Name: standardized histomorphometric evaluation of osteoarthritis in a surgical mouse model
Uploaded: 2020-05-06T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Standardized Histomorphometric Evaluation of Osteoarthritis in a Surgical Mouse Model at JoVE.com

我们要感谢比较医学部工作人员以及宾夕法尼亚州立大学米尔顿·赫希医疗中心的分子和组织病理学核心的帮助。资金来源：NIH NIAMS 1RO1AR071968-01A1（F.K.），ANRF关节炎研究补助金（F.K.）。

十二周大的雄性C57BL/6小鼠是从Jax实验室购买的。所有小鼠都被安置在每微隔离器笼子里3~5只老鼠的组，在一个12小时深沉的房间里。所有动物程序均根据国家卫生研究所（NIH）实验室动物护理和使用指南执行，并经宾夕法尼亚州立大学动物护理和使用委员会批准。
1. 创伤后骨关节炎（PTOA）手术模式
<ol><li>通过腹内注射，用氯胺酮（100毫克/千克）/xylazine（10mg/kg）组合...

最近的骨关节炎研究加深了我们对关节内不同组织之间的交叉以及每个组织在疾病启动或进展中的作用的理解8、9、10、35、36。9,10,35,368因此，很明显，OA的评估不应局限于软骨分析，还应包括对下骨和软骨的分析。尽管如此，关节软骨一直是OA15，37，38,...

OA是美国最常见的关节疾病之一，其特征是关节软骨逐渐退化，主要在髋关节和膝关节，对患者的流动性和生活质量产生显著影响11，2，3。2,3关节软骨是二关节的专用结缔组织，旨在最大限度地减少摩擦、促进运动和承受关节压缩4。关节软骨由两个主要成分组成：软骨细胞和细胞外基质。软细胞是专门、代谢活性细胞，在细胞外基质4的开发、维护和修复中起着主要作用。软骨细胞肥大 （CH） 是 OA 发育的主要病理体征之一。其特征是细胞体积增加，蛋白酶产量减少，软骨基质降解酶的产量增加，最终导致软骨退化55，6，7。6,7此外，关节下骨和关节的病理变化在OA,9,10,11,发育和进展中起重要作用。迄今为止，目前还没有抑制软骨退化的疗法11、2、3、13、14。2,3,13,14因此，有广泛的正在进行的研究，旨在了解OA病理学和发现新的治疗方法，能够减慢，甚至停止OA。因此，越来越需要定量和可重复的方法，以便准确评估关节软骨、阴骨和下骨的OA相关病理变化。
目前，OA 严重性和进展主要使用 OARSI 或曼金评分系统15进行评估。然而，这些计分系统只是半定量的，并且可能受用户主观性的影响。更重要的是，它们未能准确评估在疾病期间关节或对基因操纵或治疗干预的反应的细微变化。文献中有零星的报告，描述软骨、阴囊或下骨的形态学分析16、17、18、19、20、21。16,17,18,19,20,21然而，对于所有这些关节成分进行严格和可重复的形态分析的详细协议仍然缺乏，这在现场造成了未满足的需求。
为了研究OA的病理变化，使用组织学分析，我们使用手术OA小鼠模型诱导OA通过中膜半月板（DMM）的不稳定。在已建立的鼠OA模型中，DMM被选作我们的研究，因为它涉及伤害的创伤性较小机制22、23、24、25、26。22,23,24,25,26与男性韧带损伤（MLI）或前十字韧带损伤（ACLI）手术相比，DMM促进OA的逐步进展，类似于OA在人类22，24，25，2624,25,26的发育22。小鼠在DMM手术后12周被安乐死，以评估关节软骨、下骨和阴离子的变化。
该协议的目标是建立一个标准化、严格和定量的方法，以评估随 OA 附带的联合更改。

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>10% Buffered Formalin Phosphate</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>SF100-20</td>
			<td>For sample fixation following harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetic Acid, Glacial (Certified A.C.S.)</td>
			<td>Fisher Chemical</td>
			<td>A38S-212</td>
			<td>For Decalcification Buffer preparation and acetic acid solution preparation for staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cintiq 27QHD Creative Pen Display</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>https://www.wacom.com/en-es/products/pen-displays/cintiq-27-qhd-touch</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cintiq Ergo stand</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>https://www.wacom.com/en-es/products/pen-displays/cintiq-27-qhd-touch</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethylenediaminetetraacetic acid, tetrasodium salt dihydrate, 99%</td>
			<td>Acros Organics</td>
			<td>AC446080010</td>
			<td>For Decalcification Buffer preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast Green stain</td>
			<td>SIGMA Life Sciences</td>
			<td>F7258</td>
			<td>For sample staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fisherbrand Superfrost Plus Microscope Slides</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>12-550-15</td>
			<td>For sample section collection</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HistoPrep Xylene</td>
			<td>Fisherbrand</td>
			<td>HC-700-1GAL</td>
			<td>For sample deparrafinization and staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Histosette II Tissue Cassettes - Combination Lid and Base</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>15-182-701A</td>
			<td>For sample processing and embedding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HP Z440 Workstation</td>
			<td>HP</td>
			<td>Product number: Y5C77US#ABA</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual Rotary Microtome</td>
			<td>Leica</td>
			<td>RM 2235</td>
			<td>For sample sectioning</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Marking pens</td>
			<td>Leica</td>
			<td>3801880</td>
			<td>For sample labeling, cassettes and slides</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OLYMPUS BX53 Microscope</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td>https://www.olympus-lifescience.com/en/microscopes/upright/bx53f2/</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OLYMPUS DP 73 Microscope Camera</td>
			<td>OLYMPUS</td>
			<td>https://www.olympus-lifescience.com/en/camera/color/dp73/</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging (discontinued)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ORION STAR A211 pH meter</td>
			<td>Thermo Scientific</td>
			<td>STARA2110</td>
			<td>For Decalcification Buffer preparation</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>OsteoMeasure Software</td>
			<td>OsteoMetrics</td>
			<td>https://www.osteometrics.com/index.htm</td>
			<td>For histomorphometric measurement and analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Perfusion Two Automated Pressure Perfusion system</td>
			<td>Leica</td>
			<td>Model # 39471005</td>
			<td>For mouse knee harvest</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PRISM 7 Software</td>
			<td>GraphPad</td>
			<td>Institutional Access Account</td>
			<td>Statistical Analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safranin-O stain</td>
			<td>SIGMA Life Sciences</td>
			<td>S8884</td>
			<td>For sample staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ThinkBoneStage - Rotating Microscope Stage</td>
			<td>Think Bone Consulting Inc. - OsteoMetrics (supplier)</td>
			<td>http://thinkboneconsulting.com/index_files/Slideholder.php</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wacom Pro Pen Stylus</td>
			<td>Wacom</td>
			<td>https://www.wacom.com/en-es/products/pen-displays/cintiq-27-qhd-touch</td>
			<td>For histomorphometric analysis and imaging</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weigerts Iron Hematoxylin A</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>5029713</td>
			<td>For hematoxylin staining</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weigerts Iron Hematoxylin B</td>
			<td>Fisher</td>
			<td>5029714</td>
			<td>For hematoxylin staining</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

standardized histomorphometric evaluation of osteoarthritis in a surgical mouse model

骨关节炎（OA）是美国最常见的关节疾病之一，其特征是关节软骨逐渐退化，主要发生在髋关节和膝关节，对患者的流动性和生活质量造成重大影响。迄今为止，目前还没有能够减缓或抑制软骨退化的OA治疗。目前，有广泛的正在进行的研究，以了解OA病理学，并发现新的治疗方法或代理，可以有效地减缓，停止，甚至反向OA。因此，关键是要有一个定量和可重复的方法，以准确评估OA相关的病理变化在关节软骨，软骨，和下骨骨。目前，OA严重性和进展主要使用国际骨关节炎研究学会（OARSI）或曼金评分系统进行评估。尽管这些评分系统非常重要，但它们是半定量的，并且可能受用户主观性的影响。更重要的是，在早期疾病状态或早期治疗阶段，它们未能准确评估软骨的微妙但重要的变化。我们在这里描述的协议使用计算机化半自动的形态学软件系统来建立标准化、严格和可重复的定量方法，用于评估OA的联合变化。该协议为现有系统提供了强大的补充，并可以更有效地检测关节中的病理变化。

DMM诱导OA导致关节软骨退化和软骨损失 DMM引起的OA导致OARSI评分与假小鼠相比增加，其显著特征是表面侵蚀和软骨损失（图1A，D）。D这里详述的通体方案，发现多项OA相关变化，包括软骨总面积减少及未加垢软骨面积减少（图1A、B、E、G）;Figure 1ABEG减少总软骨素数;并且，重要的是，产生?...

Watch this Scientific Journal Video about Standardized Histomorphometric Evaluation of Osteoarthritis in a Surgical Mouse Model at JoVE.com

Standardized Histomorphometric Evaluation of Osteoarthritis in a Surgical Mouse Model

目前的议定书建立了一个严格和可重复的方法，定量与骨关节炎的形态关节变化。该协议的应用对于监测骨关节炎的疾病进展和评估治疗干预具有价值。

手术小鼠模型中骨关节炎的标准化形态学评价

One of the most prevalent joint disorders in the United States, osteoarthritis (OA) is characterized by progressive degeneration of articular cartilage, ...

我们的协议解决了对骨关节炎发育和进展关节变化进行定量分析的坚固且可重复的方法的未满足需求。我们的技术概述了用于骨关节炎多关节组织变化的定量分析的特定和可重复的参数。由于该技术允许骨关节炎的定量分析，因此可用于比较特定治疗对多个关节组织的影响，以评估其疗效。我们的协议也可以应用于其他骨关节炎模型或肌肉骨骼研究领域，其中软骨和骨骼需要定量。虽然该系统简单直观，但培训仍有必要以重复的方式进行测量，以实现可重复性。来自我们实验室的博士后学者文加德什普拉布·卡鲁帕贡德现在将展示我们的程序。首先打开显微镜、相机、电脑和触摸屏显示器。选择 4X 目标并单击软件图标以启动软件程序。将幻灯片放在显微镜舞台上，将样品居中测量窗口内，确保测量网格设置为适当的放大倍率，以匹配目标，因为两面体和股骨表面和骨质肉亚骨都包含在感兴趣的图像区域中。然后在"文件"菜单下，选择"读取设置"。在"设置"窗口中，选择要测量的参数的适当设置文件。要测量总软骨面积，请选择 Tib TC 函数，沿着软骨与关节空间交汇处的软骨表面的上边缘和钙化软骨与亚骨骼交汇处的软骨线沿跟踪。为了测量钙化软骨面积，请选择 Tib CC 函数，沿着潮汐标记跟踪一条线，这是一条自然存在的线，将软骨钙化和未钙化区域分开，沿着钙化软骨与亚骨骼交汇处的软骨结。要确定未计算的软骨面积，请从总软骨面积中减去钙化软骨面积。要确定软体细胞数，请在组织形态学软件中的设置中创建单独的计数函数，以区分生成矩阵和矩阵非产生软体细胞。然后使用手写笔在每个软体细胞上制作一个小点，以表示指定的表型，以确定生成或不产生软体细胞的矩阵数。要测量总的三边形关节表面参数，请将一条线穿过三边软骨的表面，以仔细定义各个颤动。然后沿潮汐标记绘制第二条线，作为每个截面平面的内部控制，并除以潮汐标记参数的三边关节表面参数，以计算三边关节表面颤动指数。要测量亚骨髓空间区域，请选择骨髓区域功能。然后围绕这些区域的参数绘制线条，以确定骨髓空间在骨髓亚骨骼内的总面积。要测量总亚脊椎面积，请选择亚脊骨功能，并勾勒出生长板上级边界中与骨质分界之间横向延伸至骨生前和后骨体区域的区域。然后从总亚分体区域中减去亚分体骨髓空间面积，计算亚分体骨骼面积。要测量骨质的面积，选择前骨生功能，并追踪近身头骨的前部骨质。然后选择后骨，并追踪近身头骨的后骨。要测量前股骨突触厚度，请单击前股骨突触，从股骨上前突触的内部插入点绘制一条线，指向半月板上的附着点，从股骨上合成的外侧插入到其附着到半月板的一条线。然后将总突触面积除以突触参数，以计算突触厚度。DMM诱发的骨关节炎导致骨关节炎研究协会国际得分相比，假老鼠增加。明显的特点是表面侵蚀和软骨丢失。此组形方案可用于检测多个骨关节炎相关变化，包括总软骨和未计算软骨区域的减少。总软体细胞数的减少，重要的是，产生软体细胞的基质数量的损失。还观察到关节表面的变化，表明侵蚀的严重程度，包括颤动指数的整体增加。骨关节炎还包括亚分骨骼面积的增加和DMM小鼠骨髓空间面积的减少，表明亚分骨质疏松。DMM小鼠的前部和后部骨质体区域也有所增加，这表明正在进行亚骨重塑，作为补偿机制，处理损伤场关节负荷的变化。对突触的形态分析表明DMM小鼠的突触厚度增加。骨关节炎的典型结果，与突触炎症和炎症细胞因子扩散到关节空间。此外，在骨关节炎研究协会国际评分中，未计算软骨区域的组形计量分析之间没有显著的用户间变异性。经过组织形态分析，顺序幻灯片和免疫荧光染色可用于检查样品之间蛋白质表达的变化。

Research

JoVE Journal

Medicine

A Novel Surgical Approach for Intratracheal Administration of Bioactive Agents in a Fetal Mouse Model

一种新的手术方法气管内注射生物活性剂在胎鼠模型

Prenatal pulmonary delivery of cells, genes or pharmacologic agents could provide the basis for new therapeutic strategies for a variety of genetic and ...

科研

医学

Implantation of Inferior Vena Cava Interposition Graft in Mouse Model

下腔静脉间置移植物在小鼠模型中植入

Biodegradable scaffolds seeded with bone marrow mononuclear cells (BMCs) are often used for reconstructive surgery to treat congenital cardiac anomalies. ...

Transplantation of Pulmonary Valve Using a Mouse Model of Heterotopic Heart Transplantation

肺动脉瓣使用异位心脏移植小鼠模型移植

Tissue engineered heart valves, especially decellularized valves, are starting to gain momentum in clinical use of reconstructive surgery with mixed ...

The Monoiodoacetate Model of Osteoarthritis Pain in the Mouse

骨关节炎疼痛的鼠标Monoiodoacetate模式

A major symptom of patients with osteoarthritis (OA) is pain that&#160;is triggered by peripheral as well as central changes within the pain pathways. The ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

用线 Myography 测定小鼠肠系膜动脉的等轴收缩力

The wire myograph technique is used to assess the contractility of vascular smooth muscles in response to depolarization, GPCR agonists/inhibitors and ...

The Lower Body Positive Pressure Treadmill for Knee Osteoarthritis Rehabilitation

下体正压跑步机用于膝关节骨关节炎康复

Here, based on a clinician&rsquo;s point-of-view, we propose a two-model lower body positive pressure (LBPP) protocol (walking and squatting models) in ...

Evaluation of Hepatic Glucose Production in a Polycystic Ovary Syndrome Mouse Model

多囊卵巢综合征小鼠模型中肝葡萄糖产生的评价

Polycystic ovary syndrome (PCOS) is a common disease that results in disorders of glucose metabolism, such as insulin resistance and glucose intolerance. ...

Retinal Pathophysiological Evaluation in a Rat Model

大鼠模型中的视网膜病理生理学评估

A posterior segment eye disease like diabetic retinopathy alters the physiology of the retina. Diabetic retinopathy is characterized by a retinal ...

Treating Knee Osteoarthritis with Tuina in a Rabbit Model

Tuina Intervention in Rabbit Model of Knee Osteoarthritis

Using a Rabbit Model to Explore the Efficacy of Tuina in Treating Knee Osteoarthritis (Video) | JoVE

推拿干预膝骨关节炎兔模型

Knee osteoarthritis (KOA) is mainly characterized by degenerative changes in the knee joint's cartilage and surrounding soft tissues. The efficacy of ...

HE Staining and Micro-CT to Evaluate Murine Trabecular Bone Microarchitecture

Trabecular Bone Microarchitecture Evaluation in an Osteoporosis Mouse Model

An Economic and Efficient Method for Quantitative Evaluation of Bone Microarchitecture in a Murine Osteoporosis Model (Video) | JoVE

骨质疏松症小鼠模型中的骨小梁微观结构评估

Bone microstructure refers to the arrangement and quality of bone tissue at the microscopic level. Understanding the bone microstructure of the skeleton ...