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 ...

A pesquisa descrita neste manuscrito foi apoiada pela Cátedra SmartState® da Carolina do Sul em fundos de doação de descoberta de medicamentos (PMW), pela Divisão de Recursos de Animais de Laboratório da MUSC e pelo MUSC Drug Discovery Core. Esta publicação também foi apoiada pelo Centro Nacional para o Avanço das Ciências Translacionais dos Institutos Nacionais de Saúde sob os números TL1 TR001451 e UL1 TR001450, bem como pelo Instituto Nacional de Pesquisa Odontológica e Craniofacial dos Institutos Nacionais de Saúde sob o número de concessão R01DE029637.

Todos os métodos descritos aqui foram aprovados pelo Comitê Institucional de Cuidados e Uso de Animais da Universidade Médica da Carolina do Sul. O estudo seguiu o princípio dos 3R.
1. Preparações injetáveis intra-articulares
<ol><li>Permita que os porquinhos-da-índia Dunkin-Hartley se aclimatem às instalações por pelo menos uma semana antes de iniciar o experimento. NOTA: Foram utilizados cobaias machos de 5 (n=2), 9 (n=1) e 12 (n=2) meses de idade. Os machos ...

<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. 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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. 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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. 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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. 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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. 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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>

Apesar dos recentes avanços no tratamento sintomático da OA, há uma completa falta de agentes terapêuticos que previnam o início ou retardem a progressão da OA24. Atualmente, a única cura para a OA grave é a substituição articular, que é cara, invasiva e pode resultar em morbidade e mortalidade do paciente25. Como resultado, há uma extrema necessidade de pesquisas contínuas com modelos animais de OA e o desenvolvimento sustentado de novas terapêuticas. Vários...

A osteoartrite (OA) afeta 32,5 milhões de adultos nos EUA. É causada pela perda progressiva da cartilagem articular, inflamação leve dos tecidos dentro e ao redor das articulações e formação de osteófitos e cistos ósseos 1,2. Os sintomas geralmente se manifestam nos estágios posteriores da doença, com os tratamentos atuais fornecendo apenas alívio paliativo, além de ter efeitos colaterais sistêmicos. A falta de drogas modificadoras da doença decorre de uma má compreensão dos mecanismos subjacentes da doença3. Como resultado, há uma necessidade médica crítica e contínua de agentes aprimorados para tratar a OA.
Vários modelos animais de OA estão disponíveis que examinam diferentes componentes dos processos da doença4. Embora existam vários modelos cirúrgicos, incluindo a transecção do ligamento cruzado anterior e a desestabilização do menisco medial, estes são invasivos e requerem um alto nível de habilidade técnica5. Os modelos quimicamente induzidos são procedimentos comparativamente menos invasivos normalmente usados para estudar os mecanismos de dor da OA6. Um desses modelos de camundongos amplamente utilizados envolve a indução de OA por uma injeção intra-articular no joelho de iodoacetato monossódico (MIA). Este modelo gera um fenótipo semelhante à dor reprodutível, robusto e rápido que pode ser graduado alterando a dosagem de MIA7. Detalhes técnicos da indução deste modelo foram descritos anteriormente7. A tradução dessa técnica para roedores maiores, como porquinhos-da-índia, é difícil devido às suas diferenças anatômicas. Algumas diferenças incluem aumento da musculatura ao redor dos ossos adjacentes e espaço articular na cobaia e uma fíbula e tíbia articuladas em comparação com a fusão distal observada em camundongos8. As cobaias Dunkin-Hartley, uma linhagem de cobaias amplamente disponível, são um modelo animal de OA estabelecido, pois desenvolvem naturalmente essa doença, oferecendo assim um modelo robusto para investigar os efeitos de novas terapêuticas administradas por injeção intra-articular na progressão da doença9. As cobaias Dunkin-Hartley começam a desenvolver OA aos três meses, com os machos apresentando um desenvolvimento acelerado e fenótipo10 mais grave. Em cobaias, a OA progride com a idade e, aos 12 meses, a patologia associada é aparente nos exames de imagem11. Modelos espontâneos de OA, como o modelo de Dunkin-Hartley, não requerem nenhuma intervenção para induzir OA e, assim, recapitular o desenvolvimento e a progressão do fenótipo da doença em humanos, fornecendo assim um poderoso modelo translacional10. Além disso, o desenvolvimento espontâneo de OA permite o controle interno quando novas terapêuticas são administradas unilateralmente em um único joelho de um determinado animal. Esse controle interno minimiza os efeitos das variabilidades interanimais ao analisar os dados e pode ajudar a reduzir o número geral de animais. 
A análise por microtomografia computadorizada de raios X (μCT) é uma ferramenta poderosa que permite a avaliação quantitativa da gravidade da OA12. A μCT envolve a varredura de várias imagens de raios-X de alta resolução, obtidas de uma amostra rotativa ou fonte e detector de raios-X rotativos13. Em seguida, os dados volumétricos tridimensionais (3D) são reconstruídos na forma de fatias de imagem empilhadas14. Como o osso mineralizado apresenta excelente contraste na μCT, essa modalidade pode ser usada para avaliar características 3D e realizar análises quantitativas de alterações associadas à OA 15,16,17. A μCT oferece várias vantagens em relação às ferramentas mais amplamente utilizadas, incluindo histopatologia e análises de marcha. Em contraste com a avaliação histológica de um ou poucos cortes de tecidos, a μTC escaneia toda a articulação e oferece uma avaliação mais holística das lesões de OA18. Embora a análise da marcha possa discernir alterações sintomáticas na função articular ao longo do tempo, as alterações articulares se desenvolvem muito antes das alterações funcionais associadas à OA. A μCT pode fornecer uma medida mais sensível do desenvolvimento da OA antes do início da claudicação. Duas medidas quantitativas particularmente relevantes incluem a densidade mineral óssea e a espessura trabecular, pois ambas aumentam ao longo da progressão da OA19,20. Pode ser útil dividir a análise em placa subcondral e osso trabecular, pois eles têm características diferentes, para obter medições e comparações mais robustas.
O objetivo geral deste método é ajudar os pesquisadores a realizar com sucesso injeções intra-articulares em cobaias. O protocolo apresentado utilizou cobaias Dunkin-Hartley machos intactos de cinco (n=2), nove (n=1) e 12 (n=2) meses de idade; Os procedimentos podem ser extrapolados para outras linhagens de cobaias e idades que requerem injeções intra-articulares no joelho. Em modelos espontâneos de OA, como o modelo de Dunkin-Hartley, a progressão da doença e a resposta ao tratamento seriado são frequentemente monitoradas por longos períodos de tempo, abrangendo semanas a meses9. Este protocolo estendido resulta em várias injeções intra-articulares e, portanto, é importante ter uma técnica de injeção adequada para prevenir eventos adversos, incluindo dor, claudicação ou infecções, que podem afetar o bem-estar animal e confundir os resultados do estudo, ao mesmo tempo em que necessitam de animais adicionais no estudo. O protocolo apresentado descreve a metodologia de injeções intra-articulares em cobaias e posterior análise dos dados de 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

O objetivo deste protocolo é orientar os pesquisadores na realização de uma técnica guiada por palpação de injeção intra-articular no joelho em cobaias e avaliação por meio de microtomografia computadorizada. As cobaias Dunkin-Hartley são modelos robustos para a pesquisa da osteoartrite, pois desenvolvem espontaneamente osteoartrite nos joelhos. A administração intra-articular de medicamentos é um método comum para estudar os efeitos de um medicamento experimental in vivo. Em humanos, os agentes terapêuticos administrados por injeção intra-articular podem oferecer alívio da dor e retardar a progressão da osteoartrite. Como acontece com qualquer espécie, a introdução de uma agulha em um espaço articular tem o potencial de causar lesões, o que pode resultar em dor, claudicação ou infecção. Tais eventos adversos podem comprometer o bem-estar animal, confundir os resultados do estudo e exigir animais adicionais para atingir os objetivos do estudo. Como tal, é imperativo desenvolver técnicas de injeção adequadas para evitar complicações, especialmente em estudos longitudinais que requerem injeções intra-articulares múltiplas e repetidas. Utilizando a metodologia apresentada, cinco cobaias receberam injeções bilaterais no joelho sob anestesia geral. Sete dias após a injeção, os animais foram sacrificados humanamente para análise da gravidade da osteoartrite. Nenhum evento adverso ocorreu após anestesia ou injeções no joelho, incluindo claudicação, dor ou infecção. A análise por microtomografia computadorizada de raios-X do joelho pode detectar alterações patológicas associadas à osteoartrite. Os dados da microtomografia computadorizada indicam que a osteoartrite é mais grave em animais mais velhos, conforme indicado pelo aumento da densidade mineral óssea e da espessura trabecular com a idade. Esses resultados são consistentes com as alterações histológicas e os escores de Mankin modificados, um sistema de pontuação estabelecido e amplamente utilizado para avaliar a gravidade da artrite nesses mesmos animais. Este protocolo pode ser utilizado para refinar injeções intra-articulares em cobaias.

Antes de realizar injeções intra-articulares em animais vivos, o protocolo acima foi praticado em três cadáveres de ratos para garantir o local correto da injeção. Durante as sessões práticas, 50 μL de corante azul de metileno novo a 70% foram injetados em ambas as articulações do joelho usando a metodologia descrita acima. Isso equivale a seis injeções práticas. Após as injeções, a articulação do joelho foi dissecada por incisão através da face cranial do espaço articular, distal à patela e atrav?...

As cobaias Dunkin-Hartley são um modelo animal estabelecido para a pesquisa da osteoartrite. Tais estudos podem se beneficiar de injeções intra-articulares por vários motivos, incluindo a investigação de novos agentes ou o tratamento de doenças. Descrevemos uma metodologia para injeções intra-articulares de joelho em cobaias e subsequente análise de microtomografia computadorizada avaliando alterações do joelho associadas à artrite.

Análise de Microtomografia Computadorizada do Joelho em Cobaias Dunkin-Hartley Idosas após Injeção Intra-Articular

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

A osteoartrite, ou OA, é uma doença articular degenerativa que afeta 32,5 milhões de adultos nos EUA. Muitas vezes, os sintomas da OA aparecem somente depois que a doença se torna grave. A falta de medicamentos modificadores da doença decorre de uma má compreensão dos mecanismos que iniciam e impulsionam a doença.Como resultado, há uma necessidade médica crítica e contínua de agentes aprimorados para o tratamento da OA. As cobaias Dunkin-Hartley são um modelo animal de OA estabelecido, pois desenvolvem naturalmente esta doença, oferecendo um modelo robusto para investigar os efeitos de novas terapêuticas administradas por injeção intra-articular na progressão da doença. Como o osso mineralizado tem excelente contraste na micro-TC, essa modalidade pode ser usada para avaliar características 3D e realizar análises quantitativas de alterações associadas à OA. Duas medidas quantitativas particularmente relevantes incluem a densidade mineral óssea e a espessura trabecular, pois ambas aumentam ao longo da progressão da doença. A metodologia descrita de injeções intra-articulares em cobaias e a subsequente análise dos dados de micro-CT ajudarão a reduzir a variabilidade do estudo e aumentar a eficiência das análises de dados.Raspe o joelho com um barbeador elétrico. Anestesiar o animal e confirmar uma profundidade adequada de anestesia por falta de resposta de pinça do dedo do pé. Coloque lubrificante ocular estéril em ambos os olhos para evitar dessecação e lesões.Limpe o local da injeção três vezes com movimentos circulares e alterne usando o esfoliante diluído e as soluções de álcool. Luvas estéreis devem ser utilizadas. Este vídeo inclui o uso de luvas nitro de autoclave.A técnica asséptica deve ser utilizada durante todo o procedimento. Flexione o joelho a 90 graus, mova o dedo distal à patela para localizar o sulco do aspecto distal do espaço articular, flexionando e estendendo o membro posterior. A tíbia pode ser sentida como a estrutura óssea distal à patela.Uma vez determinada a localização da tíbia e da patela, a articulação está entre elas. Insira a agulha de insulina cuidadosamente na linha média distal à patela dentro do espaço articular. A agulha deve ser inserida um a dois milímetros abaixo da pele.Injete o volume lentamente. Massageie o joelho flexionando e estendendo a articulação algumas vezes para garantir a distribuição adequada do medicamento. Coloque amostras com formalina em um recipiente compatível.Calibre a máquina micro-CT para exposições de campo escuro e campo claro, de acordo com as recomendações do fabricante. Digitalize a amostra com filtro de cobre de alumínio a 18 mícrons. Use a etapa de rotação de 0,7 graus para 360 graus com a câmera offset.Selecione uma fatia das imagens de micro-CT. Verifique a compensação de desalinhamento. Em configurações, aplique suavização, endurecimento de viga, rotação de CS e artefato de anel.Selecione Iniciar para iniciar a reconstrução. Selecione VOI e oriente a amostra para alinhar verticalmente para facilitar a análise posterior. Salve o VOI editado como uma nova pasta.Selecione o intervalo de imagens a serem analisadas, começando com a placa subcondral. Recomenda-se dividir a análise da placa subcondral no osso trabecular, pois eles têm características ósseas diferentes. Selecione a região de interesse para cada imagem para garantir que ela esteja abrangendo o osso.Selecione a seleção binária. Ajuste o histograma para que o fundo no osso fique completamente separado. Selecione a guia densidade mineral óssea.Salve esses dados em uma nova pasta de dados de análise. Selecione o processamento personalizado. Primeiro, execute o limite e selecione Automático e depois execute.Em seguida, selecione Remover manchas e escolha Remover manchas pretas. Repita Remover manchas e escolha Remover manchas brancas. Escolha a análise 3D e selecione os valores básicos e os valores adicionais.A mostra um joelho dissecado com presença de corante azul de metileno dentro do espaço articular, mostrando injeção correta. B é uma injeção superficial que resulta na formação de uma bolha no espaço subcutâneo. C mostra a falta de corante azul de metileno no espaço articular, mostrando injeção incorreta.Pode ser útil dividir a análise para a placa subcondral, que é mostrada em A, e o osso trabecular, que é mostrado em B, pois às vezes eles têm parâmetros diferentes para diferentes análises ósseas. Para a densidade mineral óssea, vemos que há um aumento na média das cobaias de 12 meses em comparação com as cobaias de cinco meses, e isso é verdade na placa subcondral e no osso trabecular, o que mostra que a densidade mineral óssea aumenta com o tempo. Além disso, para a espessura trabecular, vemos que há um aumento da espessura em milímetros entre a cobaia de 12 meses e a cobaia de nove meses e a cobaia de cinco meses, o que mostra que a espessura trabecular está aumentando com o tempo.Os escores de Mankin modificados aumentam à medida que os porquinhos-da-índia envelhecem, como visto na figura A. As Figuras B a D mostram manchas de azul de toluidina. B é uma cobaia de cinco meses, C é uma cobaia de nove meses e D é uma cobaia de 12 meses. O asterisco preto na figura C mostra a perda de proteoglicanos, enquanto o asterisco preto na figura D mostra fissuras e o asterisco branco na figura D mostra hipocelularidade.Atualmente, a única cura para a OA grave é a reposição, que é cara, invasiva e pode resultar em morbidade e mortalidade do paciente. Como resultado, há uma extrema necessidade de continuar a pesquisar com modelos animais de OA e o desenvolvimento sustentado de novas terapêuticas. Embora as injeções intra-articulares sejam parte integrante dos estudos de OA de cobaias, esse procedimento ainda não foi sistematicamente detalhado.Procedimentos de injeção adequados são fundamentais para garantir o bem-estar animal e reduzir o número total de animais, particularmente para estudos que requerem injeções múltiplas ao longo de muitos meses. Para avaliar sistematicamente as alterações relacionadas à OA, descrevemos análises de micro-TC. A micro-TC fornece uma avaliação mais aprofundada das alterações da OA do que a revisão histológica dos exames em uma amostra inteira, em vez de uma ou poucas seções de tecido.Embora as cobaias Dunkin-Hartley forneçam um modelo robusto para estudar a progressão da OA e os efeitos de novas terapêuticas, existem limitações para esse modelo. Os modelos espontâneos geralmente requerem um período de estudo mais longo em comparação com o rápido desenvolvimento de alterações após OA cirúrgica ou quimicamente induzida. Além disso, os pesquisadores podem reduzir o efeito da variabilidade interanimal aplicando tratamentos a um membro em cada animal, permitindo que o membro contralateral sirva como controle interno.

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

Perfusão retrógrada e enchimento da vasculatura coronariana do rato como preparação para Micro tomografia computadorizada

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

Medicina

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

Osmótica Drug Delivery para hindlimbs isquêmicos e perfusão da vasculatura com Microfil para Micro-tomografia computadorizada

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

Avaliação da viabilidade de gordura humana injecção em ratinhos nu com Micro-Tomografia Computadorizada

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

Usando tomografia Micro-computadas para a avaliação do desenvolvimento do tumor e Acompanhamento da resposta ao tratamento em um modelo do rato do cancro do pulmão

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

Combinada Near-infrared imagens fluorescentes e tomografia Micro-computado para Diretamente Visualizando Cerebral tromboêmbolos

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

Implante coclear na cobaia

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

Ácido oleico-injeção nos suínos como um modelo para a síndrome respiratória aguda

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

Modelo de Dor da Osteoartrite Induzida pela Injeção Intra-Articular de Mono-Iodoacetato em Ratos

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

Um Método Não Invasivo para Gerar o Modelo de Lesão da Cartilagem Intra-Articular Induzida por Carga Cíclica do Joelho de Rato

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

Técnicas de preparação de tecidos para imagens de tomografia microcomputante aprimorada de contraste de grandes modelos cardíacos de mamíferos com doença crônica

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