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

저자는 그들의 pH 미터 및 osmometer의 관대 한 사용에 대 한 박사 리처드 Waugh와 루이스 Delgadillo을 감사 하 고 싶습니다. 또한, 저자 안드레아 리 기계 테스트 시스템의 초기 발전에 기여 하는 것을 감사 하 고 싶습니다. 이 연구는 NIH P30 AR069655에 의해 투자 되었다.

모든 동물 작업 동물 자원에 로체스터의 대학 위원회에 의해 승인 되었다.
1입니다. 솔루션
<ol><li>행 크의 균형 소금 솔루션 준비 (1 X HBSS) 포함 하는 칼슘, 마그네슘, 아무 페 놀 레드. HCl 이나 NaOH의 소량을 추가 하 여 pH 7.4에 조정 합니다.</li>
	<li>NaCl 또는 이온된 수를 추가 하 여 303 mOsm osmolarity를 조정 합니다. 버퍼를 사용 하 여 해, 견본 준비 및 기계적 테스트 중.</li>
</ol><p cl...

<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>

위에서 설명한 방법 기계적 부하 또는 충격 처방 후 마우스 관절에서 관절 chondrocytes 실용적이 고 부상/죽은 현장에서 시각화를 성공적으로 채택 되었다. 특히, 우리는 두 개의 서로 다른 활 액 관절에서 완전히 그대로 관절 연골 내 chondrocytes의 기계적인 취약점 분석 수 있었다: 무릎 관절 (원심 화관)와 어깨 (humeri). 우리의 대표적인 결과 관절 표면에 세포 상해의 공간 정도 부하 크기와 충격...

관절 연골 (AC)는 베어링 커버와 부드러운 공동 조음을 제공 하는 활 액 관절에서 뼈를 보호 하는 조직 로드. 조직의 항상성 chondrocytes, AC에 있는 유일한 셀 타입의 생존 능력에 따라 달라 집니다. 그러나, 극단적인 세력 (예를 들어, 폭포, 차량 사고 또는 스포츠 부상) 외상 또는 외상 후 관절 불안정성 때문에 연골의 노출 chondrocyte 죽음, 관절 (관절염)의 돌이킬 수 없는 고장에 지도 일으킬 수 있다 1. 또한, osteochondral 손상 된 연골에 로컬 결함을 복구 하는 것을 목표로 하는 절차를 접목, 이식 삽입 관련 된 기계적 외상 chondrocyte 생존 능력을 감소에 수술 결과2에 해로운 효과가 있다.
연골 explant 모델 일반적으로 기계적으로 유도 된 세포 죽음을 관절 chondrocytes의 민감성을 공부 하는 데 사용 됩니다. 이러한 모델 일반적으로를 사용 하 여 큰 동물에서 explants 로드 조건, 환경 조건 및 셀 취약점3,,45,6, 에 다른 요인의 효과 공부 7,8,9,10,11,12,13,,1415. 그러나, 네이티브 관절의 큰 크기 때문에 이러한 모델 제거 함으로써 네이티브 경계 조건 타협 그대로 관절의 관절 표면에서 플러그의 일반적으로 필요 합니다. 또한, 그들은 일반적으로 세포 상해를 유도 하기 위해 대형 기계 부하의 응용 프로그램을 필요 합니다. 또는, murine 연골 explant 모델 chondrocytes 제자리에 의 기계적인 취약점을 공부에 더 큰 동물 모델을 통해 몇 가지 장점을 제공 합니다. 특히, 그들의 작은 크기 때문에 이러한 모델 완전히 그대로 관절 연골의 기본 조직의 무결성을 변경 하지 않고 테스트 촉진 한다. 또한, 로드 murine 연골의 발생 작은 접촉 지역에 같은 chondrocyte 사망/부상 작은 부하로 유도 될 수 있다 (< 1 N). 마지막으로, 마우스 게놈은 쉽게 조작, 어떻게 특정 유전자 영향의 기계적 상해 chondrocytes 제자리에 의 민감성을 테스트 가능.
이 원고에 도입 하는 방법의 전반적인 목표는 계량 하 고 시각화에 진짜 시간에서 공간 정도 완전히 그대로 마우스 연골에 뼈에 적용 된 기계 부하 때문 에 원래의 세포 죽음/상해의 explants 에 체 외. 이 방법은 현미경 실장 장치 비슷한 우리가 최근 개발 테스트 플랫폼을 사용 하 여 극히 스테인드 explants의 기계적 테스트 다음 chondrocyte 생존을 손상 없이 마우스 활 액 관절의 조심 해 부 요구 계량 murine 연골 기계적 성질16하. 기계적 테스트 하는 동안 해 부 뼈의 (그대로) 관절 표면의 큰 부분 부하를 적용 한 후 세포 생존 능력의 신속한 분석을 활성화 한 형광 현미경 사진에 표시 됩니다. 비슷한 분석 murine 연골 explants의 표면 세포 생존 능력의 이전, 하지만 로드17의 동시 신청 없이 수행 되었습니다. 우리의 방법의 잠재 애플리케이션으로 감도 감소 시키기 위한 치료 뿐만 아니라 다른 제어 환경 및 기계적 조건, 관절 chondrocytes의 취약점 조사를 비교 연구 기계적 부하를 chondrocytes.

<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

관절 연골의 항상성 주민 세포 (chondrocytes)의 생존 능력에 따라 달라 집니다. 불행 하 게도, 기계적 외상은 잠재적으로 공동의 돌이킬 수 없는 고장 및 관절염의 발병에 이르는 광범위 한 chondrocyte 죽음을 유도할 수 있다. 또한, chondrocyte 생존 능력의 유지 관리는 최적의 수술 결과 대 한 osteochondral 이식 절차에서 중요 하다. 우리는 응용 프로그램 제어 기계 부하 또는 영향의 후 그대로 murine 활 액 관절의 관절 표면에 세포 상해/죽음의 공간 범위를 평가 하는 방법을 제시. 이 메서드는 다른 기계적 부하 regimens, 다른 환경 조건이 나 유전자 조작의 효과 뿐만 아니라 다른 단계에 짧은-장기 연골 변성의 조사 비교 연구에 사용할 수 있습니다. 원래의 관절 chondrocytes의 취약점입니다. 원고에 소개 하는 프로토콜의 목표 murine 활 액 관절의 관절 표면에 세포 상해/죽음의 공간 범위를 평가입니다. 중요 한 것은,이 메서드는 네이티브 경계 조건 없이 완전히 그대로 연골에 테스트 수 있습니다. 또한, 그것은 vitally 스테인드 관절 chondrocytes의 실시간 시각화 및 제어 정적 및 영향 regimens 로드의 응용 프로그램에 의해 유도 된 세포 상해의 단일 이미지 기반 분석에 대 한 수 있습니다. 우리의 대표적인 결과 건강 한 연골 explants 세포 상해의 공간적 범위에 따라 달라 집니다 민감하게 부하 강도 및 충격 강도 보여줍니다. 우리의 방법은 쉽게 다른 기계적 부하 regimens, 다른 환경 조건이 나 관절 chondrocytes 제자리에 의 기계적인 취약점에 다른 유전자 조작의 효과 조사 하기 위해 적용할 수 있습니다.

6 다른 로드 프로토콜 적용 (정적 로드: 0.1 N, 0.5 N과 N 5 분; 및 충격 부하에 대 한 1: 1 엠 제이, 2 엠 4 엠 제이) reproducibly 8 10 주 오래 BALB/c 마우스 (에서 가져온 하는 대 퇴와 상 박 골의 연골에 세포 상해의 정량 지역화 된 영역을 유도 그림 2)입니다. 중요 한 것은, 관절 표면에 chondrocyte 상해의 공간 정도 ImageJ에 신속 하 고 쉽게 측정 했다. 대표 결과 관?...

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

실시간 시각화 및 Chondrocyte 부상 때문에 완전히 그대로 Murine 연골 Explants 기계적 부하의 분석

우리는 응용 프로그램 제어 기계 부하 또는 영향의 후 그대로 murine 관절의 관절 표면에 세포 상해/죽음의 공간 범위를 평가 하는 방법을 제시. 관절염, 유전 요인 및 다른 로드 regimens 영향 chondrocytes 제자리에서 의 취약점을 조사 하기 위해이 메서드를 사용할 수 있습니다.

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

이 방법을 사용하면 다양한 기계적 적재 요법, 환경 조건 또는 연골 변성의 단계가 시상 동맥 연골세포의 취약성에 미치는 영향을 조사할 수 있습니다. 물리적 인 힘. 다른 기술과 달리 이러한 측정은 네이티브 경계 조건을 손상시키지 않으면서 실시간으로 완전히 손상되지 않은 연골에서 수행됩니다.이 기술의 또 다른 장점은 마우스 모델을 사용하여 특정 유전자가 기계적 상해에서 시투 연골 세포의 감수성에 어떻게 영향을 미치는지 테스트하는 것입니다. 해사 대퇴골의 해부의 경우 마우스를 척추 위치에 놓고 무릎의 전방 부분에 5 밀리미터 피부 절개를 합니다. 절개를 무릎 주위로 확장합니다.그리고 무릎 관절과 다리 근육을 노출피부를 다시 당깁니다. 대퇴골의 근위 쪽 끝에서 시작하여, 11번 메스 블레이드를 사용하여 말단 방향으로 뼈를 따라 자른다. 사두근 근육 힘줄 단위와 대퇴 샤프트의 전방 측 사이에 블레이드를 배치합니다.슬개골을 지나 절개를 확장합니다. 사두근 근육 힘줄 단위를 제거하기 위해 슬개골 힘줄의 중간을 절단. 다음으로, 대퇴골의 근위쪽 끝에서 시작하여, 햄스트링 근육 힘줄 단위와 대퇴샤프트의 후방 측 사이에 메스 블레이드를 배치하고 말단 방향으로 뼈를 따라 자른다.절개가 무릎 관절에 접근하면 연조직을 잘라 무릎 관절을 지나 컷을 완료합니다. 사두근과 햄스트링 근육을 뒤로 당겨 대퇴골을 노출시하십시오. 그리고 뼈의 측면과 내측에 어떤 과잉 근육을 잘라.근위 경골의 후방 측에 있는 종아리 근육을 잘라냅니다. 그리고 대퇴골의 후방 측면을 시각화하기 위해 다리를 뒤집습니다. 대퇴골의 단열 결체와 근위 경골의 후방 표면을 노출하기 위해 무릎 관절 주위의 과잉 조직을 제거합니다.대퇴엽에서 전방 및 후방 십자 인대를 잘라. 그리고 대퇴골에서 경골을 당겨 대퇴골에서 하반신을 분리하기 위해 모든 인대를 절단합니다. 표준 해부 가위를 사용하여, 측면에서 경골 관절 위의 약 8 밀리미터 뼈의 근위 끝에 대퇴골을 잘라.그리고 주얼러의 집게를 사용하여 대퇴골에서 주변 의 연조직을 제거하십시오. 그런 다음 대퇴골의 말단 끝에 두 연골에 연골을 노출시합니다. HBSS로 관절 표면을 주기적으로 수화합니다.상완골의 해부의 경우 마우스를 척추 위치에 놓습니다. 그리고 마이크로 가위를 사용하여 팔꿈치의 후방 쪽에 5 밀리미터 절개를합니다. 팔꿈치 주위의 절개를 확장하고 팔을 넓히기 위해 피부를 뒤로 당깁니다.상완골의 근위 쪽 끝에서 시작하여 삼두근 근육 힘줄 단위와 상완골의 후방 측 사이에 숫자 11 메스의 블레이드를 배치합니다. 그리고 말단 방향으로 뼈를 따라 잘라. 상완골의 단부 끝으로 절개를 확장하고 삼두근 힘줄을 통해 상완골 머리가 노출 될 때까지 상완골의 근위 끝을 향해 삼두근을 다시 당깁니다.관절 표면에 닿지 않고 상완골 머리 주위의 결합 조직을 잘라냅니다. 그리고 몸에서 사지를 제거합니다. 후얼 머리의 관절 표면을 HBSS로 수분처리합니다.팔의 상완골을 분리하려면 집게를 사용하여 팔의 후방 쪽의 척골끝의 근위 쪽 끝을 분리합니다. 그리고 상완골의 말단 주위 의 결합 조직을 잘라, 뼈에 어떤 과잉 조직을 제거. 그런 다음 표준 해부 가위를 사용하여 상완골의 후방 측에 있는 망상 형 관성을 제거합니다.그리고 해부된 표본을 HBSS를 포함하는 1.5 밀리리터 미세 원심분리기 튜브에 놓습니다. 샘플의 Calcein AM 염색의 경우, HBSS에서 10.05 마이크로 리터의 500 마이크로 리터를 포함하는 1.5 밀리리터 미세 원심 분리기 튜브로 뼈를 전송합니다. 그리고 온도800 rpm에서 온도 37도의 온도에서 튜브를 온도로부터 보호합니다.30분 후, 신선한 HBSS로 시편을 10분간 세척합니다. 그리고 후피대모덕추도또는 상완두환의 관절표면이 유리에 앉아 있는 등, 맞춤형 현미경 장착 기계시험 장치의 유리 슬라이드에 표본을 이송한다. HBSS로 시편을 수분화하고 시편을 형광 현미경 단계에 배치합니다.4배 배율 하에서 하중 적용 전에 Calcein AM으로 염색된 관절 연골 세포를 이미지합니다. 수집 설정을 조정하여 이미지 품질을 최적화합니다. 정적 기계적 하중을 적용하려면, 하중을 제거하기 전에 5 분 동안 관절 연골이 커버 유리에 대해 압축되는 것을 시편 위에 규정 된 정적 부하를 유지합니다.충격 기계적 부하를 적용하려면 알려진 중량의 원통형 충격기를 지정된 높이에서 시편에 떨어뜨려 충격 5초 후에 하중을 방출합니다. 어느 부하가 제거된 직후, 새로 준비된 60 마이크로 어어 프로프리듐 요오드에 표본을 HBSS 1밀리리터로 배양한다. 실온에서 5분 동안, 단지 입증된 것처럼 형광 현미경으로 관절 연골을 다시 이미지화합니다.적용된 기계적 적재 요법으로 인해 부상 및 죽은 세포의 면적을 정량화하기 위해, 먼저 ImageJ에서 기계적 하중을 적용하기 전과 후에 획득한 관절 표면의 현미경 그래프를 엽니다. 이미지를 스택에 결합합니다. 이미지 해상도를 기반으로 이미지의 배율을 설정합니다.다음으로, 세포가 칼신 음성 및 PI 양성이 된 영역을 정의합니다. 이 세포는 다친 또는 죽은 것으로 간주됩니다. 그런 다음 측정 도구를 사용하여 부상당한 죽은 세포의 영역을 결정합니다.적어도 6개의 시험된 로딩 프로토콜은 8주에서 10주 된 밸브 C 마우스에서 얻은 대퇴및 상완연골에서 세포 손상의 정량화 된 지역적 영역을 재현가능하게 유도하였다. 테스트된 모든 로딩 프로토콜에서, 높은 부하 크기와 높은 충격 강도는 대퇴골과 후너리 모두에서 세포 손상의 간격 범위를 크게 악화시켰습니다. 해부를 수행하는 동안 수술 도구와 관절 연골에 접촉하지 않는 것이 중요합니다, 이것은 표본의 능력에 의해 기준선을 손상시킬 수 있기 때문에.이 미러링 모델의 사용은 질병이 유전, 식이, 또는 외과 적 조작을 통해 마우스에서 쉽게 유도하기 때문에 골관절염에서의 연구를 용이하게 할 수 있습니다. 우리의 플랫폼은 또한 기본 과학 질문을 심문하고 연골세포의 기계적 취약성을 대상으로 치료 개입을 선별하기위한 도구를 제공합니다.

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Design of a Biaxial Mechanical Loading Bioreactor for Tissue Engineering

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

연구

생체공학

3D Hydrogel Scaffolds for Articular Chondrocyte Culture and Cartilage Generation

관절 연골 세포 문화와 연골 생성을위한 3D 하이드로 겔 공사장 공중 발판

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

실험적 및 유한 요소 의정서는 관절 연골에서 중립 및 충전 용질의 운송을 조사하기 위해

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

<em&gt; 체외</em쥐의 추간판의&gt; 장기 문화 모델

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

테스트 침대 헬멧 적합 및 보존 및 머리와 목 부상 시뮬레이션된 영향의 Biomechanical 측정 검사

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

Nafion 코팅의 제조, 미생물 발효 하는 동안 실시간 산도 모니터에 그래 핀 산화물/폴리아닐린 Chemiresistive 센서 감소

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

신경 임 플 란 트의 연 화 행동을 예측 하기 위해 환경 동적 기계적인 분석

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

양이온 펩타이드 캐리어의 인트라-연골 수송 특성의 특성화

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

혈액-뇌 장벽 투과성을 높이기 위해 집중된 초음파 및 마이크로 버블 치료를 시각화하는 실시간 인트라바이탈 다광원 현미경 검사법

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 ...