Name: a non-invasive method for generating the cyclic loading-induced intra-articular cartilage lesion model of the rat knee
Uploaded: 2021-07-05T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee at JoVE.com

Bu çalışma kısmen bir JSPS KAKENHI hibesi ile desteklenmiştir (JP18H03129 ve JP18K19739 numaraları). Bu araştırma aynı zamanda Eunice Kennedy Shriver Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsani Gelişme Enstitüsü (NICHD), Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü (NINDS) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü (NIBIB) tarafından P2CHD086843 Ödül Numarası altında desteklenen Rejeneratif Rehabilitasyon Araştırma ve Eğitim İttifakı'ndan (AR3T) fon aldı. İçerik yalnızca yazarların sorumluluğundadır ve Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin resmi görüşlerini temsil etmek zorunda değildir.

Protokol, Kyoto Üniversitesi Hayvan Araştırma Komitesi tarafından onaylanmıştır (onay numarası: Med kyo 17616).
1. Sıçan dizinde in vivo siklik kompresyon gerçekleştirin
<ol><li>Deneysel hayvan anestezisini indükleyin<ol><li>Anestezi kutusunda% 5 izofluran çözeltisinin solunmasıyla 12 haftalık bir Wistar sıçanında (256.8 ± 8.7 g) anesteziyi indükleyin.</li>
		<li>İntraperitoneal olarak, sıçan vücut ağırlığının 2 mg / kg'ında medetomidin, midazolam ve...

<ol>
	<li>De Souza, R. 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=Non-invasive+axial+loading+of+mouse+tibiae+increases+cortical+bone+formation+and+modifies+trabecular+organization:+a+new+model+to+study+cortical+and+cancellous+compartments+in+a+single+loaded+element.">Non-invasive axial loading of mouse tibiae increases cortical bone formation and modifies trabecular organization: a new model to study cortical and cancellous compartments in a single loaded element.</a> Bone. 37 (6), 810-818 (2005).</li><li>Poulet, B., Hamilton, R. W., Shefelbine, S., Pitsillides, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterizing+a+novel+and+adjustable+noninvasive+murine+joint+loading+model.">Characterizing a novel and adjustable noninvasive murine joint loading model.</a> Arthritis and Rheumatism. 63 (1), 137-147 (2011).</li><li>Wu, P., 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=Early+response+of+mouse+joint+tissue+to+noninvasive+knee+injury+suggests+treatment+targets.">Early response of mouse joint tissue to noninvasive knee injury suggests treatment targets.</a> Arthritis and Rheumatism. 66 (5), 1256-1265 (2014).</li><li>Poulet, B., 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=Intermittent+applied+mechanical+loading+induces+subchondral+bone+thickening+that+may+be+intensified+locally+by+contiguous+articular+cartilage+lesions.">Intermittent applied mechanical loading induces subchondral bone thickening that may be intensified locally by contiguous articular cartilage lesions.</a> Osteoarthritis Cartilage. 23 (6), 940-948 (2015).</li><li>Ko, F. C., 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=Progressive+cell-mediated+changes+in+articular+cartilage+and+bone+in+mice+are+initiated+by+a+single+session+of+controlled+cyclic+compressive+loading.">Progressive cell-mediated changes in articular cartilage and bone in mice are initiated by a single session of controlled cyclic compressive loading.</a> Journal of Orthopaedic Research. 34 (11), 1941-1949 (2016).</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=Role+of+subchondral+bone+properties+and+changes+in+development+of+load-induced+osteoarthritis+in+mice.">Role of subchondral bone properties and changes in development of load-induced osteoarthritis in mice.</a> Osteoarthritis Cartilage. 25 (12), 2108-2118 (2017).</li><li>Ko, F. C., 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=In+vivo+cyclic+compression+causes+cartilage+degeneration+and+subchondral+bone+changes+in+mouse+tibiae.">In vivo cyclic compression causes cartilage degeneration and subchondral bone changes in mouse tibiae.</a> Arthritis and Rheumatism. 65 (6), 1569-1578 (2013).</li><li>Ji, X., 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=Effects+of+in+vivo+cyclic+compressive+loading+on+the+distribution+of+local+Col2+and+superficial+lubricin+in+rat+knee+cartilage.">Effects of in vivo cyclic compressive loading on the distribution of local Col2 and superficial lubricin in rat knee cartilage.</a> Journal of Orthopaedic Research. 39 (3), 543-552 (2021).</li><li>Kawai, S., Takagi, Y., Kaneko, S., Kurosawa, T. <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+three+types+of+mixed+anesthetic+agents+alternate+to+ketamine+in+mice.">Effect of three types of mixed anesthetic agents alternate to ketamine in mice.</a> Experimental Animals. 60 (5), 481-487 (2011).</li><li>Iijima, H., 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=Destabilization+of+the+medial+meniscus+leads+to+subchondral+bone+defects+and+site-specific+cartilage+degeneration+in+an+experimental+rat+model.">Destabilization of the medial meniscus leads to subchondral bone defects and site-specific cartilage degeneration in an experimental rat model.</a> Osteoarthritis Cartilage. 22 (7), 1036-1043 (2014).</li></ol>

İlk kez, mevcut protokol, fare2 gibi daha küçük kemirgenlerde eklem içi hasar modeline benzer şekilde, sıçanlarda lateral femoral kondil üzerinde yükleme kaynaklı kıkırdak lezyonu modelinin nasıl oluşturulacağını göstermektedir. Bununla birlikte, farelerde yükleme protokolü, siklik kompresyonun etkilerini değerlendirmek için ideal olmayan ciddi osteofit oluşumuna ve çapraz bağ lezyonlarına neden olmuştur. Mevcut protokol, çok daha düşük yükleme kuvvetine sahip sı?...

Geleneksel olarak, medial menisküsün ön çapraz bağ (ACL) transeksiyonu veya destabilizasyonu, küçük hayvanlarda travma sonrası osteoartriti (PTOA) araştırmak için en uygun olarak kabul edilmiştir. Son yıllarda, PTOA'yı incelemek için non-invaziv siklik kompresyon modelleri kullanılmıştır. Bu model başlangıçta mekanik yükleme1'e cancellous kemik yanıtını araştırmak için tasarlandı ve daha sonra PTOA çalışmaları 2,3,4,5,6 için cerrahi olmayan bir hayvan modeli olarak değiştirildi. Mantık, bir dizi enflamatuar yanıtı tetikleyen periyodik bir dış kuvvet uygulayarak eklem kıkırdağını çarpıştırmaktır. Bununla birlikte, bu model sadece farelere uygulanmıştır ve daha büyük hayvanlara uygun yükleme büyüklüğü tartışılmamıştır.
Önceki modelle ilgili bir başka sorun, yüksek hacimli protokolün, birkaç örnekte istenmeyen bir yan etki olan subkondral kemiğin aşırı kalınlaşmasına neden olan çok fazla döngü içermesidir7. Bu nedenle, büyük hayvanlar için uygun büyüklükte ve daha düşük yükleme yan etkisine sahip yeni bir siklik sıkıştırma yöntemi geliştirilmiştir8. Bu makalenin genel amacı, sıçanlarda non-invaziv siklik kompresyon modelinin protokolünü tanımlamak ve kıkırdak dejenerasyonunun temsili sonuçlarını gözlemlemektir. Mevcut protokol, non-invaziv siklik kompresyon modelinin sıçanlar üzerinde uygulanmasıyla ilgilenen okuyuculara yardımcı olacaktır.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Anesthetic Apparatus for Small Animals</td>
			<td>SHINANO MFG CO.,LTD.</td>
			<td>SN-487-0T</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Autograph AG-X</td>
			<td>Shimadzu Corp</td>
			<td>N.A.</td>
			<td>Precision Universal / Tensile Tester</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fluoview FV10i microscope</td>
			<td>Olympus Corp</td>
			<td>N.A.</td>
			<td>A fully automated confocal laser-scanning microscope</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>ISOFLURANE Inhalation Solution</td>
			<td>Pfizer Japan Inc.</td>
			<td>(01)14987114133400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>LIVE/DEA Viability/Cytotoxicity Kit</td>
			<td>Thermo Fisher Scientific Japan Inc</td>
			<td>L3224</td>
			<td>A quick and easy two-color assay to determine viability of cells</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>TRAPEZIUM X Software</td>
			<td>Shimadzu Corp</td>
			<td>N.A.</td>
			<td>Data processing software for Autograph AG-X</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a non-invasive method for generating the cyclic loading-induced intra-articular cartilage lesion model of the rat knee

Primer osteoartritin (OA) patofizyolojisi belirsizliğini korumaktadır. Bununla birlikte, nispeten daha genç yaş gruplarında OA'nın spesifik bir alt sınıflandırması, eklem kıkırdak hasarı ve ligament avulsiyonu öyküsü ile muhtemelen ilişkilidir. Diz OA'sının cerrahi hayvan modelleri, travma sonrası OA'nın başlangıcını ve ilerlemesini anlamada önemli bir rol oynamakta ve bu hastalık için yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olmaktadır. Bununla birlikte, son zamanlarda müdahalenin değerlendirilmesini etkileyebilecek travmatik inflamasyonu önlemek için cerrahi olmayan modeller düşünülmüştür. 
Bu çalışmada, araştırmacıların (1) fokal kıkırdak hasarına neden olabilecek yükün optimal büyüklüğünü, hızını ve süresini belirlemelerine olanak tanıyan in vivo siklik kompresyon yüklemesi ile indüklenen bir eklem içi kıkırdak lezyonu sıçan modeli geliştirilmiştir; (2) kondrosit canlılığındaki travma sonrası uzaysal zamansal patolojik değişiklikleri değerlendirmek; ve (3) eklem basınç yüklerine karşı adaptasyon ve onarım mekanizmalarında rol oynayan yıkıcı veya koruyucu moleküllerin histolojik ekspresyonunu değerlendirir. Bu rapor, bir sıçan modelinde bu yeni kıkırdak lezyonu için deneysel protokolü açıklamaktadır.

20 N siklik yüklemeye maruz kalan numunelerde kondrosit canlılığındaki kısa süreli değişikliklerin (1 saat ve 12 saat) temsili bir sonucu elde edildi. Şekil 3'te gösterildiği gibi, ölü kondrositlerin (kırmızı floresan) sayısı travma sonrası 12 saatte artmıştır. Tersine, canlı kondrositlerin (yeşil floresan) sayısı azalmaya devam etti ve etkilenen bölgede canlı kondrosit içermeyen bazı örnekler vardı.
Histoloji, 20 N dinamik yüklem...

Watch this Scientific Journal Video about A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee at JoVE.com

A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee

Burada, sıçan dizinin siklik yüklemeye bağlı eklem içi kıkırdak lezyonu modeli, 20 N üzerinde 60 siklik kompresyon ile oluşturulan ve sıçanlarda femoral kondiler kıkırdakta hasara neden olan modeli sunuyoruz.

Sıçan Dizinin Döngüsel Yüklemeye Bağlı Eklem İçi Kıkırdak Lezyon Modelini Oluşturmak için Non-İnvaziv Bir Yöntem

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely ...

Bu protokol, hayvanlarda, daha büyük hayvanlarda herhangi bir cerrahi müdahale olmadan veya hayvan dizinin yapısal tahribatına neden olmanın mümkün olduğunu göstermektedir. En büyük avantajı, herhangi bir cerrahi yöntemle elde edilmesi zor olan deneyimsiz operatörlerde tekrarlayan olduğunu kanıtlamasıdır. Anestezi uygulanan sıçanı fiksasyon cihazına monte ederek başlayın.Karnında yatan anestezi altındaki sıçanı, sağ dizini içbükey bir oluklu küçük bir reçine parçasına tutturulmuş olarak taban plakasına yerleştirin. Sağ arka bacağı kalça uzatma, diz fleksiyonu ve ayak bileği uzatma pozisyonlarına yerleştirin ve diz yaklaşık 140 derecede bükülür. Sıçanın topuğunu, hareketli fikstür üzerindeki kama şeklindeki oluğa yerleştirin.Fiksasyon cihazını gerilme ve çekme test cihazına taşıyın ve yük hücresiyle temas olmadığından emin olun. Gerilme ve çekme test cihazı kontrol yazılımını açın ve kalibrasyon düğmesine tıklayın. Kalibrasyondan sonra, çerçevenin üst kısmını yük hücresine dikkatlice takın.Diz eklemini çerçeveye yakından bağlı tutmak için ön yük beş Newton'a ulaşana kadar hareketli ana çalışma panelindeki döner düğmeyi yavaşça açın. Ana menüde, yeni bir yöntem ve sistem etiketi oluştur'a tıklayın. Test modunu döngüye ve test türünü sıkıştırmaya ayarlayın.Sensör etiketine tıklayın ve sınırın 60 Newton içinde olup olmadığını kontrol etmek için test sekmesini seçin. Ardından kontur sekmesini seçin ve sınırın 500 milimetre içinde olup olmadığını kontrol edin. Test kontrol etiketinin altında, ana programa %0,3 veya tam ölçekle başlamak için büyüme kaynağı'nı seçin.Birinci ve üçüncü bölümlerde kontrol altındaki strok hızını saniyede bir milimetreye ayarlayın, ardından ikinci bölümdeki maksimum test kuvvetini 20 Newton'a ve dördüncü bölümdeki minimum test kuvvetini beş Newton'a ayarlayın. Tam süreyi en yüksek yük için 0,5 saniyeye ve minimum yük için 10 saniyeye ayarlayın. Sayfanın altındaki ön yükleme sekmesinde, açık seçeneğinin işaretli olduğundan, sapma kaldırma hızının dakikada 100 milimetreye ayarlandığından ve maksimum kuvvetin beş Newton olduğundan emin olun.Malzemeyi numune etiketinde metal olarak ayarlayın. Yöntem ve test seç bölümünün altındaki ana menüde, yeni oluşturulan yöntemi seçin ve teste başlamak için başlat'a tıklayın. Döngü sayısını 60 olarak ayarlayın.Yükledikten sonra sıçanı kafesine geri döndürün ve analiz zamanı gelene kadar yeterli alana ve yiyecek ad libitumuna sahip bir kafeste 12-12 saatlik açık karanlık bir program uygulayın. 20 Newton siklik yüklemeye maruz kalan örneklerde kondrosit canlılığındaki kısa vadeli değişiklikler incelenmiştir. Ölü kondrositlerin sayısı travma sonrası 12 saatte artmıştır.Tersine, canlı kondrositlerin sayısı azalmaya devam etti. 20 Newton dinamik yükleme yapılan sıçan dizlerinin eklem kıkırdağı hasar gördü ve tüm örneklerde lateral femoral kondilde bir fokal lezyon bölgesi doğrulandı. Lezyon boyutu sekiz haftalık gözlemsel dönemde giderek artmadı.Etkilenen bölgede lezyonun ve etkilenmemiş kıkırdağın arayüzüne karşılık gelen sınır gözlenebilir. En önemli şey, test kuvvetinin uygun ayarları ve döngü sayısıdır. Bu teknikle, kanın eklem kapsamına mekanik yükleme kontrol edilebilir ve mekanik yüklemenin osteoartritin gelişimini veya önlenmesini nasıl etkilediğini keşfetmenin yolunu açabilir.

Research

JoVE Journal

Medicine

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

Method of Isolated Ex Vivo Lung Perfusion in a Rat Model: Lessons Learned from Developing a Rat EVLP Program

İzole Yöntemi<em&gt; Ex vivo</emBir Rat Modelinde&gt; Akciğer Perfüzyon: Sıçan EVLP Programı Geliştirme Öğrenilmiş Dersler

The number of acceptable donor lungs available for lung transplantation is severely limited due to poor quality. Ex-Vivo Lung Perfusion (EVLP) has allowed ...

Non-invasive Assessment of the Efficacy of New Therapeutics for Intestinal Pathologies Using Serial Endoscopic Imaging of Live Mice

Canlı Fareler Seri endoskopik Görüntüleme kullanma Bağırsak Patolojilerde Yeni Therapeutics Etkinliğinin Non-invaziv Değerlendirme

Animal models of inflammatory bowel disease (IBD) and colorectal cancer (CRC) have provided significant insight into the cell intrinsic and extrinsic ...

Method of Direct Segmental Intra-hepatic Delivery Using a Rat Liver Hilar Clamp Model

Bir Sıçan Karaciğer Hilar Kelepçe Modeli Kullanılarak Doğrudan Segmental İçi hepatik Dağıtım Yöntemi

Major hepatic surgery with inflow occlusion, and liver transplantation, necessitate a period of warm ischemia, and a period of reperfusion leading to ...

Using a Knee Arthrometer to Evaluate Tissue-specific Contributions to Knee Flexion Contracture in the Rat

Diz Arthrometer diz fleksiyon kontraktürü fare içinde doku özgü katkıları değerlendirmek için kullanma

Normal knee range of motion (ROM) is critical to well-being and allows one to perform basic activities such as walking, climbing stairs and sitting. Lost ...

The Lower Body Positive Pressure Treadmill for Knee Osteoarthritis Rehabilitation

Diz osteoartrit rehabilitasyonu için alt vücut pozitif basınç koşu bandı

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 ...

A Novel Non-invasive Method for the Detection of Elevated Intra-compartmental Pressures of the Leg

Bir roman non-invaziv yöntem yüksek Intra-bölmeli basınç tespiti için bacak

Acute Compartment Syndrome is a devastating consequence of musculoskeletal trauma. Currently the diagnosis is based on clinical signs and symptoms, and ...

Osteoarthritis Pain Model Induced by Intra-Articular Injection of Mono-Iodoacetate in Rats

Sıçanlarda Mono-İyodoasetatın Eklem İçi Enjeksiyonu ile İndüklenen Osteoartrit Ağrı Modeli

The current animal models of osteoarthritis (OA) can be divided into spontaneous models and induced models, both of which aim to simulate the ...

A Rat Lung Transplantation Model of Warm Ischemia/Reperfusion Injury: Optimizations to Improve Outcomes

Sıcak iskemi / reperfüzyon hasarının bir sıçan akciğer transplantasyon modeli: sonuçları iyileştirmek için optimizasyonlar

From our experience with rat lung transplantation, we have found several areas for improvement. Information in the existing literature regarding methods ...

Establishment of a Simple and Effective Rat Model for Intraoperative Parathyroid Gland Imaging

İntraoperatif Paratiroid Bezi Görüntülemede Basit ve Etkili Bir Sıçan Modelinin Oluşturulması

Parathyroid gland (PG) identification is a critical unmet need in thyroidectomy. The identification of the PG is challenging in thyroid surgery as it is ...

Development and Evaluation of a Rat Model of Full-Thickness Cartilage Defects

Tam Kat Kıkırdak Defektlerinin Sıçan Modelinin Geliştirilmesi ve Değerlendirilmesi

Cartilage defects of the knee joint caused by trauma are a common sports joint injury in the clinic, and these defects result in joint pain, impaired ...