extent of matrix damage and chondrocyte death in mechanically traumatized articular cartilage explants depends on rate of loading.</a> Journal of Orthopaedic Research. 19 (5), 779-784 (2001).</li><li>Goodwin, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rotenone+prevents+impact-induced+chondrocyte+death.">Rotenone prevents impact-induced chondrocyte death.</a> Journal of Orthopaedic Research. 28 (8), 1057-1063 (2010).</li><li>Issa, R., Boeving, M., Kinter, M., Griffin, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+biomechanical+stress+on+endogenous+antioxidant+networks+in+bovine+articular+cartilage.">Effect of biomechanical stress on endogenous antioxidant networks in bovine articular cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 36 (2), 760-769 (2018).</li><li>Bartell, L. R., Fortier, L. A., Bonassar, L. J., Cohen, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+microscale+strain+fields+in+articular+cartilage+during+rapid+impact+reveals+thresholds+for+chondrocyte+death+and+a+protective+role+for+the+superficial+layer.">Measuring microscale strain fields in articular cartilage during rapid impact reveals thresholds for chondrocyte death and a protective role for the superficial layer.</a> Journal of Biomechanics. 48 (12), 3440-3446 (2015).</li><li>Levin, A. S., Chen, C. T., Torzilli, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+tissue+maturity+on+cell+viability+in+load-injured+articular+cartilage+explants.">Effect of tissue maturity on cell viability in load-injured articular cartilage explants.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 13 (6), 488-496 (2005).</li><li>Lee, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Synergy+between+Piezo1+and+Piezo2+channels+confers+high-strain+mechanosensitivity+to+articular+cartilage.">Synergy between Piezo1 and Piezo2 channels confers high-strain mechanosensitivity to articular cartilage.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (47), E5114-E5122 (2014).</li><li>Jeffrey, J. E., Gregory, D. W., Aspden, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Matrix+damage+and+chondrocyte+viability+following+a+single+impact+load+on+articular+cartilage.">Matrix damage and chondrocyte viability following a single impact load on articular cartilage.</a> Archives of Biochemistry and Biophysics. 322 (1), 87-96 (1995).</li><li>Chen, C. T., Bhargava, M., Lin, P. M., Torzilli, P. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Time,+stress,+and+location+dependent+chondrocyte+death+and+collagen+damage+in+cyclically+loaded+articular+cartilage.">Time, stress, and location dependent chondrocyte death and collagen damage in cyclically loaded articular cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 21 (5), 888-898 (2003).</li><li>Morel, V., Mercay, A., Quinn, T. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prestrain+decreases+cartilage+susceptibility+to+injury+by+ramp+compression+in+vitro.">Prestrain decreases cartilage susceptibility to injury by ramp compression in vitro.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 13 (11), 964-970 (2005).</li><li>Sauter, E., Buckwalter, J. A., McKinley, T. O., Martin, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cytoskeletal+dissolution+blocks+oxidant+release+and+cell+death+in+injured+cartilage.">Cytoskeletal dissolution blocks oxidant release and cell death in injured cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 30 (4), 593-598 (2012).</li><li>Martin, J. A., Buckwalter, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-traumatic+osteoarthritis:+the+role+of+stress+induced+chondrocyte+damage.">Post-traumatic osteoarthritis: the role of stress induced chondrocyte damage.</a> Biorheology. 43 (3,4), 517-521 (2006).</li><li>Martin, J. A., Brown, T., Heiner, A., Buckwalter, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Post-traumatic+osteoarthritis:+the+role+of+accelerated+chondrocyte+senescence.">Post-traumatic osteoarthritis: the role of accelerated chondrocyte senescence.</a> Biorheology. 41 (3-4), 479-491 (2004).</li><li>Kotelsky, A., Woo, C. W., Delgadillo, L. F., Richards, M. S., Buckley, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+Alternative+Method+to+Characterize+the+Quasi-Static,+Nonlinear+Material+Properties+of+Murine+Articular+Cartilage.">An Alternative Method to Characterize the Quasi-Static, Nonlinear Material Properties of Murine Articular Cartilage.</a> Journal of Biomechanical Engineering. 140 (1), (2018).</li><li>Zhang, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induced+superficial+chondrocyte+death+reduces+catabolic+cartilage+damage+in+murine+posttraumatic+osteoarthritis.">Induced superficial chondrocyte death reduces catabolic cartilage damage in murine posttraumatic osteoarthritis.</a> Journal of Clinical Investigation. 126 (8), 2893-2902 (2016).</li><li>Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=NIH+Image+to+ImageJ:+25+years+of+image+analysis.">NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis.</a> Nature Methods. 9 (7), 671-675 (2012).</li><li>Habouri, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Deletion+of+12/15-lipoxygenase+accelerates+the+development+of+aging-associated+and+instability-induced+osteoarthritis.">Deletion of 12/15-lipoxygenase accelerates the development of aging-associated and instability-induced osteoarthritis.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 25 (10), 1719-1728 (2017).</li><li>Higuchi, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Conditional+knockdown+of+hyaluronidase+2+in+articular+cartilage+stimulates+osteoarthritic+progression+in+a+mice+model.">Conditional knockdown of hyaluronidase 2 in articular cartilage stimulates osteoarthritic progression in a mice model.</a> Scientific Reports. 7 (1), 7028 (2017).</li><li>Zhu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Activation+of+beta-catenin+signaling+in+articular+chondrocytes+leads+to+osteoarthritis-like+phenotype+in+adult+beta-catenin+conditional+activation+mice.">Activation of beta-catenin signaling in articular chondrocytes leads to osteoarthritis-like phenotype in adult beta-catenin conditional activation mice.</a> Journal of Bone and Mineral Research. 24 (1), 12-21 (2009).</li><li>Hu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pathogenesis+of+osteoarthritis-like+changes+in+the+joints+of+mice+deficient+in+type+IX+collagen.">Pathogenesis of osteoarthritis-like changes in the joints of mice deficient in type IX collagen.</a> Arthritis &amp; Rheumatology. 54 (9), 2891-2900 (2006).</li><li>Mooney, R. A., Sampson, E. R., Lerea, J., Rosier, R. N., Zuscik, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-fat+diet+accelerates+progression+of+osteoarthritis+after+meniscal/Ligamentous+injury.">High-fat diet accelerates progression of osteoarthritis after meniscal/Ligamentous injury.</a> Arthritis Research &amp; Therapy. 13 (6), R198 (2011).</li><li>Griffin, T. M., Huebner, J. L., Kraus, V. B., Yan, Z., Guilak, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Induction+of+osteoarthritis+and+metabolic+inflammation+by+a+very+high-fat+diet+in+mice:+effects+of+short-term+exercise.">Induction of osteoarthritis and metabolic inflammation by a very high-fat diet in mice: effects of short-term exercise.</a> Arthritis &amp; Rheumatology. 64 (2), 443-453 (2012).</li><li>Kamekura, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoarthritis+development+in+novel+experimental+mouse+models+induced+by+knee+joint+instability.">Osteoarthritis development in novel experimental mouse models induced by knee joint instability.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 13 (7), 632-641 (2005).</li><li>Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+surgical+destabilization+of+the+medial+meniscus+(DMM)+model+of+osteoarthritis+in+the+129/SvEv+mouse.">The surgical destabilization of the medial meniscus (DMM) model of osteoarthritis in the 129/SvEv mouse.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 15 (9), 1061-1069 (2007).</li><li>Huang, H., Skelly, J. D., Ayers, D. C., Song, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Age-dependent+Changes+in+the+Articular+Cartilage+and+Subchondral+Bone+of+C57BL/6+Mice+after+Surgical+Destabilization+of+Medial+Meniscus.">Age-dependent Changes in the Articular Cartilage and Subchondral Bone of C57BL/6 Mice after Surgical Destabilization of Medial Meniscus.</a> Scientific Reports. 7, 42294 (2017).</li><li>Hamada, D., Sampson, E. R., Maynard, R. D., Zuscik, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surgical+induction+of+posttraumatic+osteoarthritis+in+the+mouse.">Surgical induction of posttraumatic osteoarthritis in the mouse.</a> Methods in Molecular Biology. 1130, 61-72 (2014).</li><li>Wilhelmi, G., Faust, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Suitability+of+the+C57+black+mouse+as+an+experimental+animal+for+the+study+of+skeletal+changes+due+to+ageing,+with+special+reference+to+osteo-arthrosis+and+its+response+to+tribenoside.">Suitability of the C57 black mouse as an experimental animal for the study of skeletal changes due to ageing, with special reference to osteo-arthrosis and its response to tribenoside.</a> Pharmacology. 14 (4), 289-296 (1976).</li><li>Stoop, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Type+II+collagen+degradation+in+spontaneous+osteoarthritis+in+C57Bl/6+and+BALB/c+mice.">Type II collagen degradation in spontaneous osteoarthritis in C57Bl/6 and BALB/c mice.</a> Arthritis &amp; Rheumatism. 42 (11), 2381-2389 (1999).</li><li>McNeil, P. L., Kirchhausen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+emergency+response+team+for+membrane+repair.">An emergency response team for membrane repair.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 6 (6), 499-505 (2005).</li><li>Adebayo, O. O., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Kinematics+of+meniscal-+and+ACL-transected+mouse+knees+during+controlled+tibial+compressive+loading+captured+using+roentgen+stereophotogrammetry.">Kinematics of meniscal- and ACL-transected mouse knees during controlled tibial compressive loading captured using roentgen stereophotogrammetry.</a> Journal of Orthopaedic Research. 35 (2), 353-360 (2017).</li><li>Vahedipour, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Uncovering+the+structure+of+the+mouse+gait+controller:+Mice+respond+to+substrate+perturbations+with+adaptations+in+gait+on+a+continuum+between+trot+and+bound.">Uncovering the structure of the mouse gait controller: Mice respond to substrate perturbations with adaptations in gait on a continuum between trot and bound.</a> Journal of Biomechanics. , (2018).</li></ol>

الأساليب المذكورة أعلاه استخدمت بنجاح لتصور قابلة للحياة وأصيب الميت في الموقع chondrocytes مفصلي من مفاصل الماوس بعد المقررة الأحمال الميكانيكية أو الآثار. على وجه الخصوص، كنا قادرين على تحليل الميكانيكية تعرض chondrocytes داخل غضروف مفصلي سليمة تماما من المفاصل الزلالي المختلفة اثنين: الركب...

غضروف مفصلي (AC) هو حمل الأنسجة التي تغطي وتحمي العظام في المفاصل الزلالي، توفير سلاسة صياغة مشتركة. التوازن الأنسجة مرهون ببقاء chondrocytes، نوع الخلية الوحيدة المقيمة في التيار المتردد. ومع ذلك، تعرض الغضروف للقوى المتطرفة بسبب الصدمة (مثلاً، شلالات، الإصابات الرياضية أو حادث سيارة) أو بسبب عدم الاستقرار المشترك اللاحق للصدمة يمكن أن يستحث الموت تشوندروسيتي، مما أدى إلى انهيار لا رجعة فيه للمشترك (هشاشة العظام) 1-علاوة على ذلك، في أوستيوتشوندرال تطعيم الإجراءات التي تهدف إلى إصلاح العيوب المحلية في الغضاريف التالفة، الفساد المرتبطة بالإدراج من الصدمات الميكانيكية يقلل من جدوى تشوندروسيتي وله آثار ضارة على نتائج العمليات الجراحية2.
غضروف explant نماذج تستخدم عادة لدراسة قابلية chondrocytes مفصلي لموت الخلايا المستحثة ميكانيكيا. عادة ما تستخدم هذه النماذج explants من الحيوانات الكبيرة لدراسة آثار تحميل الشروط والظروف البيئية والعوامل الأخرى في الخلية الضعف3،4،،من56، 7،،من89،10،11،12،13،،من1415. ومع ذلك، نظراً للحجم الكبير لآلام المفاصل، عموما هذه النماذج تتطلب إزالة المكونات من سطح مفصلي مشتركة سليمة، وبالتالي الإخلال بشروط الحدود الأصلية. وعلاوة على ذلك، أنها تتطلب بشكل عام تطبيق الأحمال الميكانيكية الكبيرة للحث على إصابة الخلية. وبدلاً من ذلك، الغضروف مورين explant النماذج توفر العديد من المزايا على نماذج حيوانية أكبر في دراسة ميكانيكية تعرض في الموقع تشوندروسيتيس. على وجه الخصوص، بسبب أبعادها أصغر، تيسير هذه النماذج اختبار غضروف مفصلي سليمة تماما دون تغيير سلامة الأنسجة الأصلية. وبالإضافة إلى ذلك، يحدث التحميل الغضروف مورين على مناطق الاتصال الصغيرة مثل أن يمكن أن يتسبب chondrocyte الموت/الإصابة مع كميات صغيرة (< 1 N). وأخيراً، جينوم الفأر هو بسهولة التلاعب بها، تمكين اختبار تأثير جينات محددة كيف القابلية في الموقع تشوندروسيتيس للإصابات الميكانيكية.
والهدف العام للطريقة التي أدخلت في هذه المخطوطة كمياً وتصور في الحقيقي مرة-مدى المكانية الموقع في خلية الموت/الإصابة بسبب الأحمال الميكانيكية المطبقة على الماوس سليمة تماما الغضروف في العظام اكسبلانتس في المختبر. يتطلب هذا الأسلوب تشريح دقيق للمفاصل الزلالي الماوس دون المساس بصلاحية تشوندروسيتي، تليها التجارب الميكانيكية لحيوية الملون explants استخدام جهاز شنت مجهر مماثلة إلى منصة اختبار التي قمنا بتطويرها مؤخرا لتحديد الخصائص الميكانيكية الغضروف موريني16. أثناء اختبار الميكانيكية، جزء كبير من سطح مفصلي (سليمة) من عظم تشريح مرئياً على صورة مجهرية صف واحد، مما يتيح التحليل السريع لبقاء الخلية بعد تطبيق حمولة. قد تم إجراء تحليل مماثل لبقاء الخلية السطحية في explants الغضاريف مورين سابقا، ولكن دون التطبيق المتزامن للتحميل17. وتشمل التطبيقات المحتملة لأسلوب لدينا دراسات مقارنة للتحقيق في ضعف chondrocytes مفصلي لمختلف الظروف البيئية والميكانيكية التي تسيطر عليها، وكذلك الفحص من العلاجات التي تهدف إلى الحد من حساسية من تشوندروسيتيس لتحميل الميكانيكية.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1027px;" width="1026">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Calcein, AM&#160;</td>
			<td style="width:205px;">Invitrogen by Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:220px;">C3100MP</td>
			<td style="width:379px;">20x50mg , Eugene, OR, USA</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Propidium Iodide</td>
			<td style="width:205px;">Invitrogen by Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:220px;">P3566</td>
			<td>1 mg/mL solution in water, 10mL, Eugene, OR, USA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Dimethyl sulfoxide (DMSO)</td>
			<td style="width:205px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:220px;">276855</td>
			<td>1L DMSO, anhydrous, &#8805;99.9%, St. Louis, MO, USA</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">HBSS (calcium, magnesium, no phenol red)&#160;</td>
			<td style="width:205px;">Gibco by Thermo Fisher Scientific</td>
			<td style="width:220px;">14025-092</td>
			<td>1X, 500mL, Grand Island, NY, USA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Feather surgical blade (#11)</td>
			<td style="width:205px;">VWR</td>
			<td style="width:220px;">102097-822</td>
			<td>Hatfield, PA, USA</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Vapor pressure osmometer, VAPRO</td>
			<td style="width:205px;">ELITechGroup</td>
			<td style="width:220px;">Model 5520</td>
			<td>Puteaux, France</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">pH meter&#160;</td>
			<td style="width:205px;">Beckman</td>
			<td style="width:220px;">Model Phi 32&#160;</td>
			<td>Brea, CA, USA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">Eppendorf thermomixer&#160;</td>
			<td style="width:205px;">Eppendorf AG&#160;</td>
			<td style="width:220px;">Model 5350</td>
			<td>Hamburg, Germany</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Motorized inverted research microscope</td>
			<td style="width:205px;">Olypmus</td>
			<td style="width:220px;">Model IX-81</td>
			<td>Center Valley, PA, USA</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:223px;">Wooden applicator</td>
			<td style="width:205px;">Puritan Medical Products Company, LLC</td>
			<td style="width:220px;">807</td>
			<td>6&#34;x100, Guilford, ME, USA</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:223px;">1.5 Glass coverslips</td>
			<td style="width:205px;">Warner Instruments, LLC</td>
			<td style="width:220px;">64-1696</td>
			<td>#1.5, 0.17mm thick, 40mm diameter, Hamden, CT, USA</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

real-time visualization and analysis of chondrocyte injury due to mechanical loading in fully intact murine cartilage explants

التوازن غضروف مفصلي يعتمد على بقاء خلايا المقيم (تشوندروسيتيس). لسوء الحظ، يمكن للصدمات الميكانيكية حمل الموت تشوندروسيتي على نطاق واسع، يمكن أن يفضي إلى انهيار لا رجعة فيها المشترك وظهور هشاشة العظام. بالإضافة إلى ذلك، المهم الحفاظ على استمرارية chondrocyte في osteochondral الابتزاز الإجراءات للنتائج الجراحية المثلى. نحن نقدم طريقة لتقييم مدى الضرر/موت الخلايا على السطح المفصلي للمفاصل الزلالي مورين سليمة المكانية بعد تطبيق الأحمال الميكانيكية التي تسيطر عليها أو الآثار. يمكن استخدام هذا الأسلوب في الدراسات المقارنة للتحقيق في آثار أنظمة مختلفة تحميل الميكانيكية، وظروف بيئية مختلفة أو التلاعب الجيني، وكذلك مختلف مراحل انحلال الغضروف على قصيرة أو طويلة الأجل ضعف chondrocytes مفصلي في الموقع. وهدف البروتوكول في المخطوطة لتقييم مدى الضرر/موت الخلايا على السطح المفصلي للمفاصل الزلالي موريني المكانية. الأهم من ذلك، هذا الأسلوب من الاختبار في غضروف سليمة تماما دون المساس بشروط الحدود الأصلية. وعلاوة على ذلك، فإنه يسمح للتصور في الوقت الحقيقي لحيوية الملون chondrocytes مفصلي وتحليل واحد يستند إلى صورة خلية الضرر الناجم عن تطبيق الساكنة التي تسيطر عليها وأثر تحميل أنظمة. تثبت النتائج التي توصلنا إليها الممثل أنه في explants الغضاريف صحية، تعتمد حساسية المكانية مدى إصابة الخلية على كثافة حجم وتأثير الحمل. لدينا طريقة يمكن تكييفها بسهولة للتحقيق في آثار أنظمة مختلفة تحميل الميكانيكية، وظروف بيئية مختلفة أو تلاعب الوراثية المختلفة على ضعف الميكانيكية في الموقع chondrocytes مفصلي.

ستة مختلفة تطبيق بروتوكولات التحميل (تحميل ثابت: 0.1 N، 0.5 ن و 1 ن لمدة 5 دقائق؛ وأثر تحميل: 1 mJ، 2 مللي جول ومج 4) الناجم عن تكاثر المناطق المترجمة قابلة للقياس الكمي لإصابة الخلية في غضروف الفخذ وعضدي الحصول عليها من العمر 8-10 أسبوع بالب/ج الفئران ( الشكل 2). الأهم ...

Watch this Scientific Journal Video about Real-time Visualization and Analysis of Chondrocyte Injury Due to Mechanical Loading in Fully Intact Murine Cartilage Explants at JoVE.com

Real-time Visualization and Analysis of Chondrocyte Injury Due to Mechanical Loading in Fully Intact Murine Cartilage Explants

التصور في الوقت الحقيقي وتحليل للإصابة تشوندروسيتي بسبب تحميل الميكانيكية في Explants الغضاريف موريني سليمة تماما

نحن نقدم طريقة لتقييم مدى الضرر/موت الخلايا على السطح المفصلي للمفاصل مورين سليمة المكانية بعد تطبيق الأحمال الميكانيكية التي تسيطر عليها أو الآثار. يمكن استخدام هذا الأسلوب للتحقيق في كيف تؤثر هشاشة العظام، والعوامل الوراثية و/أو تحميل مختلف الأنظمة العلاجية على الضعف في الموقع تشوندروسيتيس.

Homeostasis of articular cartilage depends on the viability of resident cells (chondrocytes). Unfortunately, mechanical trauma can induce widespread ...

هذه الطريقة تمكن من التحقيق في آثار أنظمة التحميل الميكانيكية المختلفة، والظروف البيئية، أو مراحل انحطاط الغضاريف على ضعف chondrocytes المفصلي في الموقع. القوى المادية. على عكس التقنيات الأخرى، يتم تنفيذ هذه القياسات في الوقت الحقيقي وفي غضروف سليمة تماما دون المساس ظروف الحدود الأصلية.ميزة أخرى لهذه التقنية هو أنه يستخدم نموذج الماوس، مما يسمح باختبار كيفية تأثير الجينات محددة على قابلية chondrocytes في الموقع في الإصابة الميكانيكية. لتشريح عظم الفخذ القاصي، ضع الماوس في موقف supine وجعل شق الجلد 5 ملليمتر على الجزء الأمامي من الركبة. تمديد شق على طول الطريق حول الركبة.وسحب الجلد لفضح مفصل الركبة وعضلات الساق. بدءا من نهاية قريبة من عظم الفخذ، واستخدام عدد واحد عشر شفرة مشرط لقطع على طول العظام في الاتجاه القعد. وضع الشفرة بين وحدة وتر العضلات الرباعية والجانب الأمامي من رمح الفخذ.تمديد شق الماضي الرضفة. قطع من خلال منتصف وتر الرضفة لإزالة وحدة وتر العضلات رباعية. بعد ذلك ، بدءًا من الطرف القريب لعظم الفخذ ، ضع شفرة المشرط بين وحدة وتر عضلة أوتار الركبة والجانب الخلفي من رمح الفخذ وقطع على طول العظم في الاتجاه القاصي.عندما يقترب شق مفصل الركبة، وقطع من خلال الأنسجة الرخوة، والانتهاء من قطع الماضي مفصل الركبة. سحب رباعيات وعضلات أوتار الركبة لفضح عظم الفخذ. وقطع أي العضلات الزائدة على الجانبين الجانبي و الوسط من العظام.قطع عضلة ربلة الساق على الجانب الخلفي من الساق القريبة. و اقلب الساق لتصور الجانب الخلفي لعظم الفخذ إزالة الأنسجة الزائدة حول مفصل الركبة لفضح condyles القعر من عظم الفخذ والسطح الخلفي من الساق القريبة.قطع الأربطة الصليبية الأمامية والخلفية بعيدا عن condyles الفخذ. و إسحب الساق بعيدا عن عظم الفخذ، وقطع كل الأربطة لفصل الجزء السفلي من الساق من عظم الفخذ. باستخدام مقص التشريح القياسية، وقطع من خلال عظم الفخذ في نهاية قريبة من العظام حوالي ثمانية ملليمترات فوق المفصل tibiofemoral من الجانب الجانبي.واستخدم ملقط الصائغ لإزالة الأنسجة الرخوة المحيطة من عظم الفخذ. ثم فضح الغضروف على كل من condyles في نهاية نهاية عظم الفخذ. هيدرات دوريا السطح المفصلي مع HBSS.لتشريح من الزّم، ضع الفأر في موقف الزفير. واستخدم المقص الصغير لعمل شق من خمسة ملليمترات على الجانب الخلفي من الكوع. تمديد شق حول الكوع وسحب الجلد لفضح العضلات على الذراع والكتف.بدءا من نهاية قريبة من عظم العضد، ووضع شفرة من مشرط أحد عشر رقم بين وحدة وتر العضلات ثلاثية الرؤوس والجانب الخلفي من عظم العضد. وقطع على طول العظام في اتجاه القاصي. تمديد شق نحو نهاية سحّة من العضد، من خلال وتر ثلاثية الرؤوس وسحب ثلاثيات الرؤوس مرة أخرى نحو نهاية قريبة من العضد حتى يتعرض الرأس العضد.قطع النسيج الضام حول رأس الضمة دون لمس السطح المفصلي. و أخرجي الطرف من الجسم هيدرات السطح المفصلي لرأس humeral مع HBSS.لفصل العضد من الذراع، واستخدام ملقط لكسر نهاية قريبة من الزنا على الجانب الخلفي من الذراع. وقطع النسيج الضام حول نهاية القضم من عظم العضد، وإزالة أي الأنسجة الزائدة على العظام. ثم استخدام مقص تشريح القياسية لإزالة الدليتود tuberosity على الجانب الخلفي من الزمر.ووضع العينة تشريح في أنبوب 1.5 ملليلتر microcentuge التي تحتوي على HBSS. بالنسبة لـ Calcein AM تلطيخ العينات، قم بنقل العظام إلى أنبوب microcentrifuge 1.5 ملليلتر يحتوي على 500 ميكرولترات من 10.05 ميكرو مولر كالسين في HBSS. ووضع الأنبوب في خلاط حراري عند 37 درجة مئوية عند 800 دورة في الدقيقة، محمي من الضوء.بعد ثلاثين دقيقة، وغسل العينة في HBSS الطازجة لمدة عشر دقائق. ونقل العينة على الشريحة الزجاجية من المجهر العرف شنت جهاز الاختبار الميكانيكية، بحيث السطح المفصلي من condyles الفخذ الخلفي أو رأس humeral يجلس على الزجاج. هيدرات العينة مع HBSS ووضع الجهاز مع العينة على مرحلة المجهر الفلوري.صورة chondrocytes المفصلي ملطخة مع Calcein AM قبل تطبيق التحميل تحت التكبير 4x. اضبط إعدادات الامتلاك لتحسين جودة الصورة. لتطبيق تحميل ميكانيكي ثابت، عقد تحميل ثابت المنصوص عليها على رأس العينة بحيث يتم ضغط الغضروف المفصلي ضد الزجاج غطاء لمدة خمس دقائق قبل إزالة الحمل.لتطبيق حمولة ميكانيكية تأثير، إسقاط تأثير أسطواني من الوزن المعروف على العينة من ارتفاع المقررة، والإفراج عن الحمل خمس ثوان بعد الاصطدام. مباشرة بعد إزالة أي من الحمل، احتضان العينة في إعداد حديثا 60 ميكرو مول بروريديوم يوديد في ملليلتر واحد من HBSS. لمدة خمس دقائق في درجة حرارة الغرفة، ثم إعادة صورة chondrocytes المفصلي عن طريق المجهر الفلورسي كما أظهرت للتو.لتحديد مساحة الخلايا المصابة والميتة بسبب نظام التحميل الميكانيكية التطبيقية ، قم أولاً بفتح الميكروفات الدقيقة للسطح المفصلي المكتسبة قبل وبعد تطبيق الحمل الميكانيكي في ImageJ. دمج الصور في كومة. تعيين مقياس الصور استناداً إلى دقة الصورة.بعد ذلك، حدد المنطقة التي أصبحت فيها الخلايا سالبة وPI موجبة. وتعتبر هذه الخلايا مصابة أو ميتة. ثم تحديد مساحة الخلايا الميتة المصابة باستخدام أداة القياس.على الأقل ستة اختبار تطبيق بروتوكولات التحميل reproduced بشكل مُسْتَرَحِد كمّياً مناطق موضعية قابلة للقياس الكمي من إصابات الخلية في الفخذ والغضاريف العضدية التي تم الحصول عليها من ثمانية إلى عشرة أسابيع من الفئران صمام C. في جميع بروتوكولات التحميل التي تم اختبارها ، أدت مقادير الحمولة الأعلى وشدة الارتطام الأعلى إلى تفاقم المدى الأقصى لإصابة الخلايا في كل من عظم الفخذ والهميري. أثناء إجراء التشريح من المهم أن نتذكر عدم الاتصال بالغضروف المفصلي مع الأدوات الجراحية ، لأن هذا قد يعرض خط الأساس للخطر من خلال قدرة العينات.استخدام هذا النموذج المتطابق قد يسهل البحث في هشاشة العظام، كما يتم بسهولة الناجمة عن المرض في الفئران من خلال التلاعب الجينية، أو الغذائية، أو الجراحية. كما توفر منصتنا أداة لاستجواب أسئلة العلوم الأساسية وفحص التدخلات العلاجية التي تستهدف الضعف الميكانيكي للشوكندريات.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

تصميم مفاعل حيوي ذو محورين الميكانيكية جار للهندسة الأنسجة

We  designed a loading device that is capable of applying uniaxial or biaxial  mechanical strain to a tissue engineered biocomposites fabricated for  ...

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

3D هيدروجيل السقالات لالمفصلي خلية غضروفية الثقافة والجيل الغضروف

Human articular cartilage is highly susceptible to damage and has limited self-repair and regeneration potential. Cell-based strategies to engineer ...

An Experimental and Finite Element Protocol to Investigate the Transport of Neutral and Charged Solutes across Articular Cartilage

والتجريبية وبروتوكول العناصر المحددة للتحقيق في نقل المواد المذابة المحايدة، واتهم في الغضروف المفصلي

Osteoarthritis (OA) is a debilitating disease that is associated with degeneration of articular cartilage and subchondral bone. Degeneration of articular ...

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

An In Vitro Organ Culture Model of the Murine Intervertebral Disc

ل<em&gt; في المختبر</em&gt; نموذج الثقافة الجهاز من الفئران فقرات القرص

Intervertebral disc (IVD) degeneration is a significant contributor to low back pain. The IVD is a fibrocartilaginous joint that serves to transmit and ...

A Test Bed to Examine Helmet Fit and Retention and Biomechanical Measures of Head and Neck Injury in Simulated Impact

على سرير اختبار لدراسة تناسب خوذة والاحتفاظ بها والتدابير النشاط الحيوي للرأس، وإصابة في العنق في أثر المحاكاة

Conventional wisdom and the language in international helmet testing and certification standards suggest that appropriate helmet fit and retention during ...

Manufacturing of a Nafion-coated, Reduced Graphene Oxide/Polyaniline Chemiresistive Sensor to Monitor pH in Real-time During Microbial Fermentation

تصنيع نافيون المغلفة، وخفضت الجرافين أكسيد/بوليانيليني تشيميريسيستيفي استشعار لمراقبة درجة الحموضة في "الوقت الحقيقي أثناء التخمر الميكروبية"

Here, we report the engineering of a solid-state micro pH sensor based on polyaniline-functionalized, electrochemically reduced graphene oxide (ERGO-PA). ...

Environmental Dynamic Mechanical Analysis to Predict the Softening Behavior of Neural Implants

تحليل الميكانيكية الحيوية البيئية للتنبؤ بسلوك تليين يزرع العصبية

When using dynamically softening substrates for neural implants, it is important to have a reliable in vitro method to characterize the softening behavior ...

Characterization of Intra-Cartilage Transport Properties of Cationic Peptide Carriers

توصيف خصائص النقل داخل الغضاريف لحاملات الببتيد الموجب

Several negatively charged tissues in the body, like cartilage, present a barrier to the targeted drug delivery due to their high density of negatively ...

Real-Time Intravital Multiphoton Microscopy to Visualize Focused Ultrasound and Microbubble Treatments to Increase Blood-Brain Barrier Permeability

في الوقت الحقيقي داخل المجهرية متعددةفوتون لتصور الموجات فوق الصوتية المركزة والعلاجات Microbubble لزيادة نفاذية حاجز الدم في الدماغ

The blood-brain barrier (BBB) is a key challenge for the successful delivery of drugs to the brain. Ultrasound exposure in the presence of microbubbles ...