Name: micro-computed tomography analysis of the knee in aged dunkin-hartley guinea pigs after intra articular injection
Uploaded: 2024-08-02T13:00:00
Description: The purpose of this protocol is to guide researchers in performing a palpation-guided technique of intra-articular knee injection in guinea pigs and ...

Forskningen, der er skitseret i dette manuskript, blev støttet af South Carolina SmartState® Endowed Chair in Drug Discovery Endowment funds (PMW), MUSC Division of Laboratory Animal Resources og MUSC Drug Discovery Core. Denne publikation blev også støttet af National Center for Advancing Translational Sciences ved National Institutes of Health under bevillingsnumrene TL1 TR001451 og UL1 TR001450, samt National Institute of Dental & Craniofacial Research of the National Institutes of Health under tildelingsnummer R01DE029637.

Alle metoder, der er beskrevet her, er blevet godkendt af Institutional Animal Care and Use Committee ved Medical University of South Carolina. Undersøgelsen fulgte princippet om 3R.
1. Præparater til intraartikulær injektion
<ol><li>Lad Dunkin-Hartley-marsvin akklimatisere sig til anlægget i mindst en uge, før eksperimentet påbegyndes. BEMÆRK: Der blev anvendt 5- (n=2), 9- (n=1) og 12- (n=2) måneder gamle hanmarsvin. Hanner udviser en accelereret udvikling og mer...

<ol>
	<li>Callahan, L. F., Cleveland, R. J., Allen, K. D., Golightly, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Racial/Ethnic,+socioeconomic,+and+geographic+disparities+in+the+epidemiology+of+knee+and+hip+osteoarthritis.">Racial/Ethnic, socioeconomic, and geographic disparities in the epidemiology of knee and hip osteoarthritis.</a> Rheum Dis Clin North Am. 47 (1), 1-20 (2021).</li><li>Mandl, 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=Osteoarthritis+year+in+review+2018:+clinical.">Osteoarthritis year in review 2018: clinical.</a> Osteoarthritis Cartilage. 27 (3), 359-364 (2019).</li><li>Assirelli, E., 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=Complement+expression+and+activation+in+osteoarthritis+joint+compartments.">Complement expression and activation in osteoarthritis joint compartments.</a> Front Immunol. 11, 535010 (2020).</li><li>Lampropoulou-Adamidou, 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=Useful+animal+models+for+the+research+of+osteoarthritis.">Useful animal models for the research of osteoarthritis.</a> Eur J Orthop Surg Traumatol. 24 (3), 263-271 (2014).</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 Cartilage. 15 (9), 1061-1069 (2007).</li><li>Kuyinu, E. L., Narayanan, G., Nair, L. S., Laurencin, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+osteoarthritis:+classification,+update,+and+measurement+of+outcomes.">Animal models of osteoarthritis: classification, update, and measurement of outcomes.</a> J Orthop Surg Res. 11, 19 (2016).</li><li>Pitcher, T., Sousa-Valente, J., Malcangio, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Monoiodoacetate+Model+of+Osteoarthritis+Pain+in+the+Mouse.">The Monoiodoacetate Model of Osteoarthritis Pain in the Mouse.</a> J Vis Exp. (111), e53746 (2016).</li><li>de Araujo, F. 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=Bone+morphology+of+the+hind+limbs+in+two+caviomorph+rodents.">Bone morphology of the hind limbs in two caviomorph rodents.</a> Anat Histol Embryol. 42 (2), 114-123 (2013).</li><li>Veronesi, F., Salamanna, F., Martini, L., Fini, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Naturally+occurring+osteoarthritis+features+and+treatments:+systematic+review+on+the+aged+guinea+pig+model.">Naturally occurring osteoarthritis features and treatments: systematic review on the aged guinea pig model.</a> Int J Mol Sci. 23 (13), (2022).</li><li>Kraus, V. B., Huebner, J. L., DeGroot, J., Bendele, 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+OARSI+histopathology+initiative+-+recommendations+for+histological+assessments+of+osteoarthritis+in+the+guinea+pig.">The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the guinea pig.</a> Osteoarthritis Cartilage. 18 Suppl 3, S35-S52 (2010).</li><li>Wang, 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=The+osteoarthritis+natural+progress+and+changes+in+intraosseous+pressure+of+the+guinea+pig+model+in+different+degeneration+stages.">The osteoarthritis natural progress and changes in intraosseous pressure of the guinea pig model in different degeneration stages.</a> Orthop Surg. 14 (11), 3036-3046 (2022).</li><li>Boyde, 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+bone+cartilage+interface+and+osteoarthritis.">The bone cartilage interface and osteoarthritis.</a> Calcif Tissue Int. 109 (3), 303-328 (2021).</li><li>Akhter, M. P., Recker, R. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+resolution+imaging+in+bone+tissue+research-review.">High resolution imaging in bone tissue research-review.</a> Bone. 143, 115620 (2021).</li><li>Clark, D. P., Badea, C. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+micro-CT+imaging+of+small+animals.">Advances in micro-CT imaging of small animals.</a> Phys Med. 88, 175-192 (2021).</li><li>Bouxsein, M. 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=Guidelines+for+assessment+of+bone+microstructure+in+rodents+using+micro-computed+tomography.">Guidelines for assessment of bone microstructure in rodents using micro-computed tomography.</a> J Bone Miner Res. 25 (7), 1468-1486 (2010).</li><li>Yang, 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=Involvement+of+CD147+in+alveolar+bone+remodeling+and+soft+tissue+degradation+in+experimental+periodontitis.">Involvement of CD147 in alveolar bone remodeling and soft tissue degradation in experimental periodontitis.</a> J Periodontal Res. 52 (4), 704-712 (2017).</li><li>Ruegsegger, P., Koller, B., Muller, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+microtomographic+system+for+the+nondestructive+evaluation+of+bone+architecture.">A microtomographic system for the nondestructive evaluation of bone architecture.</a> Calcif Tissue Int. 58 (1), 24-29 (1996).</li><li>Boca, 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=Comparison+of+micro-CT+imaging+and+histology+for+approximal+caries+detection.">Comparison of micro-CT imaging and histology for approximal caries detection.</a> Sci Rep. 7 (1), 6680 (2017).</li><li>Ren, 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=Biochemical+and+morphological+abnormalities+of+subchondral+bone+and+their+association+with+cartilage+degeneration+in+spontaneous+osteoarthritis.">Biochemical and morphological abnormalities of subchondral bone and their association with cartilage degeneration in spontaneous osteoarthritis.</a> Calcified Tissue International. 109 (2), 179-189 (2021).</li><li>Wang, 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=Stage-specific+and+location-specific+cartilage+calcification+in+osteoarthritis+development.">Stage-specific and location-specific cartilage calcification in osteoarthritis development.</a> Ann Rheum Dis. 82 (3), 393-402 (2023).</li><li>Magni, 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=Management+of+osteoarthritis:+expert+opinion+on+NSAIDs.">Management of osteoarthritis: expert opinion on NSAIDs.</a> Pain Ther. 10 (2), 783-808 (2021).</li><li>Wang, T., Wen, C. Y., Yan, C. H., Lu, W. W., Chiu, K. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spatial+and+temporal+changes+of+subchondral+bone+proceed+to+microscopic+articular+cartilage+degeneration+in+guinea+pigs+with+spontaneous+osteoarthritis.">Spatial and temporal changes of subchondral bone proceed to microscopic articular cartilage degeneration in guinea pigs with spontaneous osteoarthritis.</a> Osteoarthr Cartil. 21 (4), 574-581 (2013).</li><li>Gao, J., Ren, P., Gong, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Morphological+and+mechanical+alterations+in+articular+cartilage+and+subchondral+bone+during+spontaneous+hip+osteoarthritis+in+guinea+pigs.">Morphological and mechanical alterations in articular cartilage and subchondral bone during spontaneous hip osteoarthritis in guinea pigs.</a> Front Bioeng Biotechnol. 11, 1080241 (2023).</li><li>Makarczyk, M. 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=Current+models+for+development+of+disease-modifying+osteoarthritis+drugs.">Current models for development of disease-modifying osteoarthritis drugs.</a> Tissue Eng Part C Methods. 27 (2), 124-138 (2021).</li><li>Hunter, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pharmacologic+therapy+for+osteoarthritis--the+era+of+disease+modification.">Pharmacologic therapy for osteoarthritis--the era of disease modification.</a> Nat Rev Rheumatol. 7 (1), 13-22 (2011).</li><li>Schuelert, N., McDougall, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Grading+of+monosodium+iodoacetate-induced+osteoarthritis+reveals+a+concentration-dependent+sensitization+of+nociceptors+in+the+knee+joint+of+the+rat.">Grading of monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis reveals a concentration-dependent sensitization of nociceptors in the knee joint of the rat.</a> Neurosci Lett. 465 (2), 184-188 (2009).</li><li>Yao, 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=Chondrocyte+ferroptosis+contribute+to+the+progression+of+osteoarthritis.">Chondrocyte ferroptosis contribute to the progression of osteoarthritis.</a> J Orthop Translat. 27, 33-43 (2021).</li><li>Huebner, J. L., Hanes, M. A., Beekman, B., TeKoppele, J. M., 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=A+comparative+analysis+of+bone+and+cartilage+metabolism+in+two+strains+of+guinea-pig+with+varying+degrees+of+naturally+occurring+osteoarthritis.">A comparative analysis of bone and cartilage metabolism in two strains of guinea-pig with varying degrees of naturally occurring osteoarthritis.</a> Osteoarthritis Cartilage. 10 (10), 758-767 (2002).</li><li>Ringe, 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=CCL25-Supplemented+hyaluronic+acid+attenuates+cartilage+degeneration+in+a+guinea+pig+model+of+knee+osteoarthritis.">CCL25-Supplemented hyaluronic acid attenuates cartilage degeneration in a guinea pig model of knee osteoarthritis.</a> J Orthop Res. 37 (8), 1723-1729 (2019).</li><li>Chouhan, D. 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=Multiple+platelet-rich+plasma+injections+versus+single+platelet-rich+plasma+injection+in+early+osteoarthritis+of+the+knee:+An+experimental+study+in+a+guinea+pig+model+of+early+knee+osteoarthritis.">Multiple platelet-rich plasma injections versus single platelet-rich plasma injection in early osteoarthritis of the knee: An experimental study in a guinea pig model of early knee osteoarthritis.</a> Am J Sports Med. 47 (10), 2300-2307 (2019).</li><li>Patel, S., Mishra, N. P., Chouhan, D. K., Nahar, U., Dhillon, M. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chondroprotective+effects+of+multiple+PRP+injections+in+osteoarthritis+by+apoptosis+regulation+and+increased+aggrecan+synthesis-+Immunohistochemistry+based+Guinea+pig+study.">Chondroprotective effects of multiple PRP injections in osteoarthritis by apoptosis regulation and increased aggrecan synthesis- Immunohistochemistry based Guinea pig study.</a> J Clin Orthop Trauma. 25, 101762 (2022).</li><li>Cheng, J., Abdi, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complications+of+joint,+tendon,+and+muscle+injections.">Complications of joint, tendon, and muscle injections.</a> Tech Reg Anesth Pain Manag. 11 (3), 141-147 (2007).</li><li>Wang, Q., 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=Identification+of+a+central+role+for+complement+in+osteoarthritis.">Identification of a central role for complement in osteoarthritis.</a> Nat Med. 17 (12), 1674-1679 (2011).</li><li>Santangelo, K. S., Kaeding, A. C., Baker, S. A., Bertone, A. 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+gait+analysis+detects+significant+differences+in+movement+between+osteoarthritic+and+nonosteoarthritic+guinea+pig+strains+before+and+after+treatment+with+flunixin+meglumine.">Quantitative gait analysis detects significant differences in movement between osteoarthritic and nonosteoarthritic guinea pig strains before and after treatment with flunixin meglumine.</a> Arthritis. 2014, 503519 (2014).</li><li>McCoy, A. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Animal+models+of+osteoarthritis:+comparisons+and+key+considerations.">Animal models of osteoarthritis: comparisons and key considerations.</a> Vet Pathol. 52 (5), 803-818 (2015).</li><li>Thysen, S., Luyten, F. P., Lories, R. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targets,+models+and+challenges+in+osteoarthritis+research.">Targets, models and challenges in osteoarthritis research.</a> Dis Model Mech. 8 (1), 17-30 (2015).</li><li>Vazquez-Portalatin, N., Breur, G. J., Panitch, A., Goergen, C. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accuracy+of+ultrasound-guided+intra-articular+injections+in+guinea+pig+knees.">Accuracy of ultrasound-guided intra-articular injections in guinea pig knees.</a> Bone Joint Res. 4 (1), 1-5 (2015).</li><li>Nie, C., Wang, Z., Liu, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+depression+on+fracture+healing+and+osteoblast+differentiation+in+rats.">The effect of depression on fracture healing and osteoblast differentiation in rats.</a> Neuropsychiatr Dis Treat. 14, 1705-1713 (2018).</li><li>Jonsson, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micro-CT+and+deep+learning:+Modern+techniques+and+applications+in+insect+morphology+and+neuroscience.">Micro-CT and deep learning: Modern techniques and applications in insect morphology and neuroscience.</a> Front Insect Sci. 3, (2023).</li></ol>

På trods af nylige fremskridt inden for symptomatisk behandling af OA er der en fuldstændig mangel på terapeutiske midler, der forhindrer eller forsinker progression af OA24. I øjeblikket er den eneste kur mod svær OA ledudskiftning, som er dyr, invasiv og kan resultere i patientsygelighed og dødelighed25. Som følge heraf er der et stort behov for fortsat forskning med dyremodeller af OA og en vedvarende udvikling af nye terapier. Der findes flere dyremodeller til at...

Slidgigt (OA) påvirker 32,5 millioner amerikanske voksne. Det er forårsaget af progressivt tab af ledbrusk, mild betændelse i vævet i og omkring leddene og dannelse af osteofytter og knoglecyster 1,2. Symptomerne manifesterer sig typisk i de senere stadier af sygdommen, hvor nuværende behandlinger kun giver palliativ lindring samt har systemiske bivirkninger. Manglen på sygdomsmodificerende lægemidler skyldes en dårlig forståelse af de underliggende mekanismer for sygdommen3. Som følge heraf er der et kritisk og vedvarende medicinsk behov for forbedrede midler til behandling af OA.
Der findes flere dyremodeller af OA, der undersøger forskellige komponenter i sygdomsprocesserne4. Mens der findes flere kirurgiske modeller, herunder transektion af det forreste korsbånd og destabilisering af den mediale menisk, er disse invasive og kræver et højt niveau af teknisk færdigheder5. Kemisk inducerede modeller er forholdsvis mindre invasive procedurer, der typisk bruges til at studere OA-smertemekanismer6. En sådan udbredt musemodel involverer OA-induktion ved en intraartikulær knæinjektion af mononatriumiodacetat (MIA). Denne model genererer en reproducerbar, robust og hurtig smertelignende fænotype, der kan klassificeres ved at ændre MIA-dosis7. Tekniske detaljer om at inducere denne model er tidligere beskrevet7. Oversættelse af denne teknik til større gnavere, som marsvin, er vanskelig på grund af deres anatomiske forskelle. Nogle forskelle omfatter øget muskulatur omkring de tilstødende knogler og ledrum hos marsvinet og en artikulerende fibula og skinneben sammenlignet med distal fusion set hos mus8. Dunkin-Hartley-marsvin, en bredt tilgængelig marsvinsstamme, er en etableret OA-dyremodel, da de naturligt udvikler denne sygdom, og tilbyder derved en robust model til at undersøge virkningerne af nye terapier administreret ved intraartikulær injektion på sygdomsprogression9. Dunkin-Hartley-marsvin begynder at udvikle OA efter tre måneder, hvor hannerne viser en accelereret udvikling og mere alvorlig fænotype10. Hos marsvin udvikler OA sig med alderen, og ved 12 måneder er associeret patologi tydelig på billeddannelse11. Spontane OA-modeller, som Dunkin-Hartley-modellen, kræver ingen intervention for at inducere OA og dermed rekapitulere udviklingen og progressionen af sygdomsfænotypen hos mennesker, hvilket giver en kraftfuld translationel model10. Desuden giver den spontane udvikling af OA mulighed for intern kontrol, når nye lægemidler administreres ensidigt i et enkelt knæ på et givet dyr. Denne interne kontrol minimerer virkningerne af variationer mellem dyr, når data analyseres, og kan hjælpe med at reducere det samlede antal dyr. 
Røntgenmikrocomputertomografi (μCT) analyse er et kraftfuldt værktøj, der giver mulighed for kvantitativ vurdering af OA's sværhedsgrad12. μCT involverer scanning af flere røntgenbilleder i høj opløsning, opnået fra en roterende prøve eller roterende røntgenkilde og detektor13. Derefter rekonstrueres tredimensionelle (3D) volumetriske data i form af stablede billedskiver14. Fordi mineraliseret knogle har fremragende kontrast på μCT, kan denne modalitet bruges til at vurdere 3D-funktioner og udføre kvantitative analyser af ændringer forbundet med OA 15,16,17. μCT giver flere fordele i forhold til mere udbredte værktøjer, herunder histopatologi og ganganalyser. I modsætning til histologisk vurdering af en eller få sektioner af væv scanner μCT hele leddet og giver en mere holistisk vurdering af OA-læsioner18. Mens ganganalyse kan skelne symptomatiske ændringer i ledfunktionen over tid, udvikler ledændringer sig længe før funktionelle ændringer forbundet med OA. μCT kan give et mere følsomt mål for OA-udvikling før begyndelsen af halthed. To særligt relevante kvantitative målinger omfatter knoglemineraltæthed og trabekulær tykkelse, da begge stiger gennem progressionen af OA19,20. Det kan være nyttigt at opdele analysen i subkondral plade og trabekulær knogle, da de har forskellige funktioner, for at opnå mere robuste målinger og sammenligninger.
Det overordnede mål med denne metode er at hjælpe forskere med succes med at udføre intraartikulære injektioner på marsvin. Den præsenterede protokol anvendte fem (n=2), ni- (n=1) og 12- (n=2) måneder gamle intakte, han-Dunkin-Hartley-marsvin; Procedurer kan ekstrapoleres til andre marsvinestammer og aldre, der kræver intraartikulære knæinjektioner. I spontane modeller af OA, som Dunkin-Hartley-modellen, overvåges sygdomsprogression og respons på seriel behandling ofte over lange perioder, der strækker sig fra uger til måned9. Denne udvidede protokol resulterer i flere intraartikulære injektioner, og derfor er det vigtigt at have korrekt injektionsteknik for at forhindre bivirkninger, herunder smerte, halthed eller infektioner, som alle kan påvirke dyrevelfærd og forvirre undersøgelsesresultater, samtidig med at det kræver yderligere dyr i undersøgelsen. Den præsenterede protokol beskriver metodologi for intraartikulære injektioner hos marsvin og efterfølgende analyse af μCT-data.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>200 Proof Ethanol</td>
			<td>Decon Laboratories</td>
			<td>2701</td>
			<td>sterilizing agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3D.SUITE software</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>&#956;-CT analyzing software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Betadine Surgical Scrub</td>
			<td>Avrio Health</td>
			<td>67618-151-16</td>
			<td>sterilizing agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insulin syringe with needle</td>
			<td>Ulticare</td>
			<td>91008</td>
			<td>to perform injections</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isoflurane</td>
			<td>Piramal</td>
			<td>803249</td>
			<td>anesthesize animal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Neutral Buffered Formalin</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>23-427098</td>
			<td>Fix tissue</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nrecon Software</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>&#956;-CT reconstruction software</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Phosphate Buffered Saline</td>
			<td>Cytiva</td>
			<td>SH30258.01</td>
			<td>control and diluting agent</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SkyScan 1176</td>
			<td>Bruker</td>
			<td></td>
			<td>to scan samples&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

micro-computed tomography analysis of the knee in aged dunkin-hartley guinea pigs after intra articular injection

Formålet med denne protokol er at vejlede forskere i at udføre en palpationsstyret teknik til intraartikulær knæinjektion hos marsvin og vurdering ved hjælp af mikrocomputertomografi. Dunkin-Hartley marsvin er robuste modeller for slidgigtforskning, da de spontant udvikler slidgigt i deres knæ. Intraartikulær lægemiddellevering er en almindelig metode til at studere virkningerne af et forsøgslægemiddel in vivo. Hos mennesker kan terapeutiske midler administreret via intraartikulær injektion tilbyde smertelindring og forsinke yderligere progression af slidgigt. Som med enhver art har introduktionen af en nål i et ledrum potentiale til at forårsage skade, hvilket kan resultere i smerte, halthed eller infektion. Sådanne uønskede hændelser kan kompromittere dyrevelfærden, forvirre undersøgelsesresultaterne og nødvendiggøre yderligere dyr for at nå undersøgelsesmålene. Som sådan er det bydende nødvendigt at udvikle korrekte injektionsteknikker for at forhindre komplikationer, især i longitudinelle undersøgelser, der kræver flere, gentagne intraartikulære injektioner. Ved hjælp af den præsenterede metode modtog fem marsvin bilaterale knæinjektioner under generel anæstesi. Syv dage efter injektionen blev dyrene humant aflivet til analyse af slidgigtens sværhedsgrad. Der opstod ingen bivirkninger efter anæstesi eller knæinjektioner, herunder halten, smerte eller infektion. Røntgenmikrocomputertomografianalyse af knæet kan påvise patologiske ændringer forbundet med slidgigt. Mikrocomputertomografidata indikerer, at slidgigt er mere alvorlig hos ældre dyr, hvilket indikeres af øget knoglemineraltæthed og trabekulær tykkelse med alderen. Disse resultater er i overensstemmelse med histologiske ændringer og modificerede Mankin-scorer, et etableret og meget brugt scoringssystem til at vurdere gigtens sværhedsgrad hos de samme dyr. Denne protokol kan bruges til at forfine intraartikulære injektioner hos marsvin.

Før der blev udført intraartikulære injektioner på levende dyr, blev ovenstående protokol praktiseret på tre rottekadavre for at sikre korrekt injektionssted. Under øvelsessessionerne blev 50 μL 70 % nyt methylenblåt farvestof injiceret i begge knæled ved hjælp af metoden beskrevet ovenfor. Dette svarer til seks øvelsesinjektioner. Efter injektioner blev knæleddet dissekeret ved at skære gennem kranieaspektet af ledrummet, distalt for knæskallen og gennem patellabåndet, for at visualisere ledrummet og ver...

Dunkin-Hartley marsvin er en etableret dyremodel for slidgigtforskning. Sådanne undersøgelser kan have gavn af intraartikulære injektioner af forskellige årsager, herunder undersøgelse af nye stoffer eller behandling af sygdom. Vi beskriver en metode til intraartikulære knæinjektioner hos marsvin og efterfølgende mikrocomputertomografianalyse, der vurderer gigt-associerede knæforandringer.

Mikrocomputertomografianalyse af knæet hos ældre Dunkin-Hartley-marsvin efter intraartikulær injektion

The purpose of this protocol is to guide researchers in performing a palpation-guided technique of intra-articular knee injection in guinea pigs and ...

Slidgigt, eller OA, er en degenerativ ledsygdom, der rammer 32,5 millioner amerikanske voksne. Ofte opstår OA-symptomer først, efter at sygdommen er blevet alvorlig. Manglen på sygdomsmodificerende lægemidler stammer fra en dårlig forståelse af de mekanismer, der initierer og driver sygdommen.Som følge heraf er der et kritisk og vedvarende medicinsk behov for forbedrede midler til behandling af OA. Dunkin-Hartley-marsvin er en etableret OA-dyremodel, da de naturligt udvikler denne sygdom, hvilket giver en robust model til at undersøge virkningerne af nye terapier administreret ved intraartikulær injektion på sygdomsprogression. Fordi mineraliseret knogle har fremragende kontrast på mikro-CT, kan denne modalitet bruges til at vurdere 3D-funktioner og udføre kvantitative analyser af ændringer forbundet med OA. To særligt relevante kvantitative målinger omfatter knoglemineraltæthed og trabekulær tykkelse, da begge stiger gennem sygdommens progression. Den beskrevne metode til intraartikulære injektioner i marsvin og efterfølgende analyse af mikro-CT-data vil bidrage til at reducere undersøgelsesvariabiliteten og øge effektiviteten af dataanalyser.Barber knæet med en elektrisk barbermaskine. Bedøve dyret og bekræft en tilstrækkelig dybde af anæstesi ved manglende tåklemmerespons. Læg sterilt okulært smøremiddel i begge øjne for at forhindre udtørring og skade.Rengør injektionsstedet tre gange med en cirkulær bevægelse og skift ved hjælp af de fortyndede skrubbe- og alkoholopløsninger. Sterile handsker skal bruges. Denne video inkluderer brugen af autoklave nitrohandsker.Aseptisk teknik bør anvendes under hele proceduren. Bøj knæet til 90 grader, flyt fingeren distalt til knæskallen for at lokalisere rillen i det distale aspekt af ledrummet ved at bøje og strække bagbenet. Skinnebenet kan mærkes som den knoglede struktur distalt for knæskallen.Når placeringen af skinnebenet og knæskallen er bestemt, er leddet mellem dem. Stik insulinnålen forsigtigt ind i midterlinjen distalt for knæskallen i ledrummet. Nålen skal indsættes en til to millimeter under huden.Injicer volumen langsomt. Massér knæet ved at bøje og forlænge leddet et par gange for at sikre korrekt fordeling af lægemidlet. Anbring prøver med formalin i en kompatibel beholder.Kalibrer mikro-CT-maskinen til eksponeringer af mørke felter og lysfelter i henhold til producentens anbefalinger. Scan prøve med aluminium kobberfilter ved 18 mikron. Brug rotationstrin 0,7 grader i 360 grader med offset-kamera.Vælg et udsnit fra mikro-CT-billederne. Kontroller kompensation for fejljustering. Under indstillinger skal du anvende udjævning, strålehærdning, CS-rotation og ringartefakt.Vælg Start for at starte genopbygningen. Vælg VOI, og orienter prøven, så den justeres lodret, så analysen er nemmere senere. Gem redigeret VOI som en ny mappe.Vælg det udvalg af billeder, der skal analyseres, startende med den subkondrale plade. Det anbefales at opdele analysen af subchondral plade i trabekulær knogle, fordi de har forskellige knoglefunktioner. Vælg det interessante område for hvert billede for at sikre, at det omfatter knoglen.Vælg binær markering. Juster histogrammet, så baggrunden i knoglen er helt adskilt. Vælg fanen knoglemineraltæthed.Gem disse data i en ny analysedatamappe. Vælg brugerdefineret behandling. Udfør først tærskelværdi, og vælg Automatisk og kør derefter.Vælg derefter Fjern pletter, og vælg Fjern sorte pletter. Gentag Fjern pletter, og vælg Fjern hvide pletter. Vælg 3D-analyse, og vælg grundværdier og yderligere værdier.A viser et dissekeret knæ med tilstedeværelse af methylenblåt farvestof i ledrummet, der viser korrekt injektion. B er en overfladisk injektion, der resulterer i, at der dannes en bleb i det subkutane rum. C viser manglen på methylenblåt farvestof i ledrummet, hvilket viser forkert injektion.Det kan være nyttigt at opdele analysen for den subkondrale plade, som er vist i A og den trabekulære knogle, som er vist i B, da de nogle gange har forskellige parametre for forskellige knogleanalyser. For knoglemineraltæthed ser vi, at der er en stigning i gennemsnittet af de 12 måneder gamle marsvin sammenlignet med de fem måneder gamle marsvin, og det gælder i den subkondrale plade såvel som den trabekulære knogle, hvilket viser, at knoglemineraltætheden stiger over tid. Derudover ser vi for trabekulær tykkelse, at der er en øget mængde tykkelse i millimeter mellem det 12 måneder gamle marsvin og det ni måneder gamle marsvin og det fem måneder gamle marsvin, hvilket viser, at trabekulært tykkelse stiger over tid.Modificerede Mankin-score stiger, efterhånden som marsvinene bliver ældre, som det ses i figur A.Figur B til D viser toluidinblå pletter. B er et fem måneder gammelt marsvin, C er et ni måneder gammelt marsvin, og D er et 12 måneder gammelt marsvin. Den sorte stjerne i figur C viser proteoglykantab, mens den sorte stjerne i figur D viser sprækker, og den hvide stjerne i figur D viser hypocellularitet.I øjeblikket er den eneste kur mod svær OA udskiftning, som er dyr, invasiv og kan resultere i patientsygelighed og dødelighed. Som følge heraf er der et stort behov for at fortsætte med at forske med dyremodeller af OA og den vedvarende udvikling af nye terapier. Selvom intraartikulære injektioner er en integreret del af OA-undersøgelser af marsvin, er denne procedure endnu ikke systematisk detaljeret.Korrekte injektionsprocedurer er afgørende for at sikre dyrevelfærd og reducere det samlede antal dyr, især for undersøgelser, der kræver flere injektioner over mange måneder. For systematisk at vurdere OA-relaterede ændringer beskriver vi mikro-CT-analyser. Mikro-CT giver en mere dybdegående vurdering af OA-ændringer end histologisk gennemgang af scanningerne i en hel prøve i stedet for et eller få vævssnit.Mens Dunkin-Hartley-marsvin giver en robust model til at studere OA-progression og virkningerne af nye terapier, er der begrænsninger for denne model. Spontane modeller kræver typisk en længere undersøgelsesperiode sammenlignet med den hurtige udvikling af ændringer efter kirurgisk eller kemisk induceret OA. Desuden kan forskere reducere effekten af variation mellem dyr ved at anvende behandlinger på et lem hos hvert dyr, så det kontralaterale lem kan fungere som en intern kontrol.

Research

JoVE Journal

Medicine

Micro-Computed Tomography Analysis of the Knee in Aged Dunkin-Hartley Guinea Pigs after Intra Articular Injection

Retrograde Perfusion and Filling of Mouse Coronary Vasculature as Preparation for Micro Computed Tomography Imaging

Retrograd perfusion og påfyldning af Mouse koronar kar som forberedelse til Micro Computed Tomography Imaging

Visualization of the vasculature is becoming increasingly important for understanding many different disease states. While several techniques exist for ...

Osmotic Drug Delivery to Ischemic Hindlimbs and Perfusion of Vasculature with Microfil for Micro-Computed Tomography Imaging

Osmotisk Drug Delivery til Iskæmisk bagbensknogler og perfusion af kar med Microfil for Micro-computertomografi Imaging

Preclinical research in animal models of peripheral arterial disease plays a vital role in testing the efficacy of therapeutic agents designed to ...

Assessment of Viability of Human Fat Injection into Nude Mice with Micro-Computed Tomography

Vurdering af virksomhedens rentabilitet for Human Fat Injektion i nøgne mus med Micro-Computed Tomography

Lipotransfer is a vital tool in the surgeon&#8217;s armamentarium for the treatment of soft tissue deficits of throughout the body. Fat is the ideal soft ...

Using Micro-computed Tomography for the Assessment of Tumor Development and Follow-up of Response to Treatment in a Mouse Model of Lung Cancer

Brug Micro-computertomografi for Vurdering af Tumor Udvikling og opfølgning af respons på behandling i en musemodel for lungekræft

Lung cancer is the most lethal cancer in the world. Intensive research is ongoing worldwide to identify new therapies for lung cancer. Several mouse ...

Combined Near-infrared Fluorescent Imaging and Micro-computed Tomography for Directly Visualizing Cerebral Thromboemboli

Kombineret Nær-infrarød Fluorescent Imaging og Micro-computertomografi for Direkte Visualisering Cerebral tromboemboli

Direct thrombus imaging visualizes the root cause of thromboembolic infarction. Being able to image thrombus directly allows far better investigation of ...

Oleic Acid-Injection in Pigs As a Model for Acute Respiratory Distress Syndrome

Oliesyre-injektion i svin som en Model for akut respiratorisk Distress syndrom

The acute respiratory distress syndrome is a relevant intensive care disease with an incidence ranging between 2.2% and 19% of intensive care unit ...

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

Slidgigt smerte model induceret ved intraartikulær injektion af mono-iodoacetat hos rotter

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

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

En ikke-invasiv metode til generering af den cykliske belastningsinducerede intraartikulære brusklæsionsmodel af rotteknæet

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

Tissue Preparation Techniques for Contrast-Enhanced Micro Computed Tomography Imaging of Large Mammalian Cardiac Models with Chronic Disease

Vævsforberedelsesteknikker til kontrastforstærket mikrocomputertomografibilleddannelse af store pattedyrs hjertemodeller med kronisk sygdom

Structural remodeling is a common consequence of chronic pathological stresses imposed on the heart. Understanding the architectural and compositional ...