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 ...

この原稿で概説されている研究は、South Carolina SmartState® Endowed Chair in Drug Discovery Endowment Funds(PMW)、MUSC Division of Laboratory Animal Resources、およびMUSC Drug Discovery Coreの支援を受けました。この出版物は、National Center for Advancing Translational Sciences of the National Institutes of Health(米国国立衛生研究所)の助成金番号TL1 TR001451 & UL1 TR001450、およびNational Institutes of HealthのNational Institute of Dental & Craniofacial Research(米国国立衛生研究所)の賞番号R01DE029637の支援も受けました。

ここに記載されているすべての方法は、サウスカロライナ医科大学の施設動物管理および使用委員会によって承認されています。この研究は3Rの原則に従っています。
1.関節内注射剤
<ol><li>実験を開始する前に、ダンキンハートリーモルモットが施設に順応するのを少なくとも1週間待ちます。 注:生後5ヶ月(n=2)、9ヶ月(n=1)、および12ヶ月齢(n=2)のオスモル?...

<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. 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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>

近年、OAの対症療法が進歩しているにもかかわらず、OA24の発症を予防したり進行を遅らせたりする治療薬は全くありません。現在、重度の変形性関節症の唯一の治療法は関節置換術であり、これは費用がかかり、侵襲的であり、患者の罹患率と死亡率につながる可能性があります25。その結果、OAの動物モデルを用いた継続的な研究と、新規治療法の持続的...

変形性関節症(OA)は、米国の成人3,250万人に影響を及ぼしています。これは、関節軟骨の進行性の喪失、関節内および関節周囲の組織の軽度の炎症、および骨棘および骨嚢胞の形成によって引き起こされます1,2。症状は通常、病気の後期に現れ、現在の治療法では緩和的な緩和しか得られず、全身性の副作用もあります。疾患修飾薬の欠如は、疾患の根本的なメカニズムについての理解が不十分であることに起因しています3。その結果、OAを治療するための改良された薬剤に対する重要かつ継続的な医学的ニーズがあります。
疾患プロセスのさまざまな要素を調べるOAのいくつかの動物モデルが利用可能です4。前十字靭帯の切断や内側半月板の不安定化など、いくつかの手術モデルが存在しますが、これらは侵襲的であり、高度な技術スキルが必要です5。化学的に誘導されたモデルは、OA 疼痛メカニズムの研究に一般的に使用される比較的侵襲性の低い手順です6.そのような広く使用されているマウスモデルの1つは、ヨードアセテートナトリウム(MIA)の関節内膝注射によるOA誘導です。このモデルは、再現性があり、堅牢で、迅速な痛みのような表現型を生成し、MIA投与量7を変更することで等級付けできます。このモデルを誘導する技術的な詳細は、以前に説明した7。この手法をモルモットのようなより大きなげっ歯類に変換することは、解剖学的な違いのために困難です。いくつかの違いには、モルモットの隣接する骨と関節腔を囲む筋肉組織の増加と、マウスに見られる遠位癒合と比較して関節式の腓骨と脛骨が含まれます8。ダンキン・ハートレーモルモットは、広く入手可能なモルモット系統であり、この疾患を自然に発症するOA動物モデルとして確立されており、関節内注射による新規治療薬の疾患進行への影響を調査するための堅牢なモデルを提供している9。ダンキン・ハートレーのモルモットは3ヶ月で変形性関節症を発症し始め、雄は進行が加速し、より重度の表現型10を示します。モルモットでは、変形性関節症は年齢とともに進行し、12か月で、関連する病状が画像11で明らかになります。Dunkin-Hartleyモデルのような自然発進性OAモデルは、OAを誘発するための介入を必要とせず、したがってヒトにおける疾患表現型の発達と進行を再現し、それによって強力な翻訳モデルを提供する10。さらに、OAの自発的な発生により、新しい治療法が特定の動物の片膝に一方的に投与される場合の内部制御が可能になります。この内部統制により、データ解析時の動物間ばらつきの影響を最小限に抑え、動物の総数を減らすのに役立つ可能性があります。 
X線マイクロコンピューター断層撮影(μCT)分析は、OAの重症度を定量的に評価できる強力なツールです12。μCTは、回転する試料または回転するX線源および検出器13から得られた複数の高解像度X線画像のスキャンを含む。次いで、3次元(3D)体積データが、積層画像スライス14の形で再構築される。石灰化骨はμCTで優れたコントラストを示すため、このモダリティを使用して3D特徴を評価し、OA15,16,17に関連する変化の定量的分析を実行できます。μCTは、病理組織学や歩行分析など、より広く使用されているツールに比べていくつかの利点があります。 組織の1つまたは少数のセクションの組織学的評価とは対照的に、μCTは関節全体をスキャンし、OA病変のより全体的な評価を提供します18。歩行分析では、時間の経過に伴う関節機能の症状の変化を識別できますが、関節の変化は、OAに関連する機能変化よりもずっと前に発症します。μCTは、跛行の発症前にOA発症のより感度の高い尺度を提供できます。特に関連性のある 2 つの定量的測定には、骨密度と海綿の厚さが含まれ、どちらも OA19,20 の進行を通じて増加します。分析を軟骨下板と海綿骨に分割すると、それぞれに異なる特徴があるため、より堅牢な測定と比較を実現するのに役立ちます。
この方法の全体的な目標は、研究者がモルモットの関節内注射を成功裏に行うのを支援することです。提示されたプロトコルは、5匹(n = 2)、9匹(n = 1)、および12ヶ月齢(n = 2)の無傷の雄のダンキンハートリーモルモットを利用しました。手順は、他のモルモットの株や関節内膝注射が必要な年齢に外挿できます。Dunkin-HartleyモデルのようなOAの自発的モデルでは、疾患の進行と連続治療への反応は、数週間から数か月にわたる長期間にわたって監視されることがよくあります9。この拡張プロトコルは、複数の関節内注射をもたらすため、痛み、跛行、感染症などの有害事象を防ぐための適切な注射技術を持つことが重要です。これらはすべて、動物の福祉に影響を与え、研究結果を混乱させる一方で、追加の動物を研究に必要とする可能性があります。提示されたプロトコルは、モルモットの関節内注射の方法論とその後のμCTデータの分析を説明しています。

<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

このプロトコルの目的は、モルモットの関節内膝注射の触診ガイド下技術とマイクロコンピューター断層撮影法を使用した評価を研究者が行う際のガイドです。Dunkin-Hartleyモルモットは、膝に変形性関節症を自然に発症するため、変形性関節症研究の堅牢なモデルです。関節内薬物送達は、 in vivo で治験薬の効果を研究するための一般的な方法です。ヒトでは、関節内注射で投与される治療薬は、痛みを和らげ、変形性関節症のさらなる進行を遅らせることができます。他の種と同様に、関節腔に針を導入すると、怪我をする可能性があり、痛み、跛行、または感染症を引き起こす可能性があります。このような有害事象は、動物福祉を損ない、研究結果を混乱させ、研究目標を達成するために追加の動物を必要とする可能性があります。そのため、特に複数回の関節内注射を複数回繰り返す必要がある縦断的研究では、合併症を予防するための適切な注射技術を開発することが不可欠です。提示された方法論を使用して、5匹のモルモットが全身麻酔下で両側膝注射を受けました。注射の7日後、動物は変形性関節症の重症度の分析のために人道的に安楽死させられました。麻酔または膝の注射後に、足を引きずる、痛み、感染などの有害事象は発生しませんでした。膝のX線マイクロコンピューター断層撮影分析は、変形性関節症に関連する病理学的変化を検出することができます。マイクロコンピューター断層撮影データは、年齢とともに骨密度と海綿骨の厚さが増加することで示されるように、変形性関節症は高齢の動物でより深刻であることを示しています。これらの結果は、組織学的変化と、これらの同じ動物の関節炎の重症度を評価するために確立され広く使用されているスコアリングシステムである修正マンキンスコアと一致しています。このプロトコルは、モルモットの関節内注射を改良するために利用できます。

生きた動物に関節内注射を行う前に、正しい注射位置を確保するために、上記のプロトコルを3匹のラット死体で実践しました。練習セッションでは、上記の方法論を使用して、50 μL の 70% 新しいメチレン ブルー染料を両方の膝関節に注入しました。これは、6回の練習用注射に相当します。注射後、膝蓋骨の遠位と膝蓋靭帯を通る関節腔の頭蓋面を切開して膝関節を解剖し、関節空間を視覚?...

ダンキン・ハートレーのモルモットは、変形性関節症研究の確立された動物モデルです。このような研究は、新規薬剤の調査や疾患の治療など、さまざまな理由で関節内注射の恩恵を受ける可能性があります。モルモットの関節内膝関節注射の方法論と、その後の関節炎に関連する膝の変化を評価するためのマイクロコンピューター断層撮影分析について説明します。

高齢Dunkin-Hartleyモルモットの関節内注射後の膝のマイクロコンピュータ断層撮影分析

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

変形性関節症(OA)は、米国の成人3,250万人が罹患している変性関節疾患です。多くの場合、OAの症状は、病気が重症化した後にのみ現れます。疾患修飾薬の欠如は、病気を引き起こし、引き起こすメカニズムについての理解が不十分であることに起因しています。その結果、OAの治療のための改良された薬剤に対する重要かつ継続的な医学的ニーズがあります。Dunkin-Hartleyモルモットは、この疾患を自然に発症するため、確立されたOA動物モデルであり、関節内注射によって投与される新規治療薬が疾患の進行に及ぼす影響を調査するための堅牢なモデルを提供します。石灰化骨はマイクロCTで優れたコントラストを発揮するため、このモダリティを使用して3D特徴を評価し、OAに関連する変化の定量的分析を実行できます。特に関連性のある2つの定量的測定値には、骨密度と海綿骨の厚さがあり、どちらも疾患の進行を通じて増加します。モルモットの関節内注射の方法論とその後のマイクロCTデータの分析は、研究のばらつきを減らし、データ分析の効率を高めるのに役立ちます。電気カミソリで膝を剃ります。動物に麻酔をかけ、つま先のつま先つまみ反応の欠如によって適切な麻酔の深さを確認します。乾燥や怪我を防ぐために、滅菌眼用潤滑剤を両目に置きます。注射部位を円を描くように3回洗浄し、希釈したスクラブ溶液とアルコール溶液を使用して交互に洗浄します。.滅菌手袋を使用する必要があります。このビデオには、オートクレーブニトログローブの使用が含まれています。無菌技術は、手順全体を通じて利用する必要があります。膝を90度に曲げ、膝蓋骨の遠位に指を動かして、後肢を曲げて伸ばすことにより、関節空間の遠位面の溝を見つけます。脛骨は、膝蓋骨の遠位にある骨の構造として感じることができます。脛骨と膝蓋骨の位置が決定されると、関節はそれらの間にあります。インスリン針を関節腔内の膝蓋骨遠位の正中線に注意深く挿入します。.針は皮膚の1〜2ミリメートル下に挿入する必要があります。ボリュームをゆっくりと注入します。関節を数回曲げたり伸ばしたりして膝をマッサージし、薬物が適切に分布するようにします。ホルマリンを含むサンプルを互換性のある容器に入れます。メーカーの推奨に従って、暗視野と明視野の露光用にマイクロCT装置を校正します。18ミクロンのアルミニウム銅フィルターでサンプルをスキャンします。オフセットカメラで360度回転ステップ0.7度を使用します。マイクロCT画像から1スライスを選択します。ミスアライメント補正を確認してください。[設定]で、スムージング、ビーム硬化、CS回転、およびリングアーティファクトを適用します。[開始] を選択して再構築を開始します。VOIを選択し、サンプルを垂直方向に揃えると、後で分析が容易になります。編集したVOIを新しいフォルダとして保存します。分析する画像の範囲を、軟骨下板から選択します。海綿骨の軟骨下板の分析を分割することは、骨の特徴が異なるため、推奨されます。各画像の関心領域を選択して、画像が骨を囲んでいることを確認します。バイナリ選択を選択します。ヒストグラムを調整して、ボーンの背景が完全に分離するようにします。骨密度タブを選択します。そのデータを新しい分析データ フォルダーに保存します。カスタム処理を選択します。まず、しきい値処理を実行し、[自動] を選択してから実行します。次に、[ノイズ除去] を選択し、[ブラック スペックルの削除] を選択します。[ノイズ除去] を繰り返し、[白い斑点の削除] を選択します。3D解析を選択し、基本値と追加値を選択します。Aは、関節腔内にメチレンブルー染料が存在する解剖された膝を示しており、正しい注射を示しています。Bは浅い注射で、皮下腔にブブレブが形成されます。Cは、関節腔内にメチレンブルー色素が欠如していることを示しており、不適切な注入を示しています。Aに示されている軟骨下板とBに示されている海綿骨の分析を分割すると、骨分析ごとに異なるパラメーターがある場合があるため、役立つ場合があります。骨密度については、生後5か月のモルモットと比較して、生後12か月のモルモットの平均が増加していることがわかりますが、これは軟骨下板と海綿骨にも当てはまり、骨密度が時間とともに増加することを示しています。さらに、小柱の厚さについては、生後12か月のモルモットと生後9か月のモルモット、および生後5か月のモルモットとの間にミリメートル単位で厚さが増加していることがわかり、海綿骨の厚さが時間とともに増加していることがわかります。モルモットの年齢に伴って修正マンキンスコアは、図A.図BからDに見られるように、トルイジンブルーの染みを示しています。Bは生後5か月のモルモット、Cは生後9か月のモルモット、Dは生後12か月のモルモットです。図Cの黒いアスタリスクはプロテオグリカンの損失を示し、図Dの黒いアスタリスクは亀裂、図Dの白いアスタリスクは細胞性の低下を示しています。現在、重度の変形性関節症の唯一の治療法は置換術であり、これは費用がかかり、侵襲的であり、患者の罹患率と死亡率につながる可能性があります。その結果、OAの動物モデルを用いた研究の継続と、新規治療法の持続的な開発が切実に求められています。関節内注射はモルモットのOA研究に不可欠ですが、この手順はまだ体系的に詳細ではありません。適切な注射手順は、動物福祉を確保し、動物の総数を減らすために最も重要であり、特に何ヶ月にもわたって複数回の注射を必要とする研究ではそうです。OA関連の変化を体系的に評価するために、マイクロCT分析について説明します。マイクロCTは、1つまたは少数の組織切片ではなく、サンプル全体のスキャンの組織学的レビューよりも、OAの変化をより詳細に評価します。Dunkin-Hartleyモルモットは、OAの進行と新しい治療法の影響を研究するための堅牢なモデルを提供しますが、このモデルには制限があります。自発的モデルは、通常、外科的または化学的に誘発されたOA後の変化の急速な進行と比較して、より長い研究期間を必要とします。さらに、研究者は、各動物の片方の四肢に治療を適用することにより、動物間の変動の影響を軽減し、反対側の四肢が内部制御として機能するようにすることができます。

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

マイクロCTイメージングのための準備として、逆行性灌流およびマウスの冠動脈血管系の充填

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

医学

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

マイクロコンピュータ断層撮影イメージング用Microfilで虚血後肢と血管系の灌流に浸透ドラッグデリバリー

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

マイクロコンピュータ断層撮影とヌードマウスへのヒト脂肪注入の生存率の評価

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

腫瘍の開発の評価のためのマイクロコンピュータ断層撮影を使用し、肺癌のマウスモデルでの治療に対する応答のフォローアップ

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

直接脳血栓塞栓を可視化するための複合近赤外蛍光イメージングおよびマイクロコンピュータ断層撮影

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

モルモットの内耳

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

急性呼吸窮迫症候群のためのモデルとして豚のオレイン酸注入

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

ラットにおけるモノヨードアセテートの関節内注射により誘発される変形性関節症疼痛モデル

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

ラット膝の周期的負荷誘発関節内軟骨病変モデルを生成するための非侵襲的方法

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

慢性疾患を有する大型哺乳類心臓モデルのコントラスト増強マイクロコンピュータ断層撮影イメージングのための組織調製技術

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