Name: destabilization of the medial meniscus and cartilage scratch murine model of accelerated osteoarthritis
Uploaded: 2022-07-06T14:30:00
Duration: 7 min 6 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Destabilization of the Medial Meniscus and Cartilage Scratch Murine Model of Accelerated Osteoarthritis at JoVE.com

Мы хотели бы отметить работу Джеммы Чарльзворт и Мэнди Прайор из Ливерпульского университета, которые приобрели изображения μCT, используемые в этой публикации. Работа финансировалась Versus Arthritis (гранты 20199 и 22483). Линетт Даннинг финансировалась Versus Arthritis (грант 20199 года). Кендал Маккалох финансировался стипендией UWS PhD. Кармен Уэса финансировалась Versus Arthritis (гранты 20199 и 22483).

<ol>
	<li>Arthritis Research UK. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+State+of+Musculoskeletal+Health+2018.">The State of Musculoskeletal Health 2018.</a> Arthritis Research UK. , (2018).</li><li>Mahir, 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=Impact+of+knee+osteoarthritis+on+the+quality+of+life.">Impact of knee osteoarthritis on the quality of life.</a> Annals of Physical and Rehabilitation Medicine. 59, 159 (2016).</li><li>Chen, D., 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:+toward+a+comprehensive+understanding+of+pathological+mechanism.">Osteoarthritis: toward a comprehensive understanding of pathological mechanism.</a> Bone Research. 5, 16044 (2016).</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>Sophocleous, A., Huesa, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteoarthritis+mouse+model+of+destabilization+of+the+medial+meniscus.">Osteoarthritis mouse model of destabilization of the medial meniscus.</a> Methods in Molecular Biology. 1914, 281-293 (2019).</li><li>McCulloch, 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=Accelerated+post+traumatic+osteoarthritis+in+a+dual+injury+murine+model.">Accelerated post traumatic osteoarthritis in a dual injury murine model.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 27 (12), 1800-1810 (2019).</li><li>Fan, X., Wu, X., Crawford, R., Xiao, Y., Prasadam, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Macro,+micro,+and+molecular+changes+of+the+osteochondral+interface+in+osteoarthritis+development.">Macro, micro, and molecular changes of the osteochondral interface in osteoarthritis development.</a> Frontiers in Cell and Developmental Biology. 9, 659654 (2021).</li><li>Hwang, H. S., Park, I. Y., Hong, J. I., Kim, J. R., Kim, H. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+joint+degeneration+and+pain+in+male+and+female+mice+in+DMM+model+of+osteoarthritis.">Comparison of joint degeneration and pain in male and female mice in DMM model of osteoarthritis.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 29 (5), 728-738 (2021).</li><li>Loga, I. 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=Does+pain+at+an+earlier+stage+of+chondropathy+protect+female+mice+against+structural+progression+after+surgically+induced+osteoarthritis.">Does pain at an earlier stage of chondropathy protect female mice against structural progression after surgically induced osteoarthritis.</a> Arthritis &amp; Rheumatology. 72 (12), 2083-2093 (2020).</li><li>Ma, H. 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=Osteoarthritis+severity+is+sex+dependent+in+a+surgical+mouse+model.">Osteoarthritis severity is sex dependent in a surgical mouse model.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 15 (6), 695-700 (2007).</li><li>Cicero, L., Fazzotta, S., Palumbo, V. D., Cassata, G., Lo Monte, A. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anesthesia+protocols+in+laboratory+animals+used+for+scientific+purposes.">Anesthesia protocols in laboratory animals used for scientific purposes.</a> Acta Biomedica. 89 (3), 337-342 (2018).</li><li>Huesa, 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=Proteinase-activated+receptor+2+modulates+OA-related+pain,+cartilage+and+bone+pathology.">Proteinase-activated receptor 2 modulates OA-related pain, cartilage and bone pathology.</a> Annals of the Rheumatic Diseases. 75 (11), 1989-1997 (2016).</li><li>Tappe-Theodor, A., King, T., Morgan, M. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pros+and+cons+of+clinically+relevant+methods+to+assess+pain+in+rodents.">Pros and cons of clinically relevant methods to assess pain in rodents.</a> Neuroscience and Biobehavioral Reviews. 100, 335-343 (2019).</li><li>Stewart, K., Schroeder, V. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lab+animal+research.+blood+withdrawal+I.">Lab animal research. blood withdrawal I.</a> JoVE Science Education Database. , (2018).</li><li>Chaplan, S. R., Bach, F. W., Pogrel, J. W., Chung, J. M., Yaksh, T. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantitative+assessment+of+tactile+allodynia+in+the+rat+paw.">Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw.</a> Journal of Neuroscience Methods. 53 (1), 55-63 (1994).</li><li>Lakes, E. H., Allen, K. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Gait+analysis+methods+for+rodent+models+of+arthritic+disorders:+reviews+and+recommendations.">Gait analysis methods for rodent models of arthritic disorders: reviews and recommendations.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 24 (11), 1837-1849 (2016).</li><li>Das Neves Borges, P., Forte, A. E., Vincent, T. L., Dini, D., Marenzana, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid,+automated+imaging+of+mouse+articular+cartilage+by+microCT+for+early+detection+of+osteoarthritis+and+finite+element+modelling+of+joint+mechanics.">Rapid, automated imaging of mouse articular cartilage by microCT for early detection of osteoarthritis and finite element modelling of joint mechanics.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 22 (10), 1419-1428 (2014).</li><li>vander Kraan, P. M., vanden Berg, W. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Osteophytes:+relevance+and+biology.">Osteophytes: relevance and biology.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 15 (3), 237-244 (2007).</li><li>Glasson, S. S., Chambers, M. G., Van Den Berg, W. B., Little, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+OARSI+histopathology+initiative+-+recommendations+for+histological+assessments+of+osteoarthritis+in+the+mouse.">The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the mouse.</a> Osteoarthritis and Cartilage. 18, 17-23 (2010).</li><li>Jackson, M. T., 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=Depletion+of+protease-activated+receptor+2+but+not+protease-activated+receptor+1+may+confer+protection+against+osteoarthritis+in+mice+through+extracartilaginous+mechanisms.">Depletion of protease-activated receptor 2 but not protease-activated receptor 1 may confer protection against osteoarthritis in mice through extracartilaginous mechanisms.</a> Arthritis and Rheumatology. 66 (12), 3337-3348 (2014).</li><li>Pinamont, W. J., 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=Standardized+histomorphometric+evaluation+of+osteoarthritis+in+a+surgical+mouse+model.">Standardized histomorphometric evaluation of osteoarthritis in a surgical mouse model.</a> Journal of Visualized Experiments. (159), e60991 (2020).</li></ol>

Авторам нечего раскрывать.

Для выполнения хирургической индукции посттравматического остеоартрита (ПТОА) настоятельно рекомендуется поддержка со стороны помощника (например, для подготовки мышей, пока оператор фокусируется на операции). Это облегчает асептическую хирургию, тем самым снижая риск инфекций и делая вмешательство более эффективным в больших экспериментах. Легко потерять плоскость фокусировки во время операции, поэтому микроскоп, который включает педали для фокусировки, является ценной особенностью, помогающей поддерживать стерильность на протяжении всей операции. Положение мыши и колена имеет решающее значение. Колено должно быть обращено вверх и достаточно согнуто, чтобы максимизировать открытие пространства коленного сустава, облегчая доступ к связке для введения микробелла, чтобы поцарапать поверхность мыщелка. Идентификация MMTL может быть сложной задачей, особенно когда жировая подушка больше, чем обычно, или есть небольшое кровотечение. Чтобы избежать кровотечений, подтолкните жировую подушку вверх, чтобы предотвратить разрывы и последующее кровотечение. Если жировая подушка большая, это может занять немного больше времени, но терпеливо продолжайте подталкивать ее вверх.
MMTL находится довольно близко к мыщелку большеберцовой кости, поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы не травмировать хрящ при расположении нижнего лезвия изогнутых пружинных ножниц под MMTL. Изогнутые лопасти должны быть направлены в сторону медиальной стороны и немного вверх, параллельно мыщелку. Для лучшего секционирования MMTL убедитесь, что ножницы острые. Убедитесь, что мениск может двигаться медиально после перерезания связки, так как иногда остается небольшое крепление, которое нуждается в дальнейшем разрезании. При введении микроблока, чтобы поцарапать мыщелок, он должен быть перпендикулярен мыщелку. Сделайте первую царапину ближе к середине сустава, но позаботьтесь о том, чтобы не повредить переднюю крестообразную связку. Затем двигайтесь в сторону медиальной стороны, а затем позади мениска. Царапины могут быть видны в виде слабых белых линий на хряще. Поскольку мы обычно используем клипсы, начальный разрез выполняется на боковой стороне, поэтому клипсы располагаются на стороне ноги после закрытия раны. Это позволяет избежать зажимов, потирающих колено, когда мышь восстанавливает движение. При использовании швов настоятельно рекомендуется применение подкожных швов. При использовании наружных швов мыши, скорее всего, будут грызть швы и открывать свою рану, что увеличит шансы заражения. Если все сделано правильно, эта операция не должна занимать более 5-10 минут, от разреза до закрытия раны, тем самым сводя к минимуму воздействие хряща и любые дополнительные неконтролируемые повреждения, которые могут возникнуть. После операции мыши очень быстро выздоравливают и почти сразу могут залезть в клетку и нормально передвигаться. Если мыши не активны, следует проконсультироваться с соответствующим специалистом в подразделении.
Для поведенческой оценки боли оценивали динамическую нагрузку. Однако этот метод можно считать менее чувствительным, чем другие вызванные болевые тесты, такие как тест фон Фрея15. Рекомендуется использовать более одного метода для мониторинга и оценки боли. Изменения, наблюдаемые через 2 недели после вмешательства в DCS, хотя и преходящие, указывают на общее снижение нагрузки на ногу ОА по сравнению со здоровой ногой. Таким образом, 2 недели после вмешательства DCS могут быть использованы для оценки ранней остеоартритной или травмированной боли на мышиных моделях. Визуализация минерализованных остеофитов с помощью μCT позволяет проводить трехмерную количественную оценку, которая также может быть сопоставлена с гистологическими разделами12, добавляя еще одно измерение к изучению возникновения и эволюции остеофита. В нашей группе присутствие остеофита было переменным в модели DMM между операторами и внутри них (2,3 ± 1 против 1,2 ± 1, n > 7, P = 0,0183), тогда как индукция DCS надежно приводила к генерации остеофита во всех случаях независимо от оператора (2,6 ± 0,7 против 2,4 ± 0,5, n > 7, P = 0,711). Кроме того, в модели DCS значительно больше и больше остеофитов по сравнению с DMM. Таким образом, DCS является идеальной моделью для изучения образования остеофита. Количественная оценка остеосклероза, ограниченного областью нагрузки субхондральной кости, также является улучшением в обнаружении небольших изменений. Сравнение медиального отсека оперированной ноги с контралатеральной ногой также предлагает способ нормализации по отношению к внутреннему костному фенотипу этой конкретной мыши12. Добавление царапин хряща в модель DCS является контролируемым средством индуцирования сфокусированного повреждения хряща во время операции, что ускоряет многие аспекты заболевания. Одним из последствий экспериментальной процедуры, связанной с преднамеренным повреждением самого хряща, является то, что это артефактное повреждение должно быть исключено или скорректировано в системе классификации хряща. Из-за этого ограничения мы не рекомендуем эту модель, если основной целью исследования является понимание влияния остеоартрита на сам хрящ. Наконец, также настоятельно рекомендуется, чтобы по крайней мере два слепых оценщика оценивали повреждение хряща и синовита. Это подтверждает и усиливает стандартизацию систем подсчета баллов.
Ограничением данного исследования является то, что степень изменчивости всех параметров, сравнивающих модели DCS и DMM, не была полностью оценена. Этот вопрос будет решаться в будущем с помощью более обширных исследований, которые могли бы также включать оценку изменчивости между операторами из разных учреждений.
В заключение, ускоренный патогенез ОА в текущей модели DCS позволяет представлять посттравматическую ОА и обеспечивает мощный и надежный исследовательский инструмент для исследования и выяснения основных патофизиологических механизмов ОА, приводящих к этому хроническому изнурительному заболеванию суставов. Кроме того, это позволяет исследовать ОА в более короткое временное окно, фокусируясь на остеофитогенезе, боли ОА и влиянии повреждения хряща на весь сустав.

Остеоартрит (ОА) является наиболее распространенным заболеванием опорно-двигательного аппарата у людей старше 45 лет, причем более 8,75 миллиона человек обращаются за лечением в Великобритании1. Растущая распространенность заболевания привела к увеличению экономических и социальных издержек, является одним из основных факторов инвалидности и снижает качество жизни пациентов1. Без доступных методов лечения существует острая необходимость в ускорении исследований, чтобы понять развитие и прогрессирование заболевания. Заболевание является комплексным, а также многофакторным по своей природе. Основными клиническими измерениями заболевания являются боль и подвижность суставов2, а ОА влияет на все ткани в суставе, а не только на хрящ3. Одна из основных проблем в понимании ОА заключается в том, что это может занять годы, иногда десятилетия, от первоначального представления / травмы до прогрессирования симптоматического заболевания с болью и неподвижностью. 
Моделирование остеоартрита у грызунов расширило наши знания о патофизиологии ОА, позволив нам понять начало и прогрессирование в гораздо более короткие сроки и с подробным изучением вовлеченных тканей. Существует множество мышиных моделей остеоартрита, от генетически модифицированных животных до моделей хирургического вмешательства. Наиболее широко используемой мышиной моделью посттравматического ОА является дестабилизация медиального мениска (ДММ)4,5. Предостережением модели является изменчивость между различными операторами. Опытные хирурги могут выполнить процедуру с минимальным повреждением суставов, в то время как неопытные операторы обнажают суставную капсулу в течение более длительных периодов времени и наносят ущерб хрящу. Эта изменчивость процесса влияет на тяжесть модели, при этом большее первоначальное повреждение приводит к увеличению показателей повреждения хряща и образованию остеофита. Намереваясь уменьшить вариабельность между операторами и имитировать повреждение хряща от клинического вмешательства, разработана модифицированная версия этой модели, в соответствии с которой наносится контролируемое дополнительное повреждение поверхностной поверхности хряща в виде трех поверхностных царапин6. Это также позволяет моделировать прогрессирование ОА в результате повреждения хряща, вызванного некоторыми клиническими вмешательствами. По сравнению со стандартной моделью DMM, непосредственно индуцированное повреждение хряща приводит к последовательно ускоренному образованию выступающих остеофитов, увеличению повреждения хряща и воспаления, а также измеримой суррогатной боли у самцов мышей.
Эта модель особенно подходит для изучения ранней стадии посттравматического ОА, уделяя особое внимание образованию остеофита, представлению боли (у самцов мышей), синовиту и ранним изменениям параметров кости. Консистенция образования остеофита в этой модели делает целесообразным изучение репарации костей и эндохондрального окостенения, поскольку образование остеофита представляет собой процесс восстановления через эндохондральное окостенение7. Модель также имитирует повреждения, вносимые непосредственно в хрящ во время клинических вмешательств, таких как артроскопические хирургические процедуры, и, таким образом, она также подходит для изучения влияния повреждения хряща на весь сустав.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>#11 scalpel blade (and scalpel handle).</td>
			<td>World precision instruments</td>
			<td>500240</td>
			<td>access the joint capsule</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>15&#176; Cutting Angle microsurgical stab knife</td>
			<td>MSP</td>
			<td>REF7503</td>
			<td>scratch the cartilage</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>6-0 vicryl rapide</td>
			<td>Any medical supplies provider</td>
			<td>-</td>
			<td>alternative method to close wound</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Anaesthetic rig</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Antibacterial skin clenser (Hibiscrub)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>-</td>
			<td>To sterilise surgical skin area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Applicator for 7 mm clips</td>
			<td>World precision instruments</td>
			<td>500343</td>
			<td>close the wound</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Balance</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>To weigh mouse</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blunt curved forceps</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>500232</td>
			<td>move the patellar ligament to the side</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Buprenorphine (Vetergesic)</td>
			<td>Supplied by unit as it is a prescription drug</td>
			<td>-</td>
			<td>Analgesia</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>CT analyser</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>3D.SUITE software</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ctvol</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>3D.SUITE software</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Data viewer</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>3D.SUITE software</td>
			<td>Software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dynamic weight bearing equipment</td>
			<td>Bioseb</td>
			<td>BIO-DWB-DUAL</td>
			<td>Measure limb loading and has cage, pressure matt and software for analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EDTA</td>
			<td>Merck</td>
			<td>E9884</td>
			<td>10% solution in PBS (or water) to decalcify bone pH 7.4</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>for embedding decalcified bones</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fast Green FCF</td>
			<td>Merck</td>
			<td>F7252</td>
			<td>For staining sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glacial acetic acid</td>
			<td>Merck</td>
			<td>1005706</td>
			<td>For stianing sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Haematoxylin solution</td>
			<td>Merck</td>
			<td>GHS132</td>
			<td>Nuclear staining in paraffin sections.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hoskins #21 micro-tweezers.</td>
			<td>Cameron surgical limited</td>
			<td>PHF1085</td>
			<td>move the fat pad</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isofluorane</td>
			<td>Supplied by unit as it is a prescription drug</td>
			<td>-</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mice</td>
			<td>Charles river</td>
			<td>-</td>
			<td>C57Bl6/J male 8 weeks old (to allow acclimatisation in the unit)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Microcomputed tomography scanner</td>
			<td>Bruker</td>
			<td>SKYSCAN 1272 CMOS</td>
			<td>&#181;CT</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Micropore surgical paper tape</td>
			<td>FisherScientific</td>
			<td>12787597</td>
			<td>hold leg in position</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraffin wax</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>for embedding decalcified bones</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reflex 7 mm stainless steel wound clips or</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>12032-07</td>
			<td>close the wound</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Remover for 7 mm clips</td>
			<td>World precision instruments</td>
			<td>500347</td>
			<td>remove wound clips</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rotary Microtome</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>To cut section of Paraffin embedded tissue.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Safranin-O</td>
			<td>Merck</td>
			<td>S2255</td>
			<td>For staining sections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Serrated curved forceps</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>15915</td>
			<td>hold the skin</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Drape</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>To ensure sterility of surgical area</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile Drape with key hole</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>To cover mouse and expose leg</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile saline</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgical drape</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>maintain sterile environment for surgical tools</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgical drape with key hole</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>cover the mouse and keep leg through key hole</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Straight Scissors</td>
			<td>World precision instruments</td>
			<td>14393</td>
			<td>open the wound</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Surgical microscope.</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>Adjustable focus.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vannas spring scissors with 2 mm blades.</td>
			<td>Fine science tools</td>
			<td>15000-04</td>
			<td>cut the MMTL</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Xylene</td>
			<td>Generic (many different suppliers)</td>
			<td>-</td>
			<td>for embedding decalcified bones</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

destabilization of the medial meniscus and cartilage scratch murine model of accelerated osteoarthritis

Остеоартрит является наиболее распространенным заболеванием опорно-двигательного аппарата у людей старше 45 лет, что приводит к увеличению экономических и социальных издержек. Животные модели используются для имитации многих аспектов заболевания. Настоящий протокол описывает дестабилизацию и модель царапин хряща (DCS) посттравматического остеоартрита. Основываясь на широко используемой модели дестабилизации медиального мениска (DMM), DCS вводит три царапины на поверхности хряща. В настоящей статье освещаются шаги по дестабилизации колена путем перерезания медиальной менискотибиальной связки с последующими тремя преднамеренными поверхностными царапинами на суставном хряще. Также демонстрируются возможные методы анализа методом динамической несущей способности, микрокомпьютерной томографии и гистологии. Хотя модель DCS не рекомендуется для исследований, которые сосредоточены на влиянии остеоартрита на хрящ, она позволяет изучать развитие остеоартрита в более короткое временное окно, уделяя особое внимание (1) образованию остеофита, (2) остеоартритной и травматической боли и (3) эффекту повреждения хряща во всем суставе.

Процентная нагрузка на общую массу тела задней оперируемой ноги/ОА сравнивалась с контралатеральной/контрольной ногой. Хотя другие параметры также могут давать существенные отличия, такие как увеличение нагрузки на переднюю лапу после хирургического вмешательства, последовательное изменение нагрузки на заднюю лапу указывает на предпочтение использования одной ноги над другой и является более прямым показателем значительного дискомфорта для мыши из-за развития ОА. Не было никаких существенных изменений в нагрузке на задние ноги в модели DMM в течение 8 недель после индукции, в то время как мыши DCS предпочитали контралатеральную / контрольную ногу значительно через 2 недели после вмешательства (рисунок 3A).
Субхондральная кость была проанализирована путем фокусировки на объеме под медиальной нагруженной областью мыщелка большеберцовой кости. Здесь мы оценили плотность костной ткани этой области, определив процент минерализованной кости в интересующей области и рассчитав соотношение между контралатеральной и ипсилатеральной ножкой. Соотношение указывает на то, что обе модели имеют повышенную плотность костной ткани в пораженной конечности (соотношение выше 1) через 4 недели после индукции (рисунок 3B). Появление остеофитов более заметно в модели DCS, где наблюдается значительное увеличение количества и объема по сравнению с моделью DMM через 2 недели после вмешательства (рисунок 3C,D). DCS представляет повышенное повреждение хряща в медиальном большеберцовом и бедренном отсеках и синовит (рисунок 3E, F) через 4 недели после индукции.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64159/64159fig01.jpg"> Рисунок 1: Хирургическое вмешательство для индуцирования посттравматического ОА у мыши. Последовательные изображения представляют различные этапы процедуры. (A) Воздействие суставной капсулы, разрезающей поверхностную мембрану вокруг колена путем введения лезвия скальпеля No 11 на медиальную сторону надколенниковой связки и вдали от связки. Это обнажит инфрапателларную жировую подушку. (B) Идентификация и трансекция медиальной менискотибиальной связки. Чтобы идентифицировать связку, переместите связку надколенника к боковой стороне, а затем подтолкните жировую подушку вверх. Это позволяет визуализировать связку в виде небольшой горизонтальной белой линии чуть выше мыщелка большеберцовой кости (обозначена здесь черной стрелкой). Чтобы разрезать связку, нижнюю лопатку пружинных ножниц помещают под связку, следя за тем, чтобы не повредить хрящ. Переместите мениск в сторону медиальной стороны, чтобы визуализировать мыщелок большеберцовой кости. (C) Расчесывание поверхности открытого хряща и закрытие раны. Чтобы поцарапать хрящ, микролезочка вставляют к задней стороне, где она контактирует с хрящом, а затем перемещается вперед к передней части сустава. Как только царапины будут сделаны, потяните кожу на колено и закройте рану либо подкожным швом, либо раневыми зажимами. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64159/64159fig01large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64159/64159fig02.jpg"> Рисунок 2: Оценка остеоартрита у мыши. (А) Динамическое удержание веса состоит из сопоставления нагрузки на нажимном коврике с соответствующей лапой. Затем нагрузка выражается в процентах от общего веса. (B) Субхондральная кость измеряется путем выбора интересующего объема в области нагрузки медиального мыщелка большеберцовой кости и выбора субхондральной пластинки или трабекулярной кости. Эти изображения имеют разрешение 4,5 мкм. (C) Остеофиты идентифицируются и количественно оцениваются в трехмерном виде полученных изображений μCT. Объем остеофитов измеряется путем выбора ROI, очерчивающего край остеофита. Плотность костной ткани рассчитывается как объем кости на объем остеофита. Изображения, представленные здесь, были сделаны с разрешением 2 мкм, но количественная оценка обычно выполняется с разрешением 4,5 мкм. (D) Оценки хряща и синовита берутся из 6 мкм срезов, окрашенных сафранином-О и быстрым зеленым цветом. Корональный участок колена мыши, где все квадранты, отмеченные черным прямоугольником, видны для подсчета очков и показано увеличение медиальной стороны. Синовит, окружающий медиальную сторону коленного сустава, также виден, особенно выше и ниже смещенного мениска. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64159/64159fig02large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/64159/64159fig03.jpg"> Рисунок 3: Репрезентативная оценка ОА в моделях DMM и DCS. (A) DWB измеряется до 8 недель после индукции в экспериментах, проведенных одним и тем же экспертом-оператором. Нагрузка выражается в виде соотношения между рабочей нагрузкой/нагрузкой ОА и контралатеральной/контрольной нагрузкой. Парные t-тесты обеих ног также показаны в моделях Sham (серый), DMM (синий) и DCS (розовый). анализ μCT через 4 недели после хирургического вмешательства. (B) Субхондральная кость анализировалась через 4 недели после хирургического вмешательства и выражалась как соотношение ипсилатеральной к контралатеральной %BV/TV. (C) Остеофитное число и (D) объем остеофита анализировали через 2 недели после индукции. Гистологическая оценка через 4 недели после индукции (Е) повреждения хряща медиальной большеберцовой и бедренной суставных хрящей и (F) синовита оценивалась стандартизированными методами19,20. Данные выражаются в виде среднего ± стандартного отклонения, n ≥ 5. Данные сравнивались с помощью повторных измерений ANOVA с коррекцией теста Шидака (A), парным t-тестом (A) или стандартным t-тестом Стьюдента (B-F). *P < 0,05, **P < 0,01, ***P < 0,001, ns = незначимо. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64159/64159fig03large.jpg" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>
Дополнительный файл 1: Условия обработки и инкубации для встраивания парафина. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/64159/64159_Supplementary%20File%201.zip" target="_blank">Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Destabilization of the Medial Meniscus and Cartilage Scratch Murine Model of Accelerated Osteoarthritis at JoVE.com

Destabilization of the Medial Meniscus and Cartilage Scratch Murine Model of Accelerated Osteoarthritis

Настоящий протокол описывает контролируемые царапины микролезвий на поверхности суставного хряща после дестабилизации колена мыши путем разрезания медиальной минискотибиальной связки. Эта животная модель представляет ускоренную форму остеоартрита (ОА), подходящую для изучения образования остеофита, остеосклероза и боли на ранней стадии.

Дестабилизация медиального мениска и хрящевой царапины мышиной модели ускоренного остеоартрита

Osteoarthritis is the most prevalent musculoskeletal disease in people over 45, leading to an increasing economic and societal cost. Animal models are ...

Этот метод моделирует многие аспекты посттравматического остеоартрита человека, что позволяет нам исследовать болезнь и влияние возможных методов лечения в более короткие сроки. Основным преимуществом этой методики является то, что в краткосрочной перспективе, всего через две недели после вмешательства, у мышей наблюдалось последовательное, измеримое образование остеофита, а также изменения нагрузки в пораженной ноге, которые указывают на боль. Мы рекомендуем использовать эту модель исследования образования остеофита и эндохондрального окостенения, а также боли, вызванной травмой.Идентификация и разрезание медиальной менискотибиальной связки может быть сложной задачей, поэтому мы советуем практиковать это на трупах до уверенности. Помочь в демонстрации процедуры будет Линетт Даннинг, научный сотрудник Центра скелетно-мышечной науки. Для начала назначьте стерильную комнату для проведения операции, убедившись, что все поверхности стерильны.Расположите и поместите стерильные инструменты на стерильные шторы. Затем взвесьте мышь. Обрежьте мех обезболенной мыши на колене, передней и боковой сторонах от середины голени до середины бедра, с помощью небольших машинок для стрижки волос.Дезинфицируйте кожу, нанося антибактериальное очищающее средство для кожи на бритую, открытую кожу. Для обезболивания вводят 0,05 миллиграмма на килограмм бупренорфина подкожно. Поместите мышь на спинную сторону, оставив колено, на котором нужно работать вверх, и поместите нос мыши в сопло, соединенное с анестезирующей установкой.Накройте мышь стерильной драпировкой с небольшим отверстием замочной скважины. Расположите ногу, на которой нужно оперировать, с коленом, зафиксированным под углом менее 90 градусов, связкой надколенника обращенной вверх, а стопа иммобилизована хирургическим скотчем. Отрегулируйте микроскоп, чтобы сфокусироваться на связке надколенника.Защемление кожи колена с боковой стороны зубчатыми щипцами. Сделайте небольшой разрез параллельно дистальному сухожилию надколенника с помощью хирургических ножниц. Введите ножницы и расширьте разрез примерно до 10 миллиметров.Переместите кожу на медиальную сторону, обнажив связку надколенника и проксимальное плато большеберцовой кости. Используя лезвие no 11, сделайте разрез сверху вниз вдоль медиальной стороны надколенниковой связки. Достигнув дна надколенниковой связки, поверните лезвие на 90 градусов и вытяните разрез от надколенниковой связки в сторону медиальной стороны, чтобы получить доступ к суставной капсуле.Зажмите надколенниковую связку тупыми щипцами и поверните запястье, чтобы переместить надколенниковую связку в боковую сторону, ровно настолько, чтобы обнажить IFP. Все еще слегка удерживая связку надколенника, зажмите IFP микро-пинцетом, чтобы поднять его и слегка переместить вверх. Если есть кровотечение, надавите ватной палочкой.Определите MMTL медиального мениска, который закрепляет черепной рог медиального мениска к переднему плато большеберцовой кости. Осторожно разрежьте MMTL небольшими двухмиллиметровыми ножницами пружины лезвия, оставив медиальный мениск и другие связки нетронутыми. Трехмиллиметровым микрохирургическим ножом отметьте три равномерно расположенных углубления на большеберцовом суставном хряще в направлении от задней к передней части.Закройте кожу двумя или тремя небольшими семимиллиметровыми металлическими зажимами. Удалите металлические зажимы через пять-семь дней после операции. Затем оцените боль или походку в любой момент во время исследования.Количественная оценка кальцинированной ткани путем анализа микро-КТ коленных суставов. Для анализа субхондрального склероза костей выбирают VOI в центре нагрузки медиального плато большеберцовой кости. Затем определите плотность субхондральной кости и микроархитектуру, выбрав интересующую область, очерчивающую трабекулярную структуру с эпифизом большеберцовой кости, субхондральной пластинкой или общей субхондральной костью в двумерном корональном виде стека, используя программное обеспечение КТ-анализатора.Идентифицируйте остеофиты в реконструированных, трехмерных стеках изображений с помощью программного обеспечения CTVol. Оцените повреждение хряща и синовит в соответствии с оценкой повреждения хряща OARSI 19 и оценкой синовита 20 на парафиновых пятимикрометровых участках. Не было никаких существенных изменений в нагрузке на задние ноги в модели DMM в течение восьми недель после индукции, в то время как мыши DCS предпочитали контралатеральную или контрольную ногу, значительно, через две недели после вмешательства.Соотношение между контралатеральной и ипсилатеральной ножкой указывало на то, что обе модели имели повышенную плотность костной ткани в субхондральной области костной нагрузки пораженной конечности через четыре недели после индукции. Появление остеофитов было более заметным у мышей DCS, со значительным увеличением количества и объема по сравнению с моделью DMM через две недели после вмешательства. DCS представляет повышенное повреждение хряща в медиальном большеберцовом и бедренном отсеках и синовит через четыре недели после индукции.Повреждение должно быть ограничено структурами, на которые мы намеренно хотим повлиять, поэтому необходим особый уход, чтобы сохранить все другие структуры нетронутыми и свести к минимуму воздействие хряща. Модификация, включающая преднамеренные царапины хряща, позволяет нам исследовать остеоартрит с акцентом на остеофитогенез, ранний остеоартрит или боль при травме, а также влияние повреждения хряща на весь сустав.

Research

JoVE Journal

Medicine

The Monoiodoacetate Model of Osteoarthritis Pain in the Mouse

Monoiodoacetate модель остеоартрита боли у мышей

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 ...

Induction of Accelerated Atherosclerosis in Mice: The "Wire-Injury" Model

Индукция ускоренного атеросклероза у мышей: модель "Wire-Injury"

Atherosclerosis is a proliferative fibro-inflammatory disease developing in the arterial wall, inducing a deficient blood flow or a lack of blood flow. ...

The Rabbit Model of Accelerated Atherosclerosis: A Methodological Perspective of the Iliac Artery Balloon Injury

Кролик модель ускоренной атеросклероза: методологические перспективы травмы шар подвздошных артерии

Acute coronary syndrome resulting from coronary occlusion following atherosclerotic plaque development and rupture is the leading cause of death in the ...

Isometric Contractility Measurement of the Mouse Mesenteric Artery Using Wire Myography

Изометрические сократимости измерение верхней брыжеечной артерии мыши, с помощью проволоки миография

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

Нижняя телесно-положительная протектора для реабилитации остеоартрита коленного сустава

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 ...

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

Модель боли при остеоартрите, вызванная внутрисуставной инъекцией моно-йодоацетата у крыс

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

Standardized Histomorphometric Evaluation of Osteoarthritis in a Surgical Mouse Model

Стандартизированная гистоморфометрическая оценка остеоартрита в модели хирургической мыши

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

Flow Cytometry Analysis of Immune Cell Subsets within the Murine Spleen, Bone Marrow, Lymph Nodes and Synovial Tissue in an Osteoarthritis Model

Цитометрия потока Анализ подмножества иммунных клеток в murine spleen, костном мозге, лимфатических узлах и синовиальной ткани в модели остеоартрита

Osteoarthritis (OA) is one of the most prevalent musculoskeletal diseases, affecting patients suffering from pain and physical limitations. Recent ...

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

Разработка и оценка крысиной модели полноразмерных дефектов хряща

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 ...

Standardized Tuina Manipulation for Knee Osteoarthritis in Rats

Tuina Manipulation to Reduce Inflammation and Cartilage Loss in Knee Osteoarthritis Rats

Understanding the Mechanism of Tuina Manipulation in Rats (Video) | JoVE

Манипуляция Tuina для уменьшения воспаления и потери хряща у крыс с остеоартритом коленного сустава

Clinical trials suggest that Tuina manipulation is effective in treating knee osteoarthritis (KOA), while further studies are required to discover its ...