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 som er skissert i dette manuskriptet ble støttet av South Carolina SmartState® Endowed Chair in Drug Discovery Endowment funds (PMW), MUSC Division of Laboratory Animal Resources og MUSC Drug Discovery Core. Denne publikasjonen ble også støttet av National Center for Advancing Translational Sciences ved National Institutes of Health under tilskuddsnummer TL1 TR001451 og UL1 TR001450, samt National Institute of Dental & Craniofacial Research ved National Institutes of Health under tildelingsnummer R01DE029637.

Alle metodene beskrevet her er godkjent av Institutional Animal Care and Use Committee ved Medical University of South Carolina. Studien fulgte prinsippet om 3R.
1. Intraartikulære injeksjonspreparater
<ol><li>La Dunkin-Hartley-marsvin akklimatisere seg til anlegget i minst en uke før du starter eksperimentet. MERK: 5- (n=2), 9- (n=1) og 12- (n=2) måneder gamle hannmarsvin ble brukt. Hannene viser en akselerert utvikling og mer alvorlig fenotype av OA.</li>
	<li>Barber...

<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>

Til tross for nylige fremskritt innen symptomatisk behandling av OA, er det en fullstendig mangel på terapeutiske midler som forhindrer utbrudd eller forsinker progresjon av OA24. Foreløpig er den eneste kuren for alvorlig OA ledderstatning, som er kostbar, invasiv og kan resultere i pasientsykelighet og dødelighet25. Som et resultat er det et stort behov for fortsatt forskning med dyremodeller av OA og vedvarende utvikling av nye terapier. Flere dyremodeller er tilgjeng...

Artrose (OA) påvirker 32,5 millioner amerikanske voksne. Det er forårsaket av progressivt tap av leddbrusk, mild betennelse i vevet i og rundt leddene, og dannelse av osteofytter og beincyster 1,2. Symptomene manifesterer seg vanligvis i de senere stadiene av sykdommen, med nåværende behandlinger som bare gir palliativ lindring i tillegg til å ha systemiske bivirkninger. Mangelen på sykdomsmodifiserende medikamenter stammer fra en dårlig forståelse av de underliggende mekanismene til sykdommen3. Som et resultat er det et kritisk og pågående medisinsk behov for forbedrede midler for å behandle OA.
Det finnes flere dyremodeller av OA som undersøker ulike komponenter i sykdomsprosessene4. Mens det finnes flere kirurgiske modeller, inkludert transseksjon av det fremre korsbåndet og destabilisering av den mediale menisken, er disse invasive og krever et høyt nivå av teknisk ferdighet5. Kjemisk induserte modeller er relativt mindre invasive prosedyrer som vanligvis brukes til å studere OA-smertemekanismer6. En slik mye brukt musemodell involverer OA-induksjon ved en intraartikulær kneinjeksjon av mononatriumjodacetat (MIA). Denne modellen genererer en reproduserbar, robust og rask smertelignende fenotype som kan graderes ved å endre MIA-dosering7. Tekniske detaljer for å indusere denne modellen er tidligere beskrevet7. Oversettelse av denne teknikken til større gnagere, som marsvin, er vanskelig på grunn av deres anatomiske forskjeller. Noen forskjeller inkluderer økt muskulatur rundt de tilstøtende beinene og leddrommet hos marsvinet og en artikulerende fibula og tibia sammenlignet med distal fusjon sett hos mus8. Dunkin-Hartley marsvin, en allment tilgjengelig marsvinstamme, er en etablert OA-dyremodell ettersom de naturlig utvikler denne sykdommen, og tilbyr dermed en robust modell for å undersøke effekten av nye terapier administrert ved intraartikulær injeksjon på sykdomsprogresjon9. Dunkin-Hartley-marsvin begynner å utvikle OA etter tre måneder, med hanner som viser en akselerert utvikling og mer alvorlig fenotype10. Hos marsvin utvikler OA seg med alderen, og ved 12 måneder er assosiert patologi tydelig på bildediagnostikk11. Spontane OA-modeller, som Dunkin-Hartley-modellen, krever ingen intervensjon for å indusere OA og dermed rekapitulere utviklingen og progresjonen av sykdomsfenotypen hos mennesker, og gir dermed en kraftig translasjonsmodell10. Videre tillater den spontane utviklingen av OA internkontroll når nye terapier administreres ensidig i et enkelt kne på et gitt dyr. Denne interne kontrollen minimerer effekten av variasjoner mellom dyr ved analyse av data og kan bidra til å redusere det totale antallet dyr. 
Røntgenmikrocomputertomografi (μCT) analyse er et kraftig verktøy som muliggjør kvantitativ vurdering av alvorlighetsgraden av OA12. μCT innebærer skanning av flere høyoppløselige røntgenbilder, hentet fra en roterende prøve eller roterende røntgenkilde og detektor13. Deretter rekonstrueres tredimensjonale (3D) volumetriske data i form av stablede bildestykker14. Fordi mineralisert bein har utmerket kontrast på μCT, kan denne modaliteten brukes til å vurdere 3D-funksjoner og utføre kvantitative analyser av endringer assosiert med OA 15,16,17. μCT gir flere fordeler i forhold til mer brukte verktøy, inkludert histopatologi og ganganalyser. I motsetning til histologisk vurdering av en eller få deler av vev, skanner μCT hele leddet og gir en mer helhetlig vurdering av OA-lesjoner18. Mens ganganalyse kan skjelne symptomatiske endringer i leddfunksjon over tid, utvikler leddendringer seg lenge før funksjonelle endringer assosiert med OA. μCT kan gi et mer sensitivt mål på OA-utvikling før halthet begynner. To spesielt relevante kvantitative målinger inkluderer beinmineraltetthet og trabekulær tykkelse da begge øker gjennom progresjonen av OA19,20. Det kan være nyttig å dele analysen inn i subkondral plate og trabekulært bein, da de har forskjellige egenskaper, for å oppnå mer robuste målinger og sammenligninger.
Det overordnede målet med denne metoden er å hjelpe forskere med å lykkes med å utføre intraartikulære injeksjoner på marsvin. Den presenterte protokollen brukte fem (n = 2), ni (n = 1) og 12 (n = 2) måneder gamle intakte, hann-Dunkin-Hartley marsvin; Prosedyrer kan ekstrapoleres til andre marsvinstammer og aldre som krever intraartikulære kneinjeksjoner. I spontane modeller av OA, som Dunkin-Hartley-modellen, overvåkes ofte sykdomsprogresjon og respons på seriell behandling over lange perioder, som strekker seg fra uker til måned9. Denne utvidede protokollen resulterer i flere intraartikulære injeksjoner, og derfor er det viktig å ha riktig injeksjonsteknikk for å forhindre uønskede hendelser, inkludert smerte, halthet eller infeksjoner, som alle kan påvirke dyrevelferd og forvirre studieresultater samtidig som det krever flere dyr på studie. Den presenterte protokollen beskriver metodikk for intraartikulære injeksjoner hos marsvin og påfølgende analyse av 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

Hensikten med denne protokollen er å veilede forskere i å utføre en palpasjonsveiledet teknikk for intraartikulær kneinjeksjon hos marsvin og vurdering ved bruk av mikrocomputertomografi. Dunkin-Hartley marsvin er robuste modeller for slitasjegiktforskning da de spontant utvikler slitasjegikt i knærne. Intraartikulær legemiddellevering er en vanlig metode for å studere effekten av et undersøkelsesmedikament in vivo. Hos mennesker kan terapeutiske midler administrert via intraartikulær injeksjon tilby smertelindring og forsinke videre progresjon av slitasjegikt. Som med alle arter, har innføring av en nål i et leddrom potensial til å forårsake skade, noe som kan føre til smerte, halthet eller infeksjon. Slike uønskede hendelser kan kompromittere dyrevelferd, forvirre studieresultater og nødvendiggjøre flere dyr for å nå studiemålene. Som sådan er det viktig å utvikle riktige injeksjonsteknikker for å forhindre komplikasjoner, spesielt i longitudinelle studier som krever flere, gjentatte intraartikulære injeksjoner. Ved å bruke den presenterte metodikken fikk fem marsvin bilaterale kneinjeksjoner under generell anestesi. Syv dager etter injeksjon ble dyr humant avlivet for analyse av alvorlighetsgraden av slitasjegikt. Ingen bivirkninger oppsto etter anestesi eller kneinjeksjoner, inkludert halting, smerte eller infeksjon. Røntgenmikrocomputertomografianalyse av kneet kan oppdage patologiske forandringer assosiert med slitasjegikt. Mikrocomputertomografidata indikerer at slitasjegikt er mer alvorlig hos eldre dyr, noe som indikeres av økt beinmineraltetthet og trabekulær tykkelse med alderen. Disse resultatene er i samsvar med histologiske endringer og modifiserte Mankin-skårer, et etablert og mye brukt skåringssystem for å vurdere alvorlighetsgraden av leddgikt hos de samme dyrene. Denne protokollen kan brukes til å avgrense intraartikulære injeksjoner hos marsvin.

Før det ble utført intraartikulære injeksjoner på levende dyr, ble protokollen ovenfor praktisert på tre rottekadavre for å sikre riktig injeksjonssted. Under treningsøktene ble 50 μL 70 % nytt metylenblått fargestoff injisert i begge kneleddene ved hjelp av metodikken beskrevet ovenfor. Dette tilsvarer seks praksisinjeksjoner. Etter injeksjoner ble kneleddet dissekert ved å snitte gjennom det kraniale aspektet av leddrommet, distalt for kneskålen og gjennom patellabåndet, for å visualisere leddrommet og ver...

Dunkin-Hartley marsvin er en etablert dyremodell for slitasjegiktforskning. Slike studier kan ha nytte av intraartikulære injeksjoner av ulike årsaker, inkludert å undersøke nye midler eller behandle sykdom. Vi beskriver en metodikk for intraartikulære kneinjeksjoner hos marsvin og påfølgende mikrocomputertomografianalyse som vurderer leddgiktassosierte kneforandringer.

Mikrocomputertomografianalyse av kneet hos eldre Dunkin-Hartley-marsvin etter intraartikulær injeksjon

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

Artrose, eller OA, er en degenerativ leddsykdom som rammer 32,5 millioner amerikanske voksne. Ofte vises OA-symptomer først etter at sykdommen har blitt alvorlig. Mangelen på sykdomsmodifiserende legemidler stammer fra en dårlig forståelse av mekanismene som initierer og driver sykdommen.Som et resultat er det et kritisk og pågående medisinsk behov for forbedrede midler for behandling av OA. Dunkin-Hartley-marsvin er en etablert OA-dyremodell, ettersom de naturlig utvikler denne sykdommen, og tilbyr en robust modell for å undersøke effekten av nye terapier administrert ved intraartikulær injeksjon på sykdomsprogresjon. Fordi mineralisert bein har utmerket kontrast på mikro-CT, kan denne modaliteten brukes til å vurdere 3D-funksjoner og utføre kvantitative analyser av endringer assosiert med OA. To spesielt relevante kvantitative målinger inkluderer beinmineraltetthet og trabekulær tykkelse, da begge øker gjennom sykdomsprogresjonen. Den beskrevne metodikken for intraartikulære injeksjoner hos marsvin og påfølgende analyse av mikro-CT-data vil bidra til å redusere studievariabiliteten og øke effektiviteten til dataanalyser.Barber kneet med en elektrisk barberhøvel. Bedøve dyret og bekreft en tilstrekkelig dybde av anestesi ved mangel på tåklemmerespons. Plasser sterilt øyesmøremiddel i begge øynene for å forhindre uttørking og skade.Rengjør injeksjonsstedet tre ganger med sirkulære bevegelser og veksle mellom å bruke den fortynnede skrubbe- og alkoholløsningen. Sterile hansker bør brukes. Denne videoen inkluderer bruk av autoklav nitrohansker.Aseptisk teknikk bør brukes gjennom hele prosedyren. Bøy kneet til 90 grader, flytt fingeren distalt til kneskålen for å finne sporet til det distale aspektet av leddrommet ved å bøye og forlenge bakbenet. Tibia kan kjennes som den benete strukturen distalt for kneskålen.Når plasseringen av tibia og patella er bestemt, er leddet mellom dem. Stikk insulinkanylen forsiktig inn i midtlinjen distalt for kneskålen i leddrommet. Nålen skal settes inn en til to millimeter under huden.Injiser volumet sakte. Masser kneet ved å bøye og forlenge leddet noen ganger for å sikre riktig fordeling av stoffet. Plasser prøver med formalin i en kompatibel beholder.Kalibrer mikro-CT-maskinen for eksponering av mørke felt og lysfelt, i henhold til produsentens anbefalinger. Skann prøven med kobberfilter i aluminium ved 18 mikron. Bruk rotasjonstrinn 0.7 grader for 360 grader med offset-kamera.Velg ett stykke fra mikro-CT-bildene. Sjekk feiljusteringskompensasjon. Under innstillinger, bruk utjevning, stråleherding, CS-rotasjon og ringartefakt.Velg Start for å starte rekonstruksjonen. Velg VOI og orienter prøven for å justere vertikalt for enklere analyse senere. Lagre redigert VOI som en ny mappe.Velg bildeområdet som skal analyseres, og start med den subkondrale platen. Det anbefales å dele analysen av subkondral plate i trabekulært bein fordi de har forskjellige beinegenskaper. Velg interesseområdet for hvert bilde for å sikre at det omslutter beinet.Velg binært utvalg. Juster histogrammet slik at bakgrunnen i beinet er helt atskilt. Velg kategorien benmineraltetthet.Lagre disse dataene i en ny analysedatamappe. Velg egendefinert behandling. Utfør først terskel og velg Automatisk og kjør deretter.Velg deretter Fjern flekker og velg Fjern svarte flekker. Gjenta Fjern flekker, og velg Fjern hvite flekker. Velg 3D-analyse og velg grunnverdier og tilleggsverdier.A viser et dissekert kne med tilstedeværelse av metylenblått fargestoff i leddrommet, som viser riktig injeksjon. B er en grunn injeksjon som resulterer i at det dannes en bleb i det subkutane rommet. C viser mangel på metylenblått fargestoff i leddrommet, og viser feil injeksjon.Det kan være nyttig å dele opp analysen for den subkondrale platen, som er vist i A og det trabekulære beinet, som er vist i B, da de noen ganger har forskjellige parametere for forskjellige beinanalyser. For beinmineraltetthet ser vi at det er en økning i gjennomsnittet av de 12 måneder gamle marsvinene sammenlignet med de fem måneder gamle marsvinene, og dette gjelder i den subkondrale platen så vel som det trabekulære beinet, noe som viser at beinmineraltettheten øker over tid. I tillegg for trabekulær tykkelse ser vi at det er en økning i tykkelse i millimeter mellom det 12 måneder gamle marsvinet og det ni måneder gamle marsvinet og det fem måneder gamle marsvinet, noe som viser at trabekulær tykkelse øker over tid.Modifiserte Mankin-skårer øker etter hvert som marsvinene blir eldre, som vist i figur A.Figur B til D viser toluidinblå flekker. B er et fem måneder gammelt marsvin, C er et ni måneder gammelt marsvin, og D er et 12 måneder gammelt marsvin. Den svarte stjernen i figur C viser proteoglykantap, mens den svarte stjernen i figur D viser sprekker, og den hvite stjernen i figur D viser hypocellulæritet.Foreløpig er den eneste kuren for alvorlig OA erstatning, som er kostbart, invasivt og kan føre til pasientsykelighet og dødelighet. Som et resultat er det et stort behov for å fortsette å forske med dyremodeller av OA og den vedvarende utviklingen av nye terapier. Selv om intraartikulære injeksjoner er integrert i marsvin-OA-studier, har denne prosedyren ennå ikke blitt systematisk detaljert.Riktige injeksjonsprosedyrer er avgjørende for å sikre dyrevelferd og redusere det totale antallet dyr, spesielt for studier som krever flere injeksjoner over mange måneder. For å systematisk vurdere OA-relaterte endringer beskriver vi mikro-CT-analyser. Mikro-CT gir en mer dyptgående vurdering av OA-endringer enn histologisk gjennomgang av skanningene i en hel prøve i stedet for ett eller få vevssnitt.Mens Dunkin-Hartley-marsvin gir en robust modell for å studere OA-progresjon og effekten av nye terapier, er det begrensninger for denne modellen. Spontane modeller krever vanligvis en lengre studieperiode sammenlignet med den raske utviklingen av endringer etter kirurgisk eller kjemisk indusert OA. Videre kan forskere redusere effekten av variasjon mellom dyr ved å bruke behandlinger på ett lem i hvert dyr, slik at det kontralaterale lemmet kan tjene som en intern kontroll.

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 perfusjon og Fylling av Mouse Coronary blodkar som forberedelse for Micro Datatomografiscanning 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 iskemisk bakbena og perfusjon av blodkar med Microfil for Micro-CT 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 av Livskraftig of Human Fat Injeksjon i Nude Mus med Micro-Datatomografiscanning

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

Ved hjelp av Micro-computertomografi for vurdering av tumorutvikling og oppfølging av respons på behandlingen i en musemodell for lungekreft

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

Kombinert 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 ...

Cochlear Implantation in the Guinea Pig

Cochlea implantasjon i marsvin

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

Oljesyre-injeksjon i griser som en modell for akutt Respiratory 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

Artrose smertemodell indusert ved intraartikulær injeksjon av monojodacetat 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 for å generere den sykliske belastningsinduserte intraartikulære brusklesjonsmodellen til rottekneet

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

Vevsforberedelsesteknikker for kontrastforbedret mikroberegnet tomografiavbildning av store pattedyr hjertemodeller med kronisk sykdom

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