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
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著者は、pH メーター、osmometer の寛大な使用のため博士リチャード ・ ウォーとルイス Delgadillo を感謝したいです。さらに、著者はアンドレア ・李のメカニカル テスト システムの初期開発への貢献をありがとうたいと思います。この研究は、NIH P30 AR069655 によって賄われていた。

すべての動物の仕事は、ロチェスター大学動物資源委員会によって承認されました。
1. ソリューション
<ol><li>ハンクの平衡塩溶液を準備 (1 X HBSS) カルシウム、マグネシウムおよびないフェノールレッドを含みます。塩酸または水酸化ナトリウムの少量を追加することによって 7.4 に pH を調整します。</li>
	<li>塩化ナトリウムまたは脱イオン水を追加して 303 mOsm に浸透圧...

<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>

上記の方法は、機械的負荷や衝撃を規定すた後マウスの関節から関節軟骨現実的で負傷/デッドその場を可視化する正常に採用されました。特に、2 つの異なる関節から完全にそのまま軟骨内軟骨細胞の力学的脆弱性を分析することができました: 膝関節 (遠位大腿骨) と肩 (上腕骨)。当社の代表的な結果を示す細胞傷害関節面上の空間範囲が荷重の大きさと影響の強さ (?...

関節軟骨 (AC) は、荷重をカバーし、滑らかな関節関節を提供する滑膜関節の骨を保護する組織です。組織恒常性は、AC に存在する唯一の細胞型軟骨細胞の生存率に依存しています。しかし、軟骨の外傷 (例えば滝、車両事故やスポーツ傷害) または外傷後関節不安定性による極端な力への暴露はジョイント (関節) の不可逆的な破壊につながる、軟骨細胞の死を引き起こすことができます。1。 さらに、骨軟骨損傷した軟骨の局所欠陥を修復を目指して手続きを移植、移植挿入関連機械外傷は軟骨細胞生存率を低減と手術成績2に有害な影響を及ぼします。
軟骨植モデルは、機械的に誘発される細胞死に関節軟骨細胞の感受性を研究に使用されます。これらのモデルは通常、荷重条件、環境条件、およびセルの脆弱性3,4,5,6,を他の要因の効果を研究する大型動物から植を使用7,8,9,10、11,12,13,14,15。ただし、ネイティブの接合部のサイズが大きいためこれらのモデル一般的にネイティブの境界条件を損なうことにより、そのまま関節の関節面からプラグの取り外しが必要です。また、一般的に細胞傷害を誘発する大きな機械的負荷のアプリケーションが必要です。また、マウスの軟骨植モデルはその場で軟骨の機械的脆弱性の勉強に大規模な動物モデルにいくつかの利点を提供します。特に、自分の小さな寸法のためこれらのモデルはネイティブの組織の整合性を変更することがなく完全にそのまま軟骨のテストを促進します。さらに、マウスの軟骨の読み込みが発生した小さな接触領域に小さな負荷で軟骨細胞死、傷害を誘起すること (< 1 N)。最後に、マウスのゲノムは、どのように特定の遺伝子の影響の場で軟骨の機械的損傷に対する感受性のテストを有効にする簡単に、操作されます。
本稿で紹介したメソッドの全体的な目標を定量化する、視覚化の原細胞死/完全にそのままマウスの軟骨を骨に機械的荷重による損傷のリアルタイム時間の空間範囲が体外を外植体します。このメソッドは、我々 が最近開発したテストプラット フォームに似て顕微鏡マウント デバイスを使用して極めてステンド グラス植の機械試験続いて軟骨細胞生存率を損なうことがなくマウス、関節滑膜を細かくを必要とマウス軟骨の力学特性の16を定量化します。機械試験中に切り裂かれた骨 (そのまま) 関節面の大部分は負荷を適用した後の細胞生存率の迅速分析を有効にする、単一の蛍光顕微鏡写真に表示されます。以前は、なくロード17の同時適用マウス軟骨外植片の表面細胞生存率の同様の分析を行った。本手法の潜在的なアプリケーションは、さまざまな制御環境と力学的条件、関節軟骨細胞の脆弱性だけでなく、スクリーニング感度を減らすことを目的とした治療法の比較研究機械的負荷に軟骨。

<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

関節軟骨の恒常性は、細胞 (軟骨) の生存率に依存します。残念ながら、機械的外傷関節の不可逆的な破壊と変形性関節症の発症につながる可能性のある広範な軟骨細胞死を引き起こすことができます。さらに、軟骨細胞生存率の維持は、最適な手術成績骨軟骨移植の手順で重要です。アプリケーション制御の機械的負荷や衝撃の後そのままマウス滑膜関節の関節面の細胞傷害/死の空間範囲を評価する方法を提案します。このメソッドは、異なる機械的負荷のレジメン、異なる環境条件や遺伝子操作の効果だけでなく、短期および長期の軟骨変性のさまざまな段階を調査する比較研究で使用できます。その場で関節軟骨の脆弱性。原稿で導入されたプロトコルの目的は、マウス、関節滑膜関節の表面に細胞傷害/死の空間範囲を評価するためです。重要なは、このメソッドは、ネイティブの境界条件を損なうことがなく完全にそのまま軟骨をテストできます。さらに、極めてステンド グラス関節軟骨細胞のリアルタイムの可視化と制御静的および衝撃療法の応用による細胞傷害の単一イメージ ベース解析が可能です。当社の代表的な結果は、健康な軟骨分化の細胞損傷の空間的な範囲に依存する敏感に負荷の大きさと影響の強度を示しています。手法は異なる機械的負荷のレジメン、異なる環境条件やその場で関節軟骨の機械的脆弱性の異なる遺伝的操作の効果を調査するために容易に適応することができます。

六つの異なる適用荷重プロトコル (静的載荷: 0.1 N、0.5 N、5 分; および衝撃荷重の 1 N: 1 mJ、2 mJ と 4 mJ) 8 10 週齢 BALB/c マウス (から得られる大腿骨と上腕骨の軟骨細胞損傷の定量化可能なローカライズされた領域を再現性をもって誘導図 2)。重要なは、関節表面の軟骨損傷の空間的な範囲は ImageJ で迅速かつ容易に測定しました。代表的な結果は、?...

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リアルタイム可視化と完全にそのままマウス軟骨外植片の機械的荷重により軟骨損傷の解析

アプリケーション制御の機械的負荷や衝撃の後そのままマウス関節の関節面の細胞傷害/死の空間範囲を評価する方法を提案します。このメソッドは、どのように変形性関節症、遺伝的要因や異なる負荷療法上皮内軟骨細胞の脆弱性に影響を調査するため使用できます。

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

この方法は、異なる機械的負荷レジメン、環境条件、または軟骨変性の段階が、関節軟骨細胞の脆弱性に及ぼす影響の調査を可能にする。物理的な力。他の技術とは異なり、これらの測定は、ネイティブ境界条件を損なうことなく、リアルタイムで完全に無傷の軟骨で行われます。この技術のもう一つの利点は、マウスモデルを使用して、特定の遺伝子が機械的損傷におけるその部位軟骨細胞の感受性にどの程度影響するかをテストできるようにすることです。遠位大腿骨の解剖のために、マウスを膝の位置に置き、膝の前部に5ミリメートルの皮膚切開を行う。膝の周りまで切開を伸ばします。そして、膝関節と脚の筋肉を露出させるために皮膚を引き戻します。大腿骨の近位端から始めて、数11のメスの刃を使用して骨に沿って遠位方向に切断する。四頭筋腱部と大腿骨シャフトの前側との間に刃を配置する。膝蓋骨を越えて切開を延長する。膝蓋腱の真ん中を切断して四頭筋腱部を取り除く。次に、大腿骨の近位端から始まり、ハムストリング筋腱部と大腿シャフトの後側との間にメスの刃を配置し、骨に沿って遠位方向に切断する。切開が膝関節に近づくと、軟部組織を切り抜き、膝関節を越えて切り終える。四頭筋とハムストリングの筋肉を引き戻して大腿骨を露出させます。そして、骨の側側および内側の側面に余分な筋肉を切り取る。近位脛辺の後部側のふくらはぎの筋肉を切る。そして、大腿骨の後部側を視覚化するために脚を反転させます。膝関節の周りの余分な組織を取り除き、大腿骨の遠位顆と近位脛骨の後面を露出させる。前房と後十字靭帯を大腿骨顆から切り離します。そして脛骨を大腿骨から引き離し、すべての靭帯を切断して下肢を大腿骨から分離する。標準的な解剖はさみを使用して、側側から脛骨関節の約8ミリメートル上の骨の近位端で大腿骨を切断する。そして、大腿骨から周囲の柔らかい組織を除去するために宝石商の鉗子を使用してください。次に、大腿骨の遠位端で両方の顆に軟骨を露出させる。関節表面をHBSSで定期的に水和する。上腕骨の解剖のために、マウスを上方位置に置きます。そして、肘の後部側に5ミリメートルの切開を行うためにマイクロハサミを使用してください。肘の周りの切開を伸ばし、腕と肩の筋肉を露出させるために皮膚を引き戻す。上腕骨の近位端から始まり、上腕骨の後部側と三頭筋腱部との間に数11個のメスの刃を配置する。そして、遠位方向に骨に沿ってカットします。上腕骨の遠位端に向かって切開を伸ばし、三頭筋腱を通り、上腕頭が露出するまで上腕骨の近位端に向かって三頭筋を引き戻す。関節面に触れることなく、上腕頭の周りの結合組織を切断します。そして、体から手足を取り除きます。HBSSで上腕頭の関節面を水和します。腕から上腕骨を切断するには、腕の後部側の尺骨の近位端を断ち切るために鉗子を使用します。そして、骨の余分な組織を取り除き、上腕骨の遠位端の周りの結合組織を切断します。その後、標準的な解剖はさみを使用して、上腕骨の後部側の三角結節性を除去する。そして、HBSSを含む1.5ミリリットルマイクロ遠心分離管に解剖標本を置きます。サンプルのカルセインAM染色の場合、骨をHBSSで10.05マイクロモルカルセインの500マイクロリットルを含む1.5ミリリットルマイクロ遠心分離チューブに移します。そして、光から保護された800 rpmで摂氏37度のサーモミキサーにチューブを置きます。30分後、新鮮なHBSSで10分間洗浄します。そして、後大腿骨顆または上腕頭の関節面がガラスの上に座っているような、カスタム顕微鏡取り付け式機械検査装置のガラススライドに標本を移す。HBSSで検体を水和し、試料と一緒に装置を蛍光顕微鏡のステージに置きます。4倍の倍率で負荷アプリケーションの前にカルセインAMで染色された関節軟骨細胞を画像化する。取得の設定を調整して、画質を最適化します。静的機械的荷重を適用するには、関節軟骨がカバーガラスに対して5分間圧縮されてから、負荷を取り除くように、所定の静的負荷を試料の上に保持します。衝撃機械的荷重を適用するには、所定の高さから既知の重量の円筒型インコンパクタを試料にドロップし、衝撃の5秒後に荷重を解放します。いずれかの負荷が除去された直後に、HBSSの1ミリリットルで調製した60マイクロモルヨウ化物で試料をインキュベートする。室温で5分間、ちょうど実証したように蛍光顕微鏡による関節軟骨細胞を再画像化する。機械的荷重の適用による傷ついた細胞と死んだ細胞の面積を定量化するために、まず、ImageJで機械的負荷の適用前後に取得した関節面の顕微鏡写真を開く。画像をスタックに結合します。イメージの解像度に基づいて、イメージのスケールを設定します。次に、細胞がカルセイン陰性とPI陽性になった領域を定義します。これらの細胞は、負傷または死んでいると考えられています。次に、測定ツールを使用して、負傷死細胞の面積を決定します。試験された少なくとも6個の負荷プロトコルは、8〜10週齢のバルブCマウスから得られた大腿骨および上腕軟骨軟骨における細胞損傷の定量可能な局所領域を再現的に誘発した。テストされたすべての負荷プロトコルにおいて、大腿骨および上皮両方における細胞損傷の空間的な範囲を、より高い負荷の大きさおよびより高い衝撃強度が著しく悪化させた。この切片を行う間、これは標本の能力によってベースラインを損なう可能性があるため、手術用具で関節軟骨に接触しないことを覚えておくことが重要である。このミラーリングモデルの使用は、疾患が遺伝的、食事的、または外科的操作を通じてマウスで容易に誘発されるように、変形性関節症の研究を容易にすることができる。また、基礎科学の質問を調査し、軟骨細胞の機械的脆弱性を標的とした治療介入をスクリーニングするためのツールも提供しています。

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

組織工学のための二軸メカニカルローディングバイオリアクターの設計

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

関節軟骨細胞培養軟骨の生成のための3Dハイドロゲルの足場

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

実験および有限要素議定書は、関節軟骨全体で中性および荷電溶質の輸送を調査します

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

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アン<em&gt;インビトロ</emマウス椎間板の&gt;器官培養モデル

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

ヘルメットのフィットと保持と頭とシミュレートされた衝撃で頸部損傷の生体力学的措置を検討するテスト ベッド

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

ナフィオン被覆の製造、削減グラフェン酸化物/ポリアニリン Chemiresistive 微生物発酵中にリアルタイムでモニター ph センサー

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

神経のインプラントの軟化挙動を予測する環境の動的機械分析

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

カチオンペプチドキャリアの軟骨内輸送特性の特性

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

リアルタイムの生体内多光子顕微鏡で、血液脳関門透過性を高める、集中超音波治療とマイクロバブル治療を可視化

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 ...