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 ...

המחקר המתואר בכתב יד זה נתמך על ידי South Carolina SmartState® Endowed Chair in Drug Discovery Endowment funds (PMW), חטיבת MUSC של משאבי חיות מעבדה, ו-MUSC Drug Discovery Core. פרסום זה נתמך גם על ידי המרכז הלאומי לקידום מדעי התרגום של המכונים הלאומיים לבריאות תחת מספרי מענק TL1 TR001451 ו- UL1 TR001450, כמו גם המכון הלאומי למחקר שיניים וקרניופציאליות של המכונים הלאומיים לבריאות תחת פרס מספר R01DE029637.

כל השיטות המתוארות כאן אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של האוניברסיטה הרפואית של דרום קרוליינה. המחקר פעל לפי העיקרון של 3R.
1. תכשירים להזרקה תוך מפרקית
<ol><li>אפשרו לשרקנים של דנקין-הארטלי להתאקלם במתקן לפחות שבוע לפני תחילת הניסוי. הערה: נעשה ...

<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>

למרות ההתקדמות האחרונה בטיפול סימפטומטי ב- OA, קיים מחסור מוחלט בחומרים טיפוליים המונעים התפרצות או מעכבים התקדמות של OA24. נכון לעכשיו, התרופה היחידה ל- OA חמור היא החלפת מפרקים, שהיא יקרה, פולשנית, ויכולה לגרום לתחלואה ותמותה של חולים25. כתוצאה מכך, יש צורך עז במחקר מת...

דלקת מפרקים ניוונית (OA) משפיעה על 32.5 מיליון מבוגרים בארה"ב. זה נגרם על ידי אובדן פרוגרסיבי של סחוס מפרקי, דלקת קלה של הרקמות בתוך ומסביב למפרקים, והיווצרות של אוסטאופיטים וציסטות עצם 1,2. הסימפטומים מתבטאים בדרך כלל בשלבים מאוחרים יותר של המחלה, כאשר הטיפולים הנוכחיים מספקים הקלה פליאטיבית בלבד, כמו גם תופעות לוואי מערכתיות. המחסור בתרופות משנות מחלה נובע מהבנה לקויה של המנגנונים הבסיסיים של המחלה3. כתוצאה מכך, קיים צורך רפואי קריטי ומתמשך בחומרים משופרים לטיפול ב- OA.
קיימים מספר מודלים של בעלי חיים של OA הבוחנים מרכיבים שונים של תהליכי המחלה4. בעוד שקיימים מספר מודלים כירורגיים, כולל טרנסקציה של הרצועה הצולבת הקדמית וערעור יציבות המניסקוס המדיאלי, אלה פולשניים ודורשים רמה גבוהה של מיומנות טכנית5. מודלים המושרים כימית הם הליכים פחות פולשניים באופן יחסי המשמשים בדרך כלל לחקר מנגנוני כאב OA6. מודל עכבר נפוץ אחד כזה כולל השראת OA על ידי הזרקת ברך תוך מפרקית של מונוסודיום יודואצטט (MIA). מודל זה מייצר פנוטיפ דמוי כאב הניתן לשחזור, חזק ומהיר שניתן לדרג על ידי שינוי מינון MIA7. פרטים טכניים של השראת מודל זה תוארו בעבר7. תרגום טכניקה זו למכרסמים גדולים יותר, כמו שרקנים, קשה בשל ההבדלים האנטומיים ביניהם. הבדלים מסוימים כוללים שרירים מוגברים סביב העצמות הסמוכות וחלל המפרק בשרקן ופיבולה מפרקית וטיביה בהשוואה לאיחוי דיסטלי שנראה בעכברים8. שרקנים Dunkin-Hartley, זן שרקנים זמין באופן נרחב, הם מודל מבוסס של בעלי חיים OA מכיוון שהם מפתחים את המחלה באופן טבעי, ובכך מציעים מודל חזק לחקר ההשפעות של טיפולים חדשניים הניתנים על ידי הזרקה תוך מפרקית על התקדמות המחלה9. שרקנים דנקין-הארטלי מתחילים לפתח OA בגיל שלושה חודשים, כאשר הזכרים מציגים התפתחות מואצת ופנוטיפ10 חמור יותר. אצל שרקנים, OA מתקדם עם הגיל, ובגיל 12 חודשים, פתולוגיה קשורה ניכרת בהדמיה11. מודלים ספונטניים של OA, כמו מודל דנקין-הארטלי, אינם דורשים כל התערבות כדי לגרום ל-OA ובכך לשחזר את ההתפתחות וההתקדמות של פנוטיפ המחלה בבני אדם, ובכך לספק מודל תרגומי רב עוצמה10. יתר על כן, ההתפתחות הספונטנית של OA מאפשרת שליטה פנימית כאשר טיפולים חדשניים ניתנים באופן חד צדדי בברך אחת של בעל חיים נתון. בקרה פנימית זו ממזערת את ההשפעות של שונות בין בעלי חיים בעת ניתוח נתונים ועשויה לסייע בהפחתת מספר בעלי החיים הכולל. 
ניתוח טומוגרפיה ממוחשבת מיקרו רנטגן (μCT) הוא כלי רב עוצמה המאפשר הערכה כמותית של חומרת OA12. μCT כולל סריקת תמונות רנטגן מרובות ברזולוציה גבוהה, המתקבלות מדגימה מסתובבת או ממקור וגלאי רנטגן מסתובב13. לאחר מכן, נתונים נפחיים תלת מימדיים (3D) משוחזרים בצורה של פרוסות תמונה מוערמים14. מכיוון שלעצם מינרלית יש ניגודיות מצוינת ב- μCT, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להעריך תכונות תלת-ממדיות ולבצע ניתוחים כמותיים של שינויים הקשורים ל- OA 15,16,17. μCT מציע מספר יתרונות על פני כלים נפוצים יותר, כולל היסטופתולוגיה וניתוח הליכה. בניגוד להערכה היסטולוגית של מקטע אחד או כמה של רקמות, μCT סורק את כל המפרק ומציע הערכה הוליסטית יותר של נגעי OA18. בעוד ניתוח הליכה יכול להבחין בשינויים סימפטומטיים בתפקוד המפרקים לאורך זמן, שינויים במפרקים מתפתחים הרבה לפני שינויים תפקודיים הקשורים OA. μCT יכול לספק מדד רגיש יותר של התפתחות OA לפני תחילת הצליעה. שתי מדידות כמותיות רלוונטיות במיוחד כוללות צפיפות מינרלים בעצם ועובי טרבקולרי כאשר שניהם עולים לאורך ההתקדמות של OA19,20. זה יכול להיות מועיל לפצל את הניתוח לצלחת subchondral ועצם trabecular, כפי שיש להם תכונות שונות, כדי להשיג מדידות חזקות יותר השוואות.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא לסייע לחוקרים לבצע בהצלחה זריקות תוך מפרקיות על שרקנים. הפרוטוקול המוצג השתמש בחמישה (n=2), תשעה (n=1) ו-12 חודשים (n=2) שרקנים זכרים בני חודש דנקין-הארטלי; ניתן להסיק פרוצדורות לזני שרקנים אחרים ולגילאים הדורשים זריקות ברך תוך מפרקיות. במודלים ספונטניים של OA, כמו מודל דנקין-הארטלי, התקדמות המחלה והתגובה לטיפול סדרתי מנוטרים לעתים קרובות לאורך תקופות זמן ארוכות, הנמשכות שבועות עד חודשים9. פרוטוקול מורחב זה מביא למספר רב של זריקות תוך מפרקיות, ולכן חשוב שתהיה טכניקת הזרקה מתאימה כדי למנוע תופעות לוואי, כולל כאב, צליעה או זיהומים, שכולם יכולים להשפיע על רווחת בעלי החיים ולבלבל את תוצאות המחקר תוך צורך בבעלי חיים נוספים במחקר. הפרוטוקול המוצג מתאר מתודולוגיה של זריקות תוך מפרקיות בשרקנים וניתוח עוקב של נתוני μCT.

<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

מטרת פרוטוקול זה היא להנחות חוקרים בביצוע טכניקה מונחית מישוש של הזרקת ברך תוך מפרקית בשרקנים והערכה באמצעות טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת. שרקנים דנקין-הארטלי הם מודלים חזקים לחקר דלקת מפרקים ניוונית מכיוון שהם מפתחים באופן ספונטני דלקת מפרקים ניוונית בברכיהם. מתן תרופות תוך מפרקיות היא שיטה נפוצה לחקר ההשפעות של תרופה ניסיונית in vivo. בבני אדם, חומרים טיפוליים הניתנים באמצעות הזרקה תוך מפרקית יכולים להציע הקלה בכאב ולעכב התקדמות נוספת של דלקת מפרקים ניוונית. כמו בכל מין, החדרת מחט לחלל המפרק עלולה לגרום לפציעה, שעלולה לגרום לכאב, צליעה או זיהום. תופעות לוואי כאלה עלולות לפגוע ברווחת בעלי החיים, לבלבל את תוצאות המחקר ולחייב בעלי חיים נוספים להשיג את יעדי המחקר. לכן, חובה לפתח טכניקות הזרקה נכונות למניעת סיבוכים, במיוחד במחקרי אורך הדורשים זריקות תוך מפרקיות מרובות וחוזרות. באמצעות המתודולוגיה המוצגת, חמישה שרקנים קיבלו זריקות ברך דו צדדיות בהרדמה כללית. שבעה ימים לאחר ההזרקה, בעלי חיים עברו המתת חסד אנושית לצורך ניתוח חומרת דלקת מפרקים ניוונית. לא התרחשו תופעות לוואי לאחר הרדמה או זריקות בברך, כולל צליעה, כאב או זיהום. ניתוח טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת רנטגן של הברך יכול לזהות שינויים פתולוגיים הקשורים לדלקת מפרקים ניוונית. נתוני טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת מצביעים על כך שדלקת מפרקים ניוונית חמורה יותר בבעלי חיים מבוגרים, כפי שמצוין על ידי צפיפות מינרלים מוגברת בעצמות ועובי טרבקולרי עם הגיל. תוצאות אלה עולות בקנה אחד עם שינויים היסטולוגיים וציוני מנקין מותאמים, מערכת ניקוד מבוססת ובשימוש נרחב להערכת חומרת דלקת פרקים באותם בעלי חיים. פרוטוקול זה יכול לשמש לזיקוק זריקות תוך מפרקיות בשרקנים.

לפני ביצוע הזרקות תוך מפרקיות על בעלי חיים חיים, הפרוטוקול הנ"ל תורגם על שלוש גופות חולדות כדי להבטיח מיקום הזרקה נכון. במהלך התרגול, 50 μL של 70% צבע כחול מתילן חדש הוזרק לשני מפרקי הברך באמצעות המתודולוגיה שתוארה לעיל. זה שווה ערך לשש זריקות תרגול. לאחר ההזרקות, מפרק הברך נותח על ידי חתך דרך ה?...

שרקנים דנקין-הארטלי הם מודל מבוסס של בעלי חיים לחקר דלקת מפרקים ניוונית. מחקרים כאלה עשויים להפיק תועלת מהזרקות תוך מפרקיות מסיבות שונות, כולל חקירת חומרים חדשים או טיפול במחלות. אנו מתארים מתודולוגיה להזרקות ברך תוך מפרקיות בשרקנים ולאחר מכן ניתוח טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת להערכת שינויים בברכיים הקשורים לדלקת פרקים.

ניתוח טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת של הברך בשרקנים מזדקנים של Dunkin-Hartley לאחר הזרקה תוך מפרקית

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

אוסטאוארתריטיס, או OA, היא מחלת מפרקים ניוונית המשפיעה על 32.5 מיליון מבוגרים בארה"ב. לעתים קרובות, תסמיני OA מופיעים רק לאחר שהמחלה הפכה חמורה. המחסור בתרופות משנות מחלה נובע מהבנה לקויה של המנגנונים המניעים את המחלה.כתוצאה מכך, קיים צורך רפואי קריטי ומתמשך בחומרים משופרים לטיפול ב- OA. שרקנים Dunkin-Hartley הם מודל מבוסס של בעלי חיים OA, שכן הם מפתחים באופן טבעי את המחלה, ומציע מודל חזק לחקר ההשפעות של טיפולים חדשניים הניתנים על ידי הזרקה תוך מפרקית על התקדמות המחלה. מכיוון שלעצם מינרלית יש ניגודיות מצוינת במיקרו-CT, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להעריך תכונות תלת-ממדיות ולבצע ניתוחים כמותיים של שינויים הקשורים ל-OA. שתי מדידות כמותיות רלוונטיות במיוחד כוללות צפיפות מינרלים בעצם ועובי טרבקולרי, כאשר שניהם עולים לאורך התקדמות המחלה. המתודולוגיה המתוארת של זריקות תוך מפרקיות בשרקנים וניתוח עוקב של נתוני מיקרו-CT יסייעו להפחית את שונות המחקר ולהגביר את היעילות של ניתוחי נתונים.לגלח את הברך עם סכין גילוח חשמלי. מרדימים את בעל החיים ומאשרים עומק הרדמה מספיק על ידי חוסר תגובה של צביטת בוהן. יש להניח חומר סיכה סטרילי לעיניים בשתי העיניים כדי למנוע התייבשות ופציעה.נקו את מקום ההזרקה שלוש פעמים בתנועה סיבובית והחליפו באמצעות הפילינג המדולל ותמיסות האלכוהול. יש להשתמש בכפפות סטריליות. סרטון זה כולל שימוש בכפפות ניטרו autoclave.יש להשתמש בטכניקה אספטית לאורך כל ההליך. כופפו את הברך ל-90 מעלות, העבירו את האצבע הדיסטלית לפטלה כדי לאתר את החריץ של האספקט הדיסטלי של חלל המפרק על ידי כיפוף והארכת הגפה האחורית. ניתן להרגיש את השוקה כמבנה גרמי דיסטלי לפטלה.לאחר קביעת מיקום השוקה והפטלה, המפרק נמצא ביניהם. הכנס את מחט האינסולין בזהירות בקו האמצע הדיסטלי לפטלה בתוך חלל המפרק. המחט צריכה להיות מוחדרת 1 עד 2 מילימטרים מתחת לעור.הזריקו את עוצמת הקול באיטיות. לעסות את הברך על ידי כיפוף והארכת המפרק מספר פעמים כדי להבטיח הפצה נכונה של התרופה. מניחים דוגמאות עם פורמלין במיכל תואם.כייל את מכשיר המיקרו-CT לחשיפות לשדה כהה ושדה אור, בהתאם להמלצות היצרן. סרוק דגימה עם מסנן נחושת אלומיניום ב 18 מיקרון. השתמש בשלב סיבוב 0.7 מעלות עבור 360 מעלות עם מצלמת היסט.בחרו פרוסה אחת מתמונות המיקרו-CT. בדוק פיצוי אי התאמה. תחת הגדרות, החל החלקה, הקשחת קרן, סיבוב CS וארטיפקט טבעת.בחר התחל כדי להתחיל בשחזור. בחר VOI וכוון את הדגימה כך שתיישר אנכית לניתוח קל יותר בהמשך. שמור VOI ערוך כתיקיה חדשה.בחרו בטווח התמונות לניתוח, החל מהלוח הסובכונדרלי. פיצול הניתוח של צלחת subchondral בעצם trabecular מומלץ כי יש להם תכונות גרמיות שונות. בחרו באזור העניין של כל תמונה כדי לוודא שהיא מקיפה את העצם.בחר בחירה בינארית. התאם את ההיסטוגרמה כך שהרקע בעצם יהיה נפרד לחלוטין. בחר את הכרטיסייה צפיפות מינרלים עצם.שמור נתונים אלה בתיקיית נתוני ניתוח חדשה. בחר עיבוד מותאם אישית. תחילה, בצע סף ובחר אוטומטי ולאחר מכן הפעל.לאחר מכן בחר Despeckle ובחר Remove black speckles. חזור על Despeckle ובחר Remove white speckles. בחר ניתוח תלת ממדי ובחר ערכים בסיסיים וערכים נוספים.A מראה ברך חתוכה עם נוכחות של צבע כחול מתילן בתוך חלל המפרק, מראה הזרקה נכונה. B היא הזרקה רדודה הגורמת להיווצרות כתם בחלל התת עורי. C מראה את חוסר צבע כחול מתילן בתוך חלל המפרק, מראה הזרקה שגויה.זה יכול להיות מועיל לפצל את הניתוח עבור הצלחת subchondral, אשר מוצג A ואת העצם trabecular, אשר מוצג B, כמו לפעמים יש להם פרמטרים שונים עבור ניתוח עצם שונה. לגבי צפיפות מינרלים בעצם, אנו רואים שיש עלייה בממוצע של שרקנים בני 12 חודשים בהשוואה לשרקנים בני חמישה חודשים, וזה נכון גם בצלחת הסובכונדרלית וגם בעצם הטרבקולרית, מה שמראה שצפיפות המינרלים בעצם עולה עם הזמן. בנוסף לעובי הטרבקולרי, אנו רואים שיש עלייה בעובי במילימטרים בין השרקן בן 12 החודשים לבין השרקן בן התשעה חודשים והשרקן בן החמישה חודשים, מה שמראה שעובי הטרבקולר גדל עם הזמן.ציוני מנקין שהשתנו עולים ככל שהשרקנים מזדקנים, כפי שניתן לראות באיור A.איורים B עד D מראים כתמים כחולים טולוידין. B הוא שרקן בן חמישה חודשים, C הוא שרקן בן תשעה חודשים, ו-D הוא שרקן בן 12 חודשים. הכוכבית השחורה באיור C מראה אובדן פרוטאוגליקן, בעוד שהכוכבית השחורה באיור D מראה סדקים, והכוכבית הלבנה באיור D מראה היפוצלולריות.כיום התרופה היחידה ל-OA חמור היא החלפה, שהיא יקרה, פולשנית ועלולה לגרום לתחלואה ולתמותה של חולים. כתוצאה מכך, יש צורך עז להמשיך במחקר עם מודלים של בעלי חיים של OA ופיתוח מתמשך של טיפולים חדשניים. למרות שזריקות תוך מפרקיות הן חלק בלתי נפרד ממחקרי OA של שרקנים, הליך זה טרם פורט באופן שיטתי.הליכי הזרקה נכונים הם בעלי חשיבות עליונה להבטחת רווחת בעלי החיים ולהפחתת מספרם הכולל של בעלי החיים, במיוחד במחקרים הדורשים זריקות מרובות במשך חודשים רבים. כדי להעריך באופן שיטתי שינויים הקשורים ל- OA, אנו מתארים ניתוחי מיקרו-CT. Micro-CT מספק הערכה מעמיקה יותר של שינויי OA מאשר סקירה היסטולוגית של הסריקות בדגימה שלמה במקום קטע רקמה אחד או מעטים.בעוד שרקנים Dunkin-Hartley מספקים מודל חזק לחקר התקדמות OA ואת ההשפעות של טיפולים חדשניים, יש מגבלות למודל זה. מודלים ספונטניים דורשים בדרך כלל תקופת לימוד ארוכה יותר בהשוואה להתפתחות המהירה של שינויים בעקבות OA כירורגי או כימי. יתר על כן, חוקרים יכולים להפחית את ההשפעה של שונות בין בעלי חיים על ידי החלת טיפולים על גפה אחת בכל חיה, המאפשר לגפה הנגדית לשמש כבקרה פנימית.

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

זלוף מדרדר ומילוי בכלי הדם הכליליים עכבר כהכנה מיקרו טומוגרפיה ממוחשבת והדמיה

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

משלוח סמים האוסמוטי לhindlimbs איסכמי וטפטוף של כלי דם עם Microfil למייקרו-טומוגרפיה ממוחשבת הדמיה

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

הערכה של יכולת הקיום של הזרקת שומן האנושי בעכברי עירום עם מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת

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

באמצעות טומוגרפיה מיקרו שחושבת הערכת התפתחות גידול ומעקב של תגובה לטיפול במודל עכברי של סרטן הריאות

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

משולב האינפרה-אדום הקרוב הדמיה פלורסנט וטומוגרפיה-מחושב מיקרו ישירות חזותי מוחין Thromboemboli

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

Cochlear Implantation in the Guinea Pig

שבלולי השרשה החזיר גיניאה

Cochlear implants are highly efficient devices that can restore hearing in subjects with profound hearing loss. Due to improved speech perception ...

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

הזרקת חומצה אולאית חזירים כמודל עבור תסמונת מצוקה נשימתית חריפה

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

מודל כאב אוסטאוארתריטיס המושרה על ידי הזרקה תוך-מפרקית של מונו-יודואצטט בחולדות

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

שיטה לא פולשנית ליצירת מודל סחוס תוך מפרקי הנגרם על ידי העמסה מחזורית של ברך החולדה

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

טכניקות הכנת רקמות להדמיית טומוגרפיה ממוחשבת מיקרו משופרת ניגודיות של מודלים לבביים של יונקים גדולים עם מחלות כרוניות

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