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 ...

Исследование, изложенное в этой рукописи, было поддержано Фондом SmartState® Endowed Chair в Южной Каролине в фондах Drug Discovery Endowment (PMW), Отделом ресурсов лабораторных животных MUSC и Ядром MUSC Drug Discovery. Эта публикация также была поддержана Национальным центром развития трансляционных наук Национальных институтов здравоохранения под номерами грантов TL1 TR001451 и UL1 TR001450, а также Национальным институтом стоматологических и черепно-лицевых исследований Национальных институтов здравоохранения под номером R01DE029637.

Все описанные здесь методы были одобрены Комитетом по уходу за животными и их использованию Медицинского университета Южной Каролины. Исследование проводилось по принципу 3R.
1. Препараты для внутрисуставных инъекций
<ol><li>Дайте морским свинкам Данкина-Хартли а...

<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>

Несмотря на последние достижения в симптоматическом лечении ОА, существует полная нехватка терапевтических агентов, предотвращающих начало или задержку прогрессирования ОА24. В настоящее время единственным лекарством от тяжелого ОА является замена суставов, которая явл?...

Остеоартрит (ОА) поражает 32,5 миллиона взрослых американцев. Это вызвано прогрессирующей потерей суставного хряща, легким воспалением тканей в суставах и вокруг них, а также образованием остеофитов и костных кист 1,2. Симптомы обычно проявляются на поздних стадиях заболевания, при этом современные методы лечения обеспечивают только паллиативное облегчение, а также имеют системные побочные эффекты. Нехватка модифицирующих болезнь препаратов проистекает из плохого понимания основных механизмов заболевания3. В результате, существует критическая и постоянная медицинская потребность в улучшенных препаратах для лечения ОА.
Существует несколько животных моделей ОА, которые исследуют различные компоненты патологических процессов4. Несмотря на то, что существует несколько хирургических моделей, включая пересечение передней крестообразной связки и дестабилизацию медиального мениска, они являются инвазивными и требуют высокого уровня технических навыков. Химически индуцированные модели являются сравнительно менее инвазивными процедурами, обычно используемыми для изучения механизмов боли при ОА6. Одна из таких широко используемых моделей мышей включает индукцию ОА путем внутрисуставной инъекции йодоацетата натрия (MIA) в коленный сустав. Эта модель генерирует воспроизводимый, надежный и быстрый болевой фенотип, который может быть классифицирован путем изменения дозы MIA. Технические детали индукции этой модели были описаны ранее7. Перевод этой методики на более крупных грызунов, таких как морские свинки, затруднен из-за их анатомических различий. Некоторые различия включают увеличение мускулатуры, окружающей прилегающие кости и суставное пространство у морской свинки, а также сочленяющуюся малоберцовую и большеберцовую кости по сравнению с дистальным сращением, наблюдаемым у мышей8. Морские свинки Данкина-Хартли, широко доступная линия морских свинок, являются признанной моделью животного остеоартрита, поскольку у них естественным образом развивается это заболевание, тем самым предлагая надежную модель для исследования влияния новых терапевтических средств, вводимых путем внутрисуставной инъекции, на прогрессирование заболевания9. У морских свинок Данкина-Хартли ОА начинает развиваться в три месяца, причем у самцов наблюдается ускоренное развитие и более тяжелый фенотип10. У морских свинок ОА прогрессирует с возрастом, и в 12 месяцев сопутствующая патология становится очевидной на визуализации11. Спонтанные модели ОА, такие как модель Данкина-Хартли, не требуют какого-либо вмешательства для индуцирования ОА и, таким образом, повторяют развитие и прогрессирование фенотипа заболевания у людей, тем самым обеспечивая мощную трансляционную модель. Кроме того, спонтанное развитие ОА позволяет осуществлять внутренний контроль, когда новые терапевтические средства вводятся в одностороннем порядке в одно колено данного животного. Такой внутренний контроль сводит к минимуму влияние межживотной изменчивости при анализе данных и может помочь сократить общую численность животных. 
Рентгеновский микрокомпьютерный томографический анализ (μКТ) является мощным инструментом, позволяющим количественно оценить тяжесть ОА12. КТ включает в себя сканирование нескольких рентгеновских изображений с высоким разрешением, полученных от вращающегося образца или вращающегося источника рентгеновского излучения и детектора13. Затем трехмерные (3D) объемные данные реконструируются в виде наложенных срезов изображения14. Поскольку минерализованная кость имеет отличный контраст на μКТ, этот метод может быть использован для оценки 3D-характеристик и выполнения количественного анализа изменений, связанных с OA 15,16,17. КТ имеет ряд преимуществ по сравнению с более широко используемыми инструментами, включая гистопатологию и анализ походки. В отличие от гистологической оценки одного или нескольких участков тканей, КТ сканирует весь сустав и предлагает более целостную оценку поражений ОА18. В то время как анализ походки может выявить симптоматические изменения в функции суставов с течением времени, изменения в суставах развиваются задолго до функциональных изменений, связанных с ОА. КТ может обеспечить более чувствительную меру развития ОА до начала хромоты. Два особенно важных количественных измерения включают минеральную плотность костной ткани и трабекулярную толщину, поскольку оба показателя увеличиваются на протяжении прогрессирования OA19,20. Может быть полезно разделить анализ на субхондральную пластину и трабекулярную кость, поскольку они имеют разные особенности, чтобы получить более надежные измерения и сравнения.
Общая цель этого метода — помочь исследователям успешно выполнять внутрисуставные инъекции морским свинкам. В представленном протоколе использовались пяти- (n=2), девяти- (n=1) и 12-месячные (n=2) месячные самцы морских свинок Данкина-Хартли; Процедуры могут быть экстраполированы на другие штаммы морских свинок и возраст, требующие внутрисуставных инъекций в коленный сустав. В спонтанных моделях ОА, таких как модель Данкина-Хартли, прогрессирование заболевания и реакция на серийное лечение часто отслеживаются в течение длительных периодов времени, охватывающих от нескольких недель до9 месяцев. Этот расширенный протокол приводит к многократным внутрисуставным инъекциям, и поэтому важно иметь правильную технику инъекций для предотвращения побочных эффектов, включая боль, хромоту или инфекции, которые могут повлиять на благополучие животных и исказить результаты исследования, требуя дополнительного участия животных в исследовании. В представленном протоколе описана методика внутрисуставных инъекций морским свинкам и последующий анализ данных μКТ.

<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

Цель данного протокола состоит в том, чтобы помочь исследователям в проведении пальпаторной техники внутрисуставной инъекции коленного сустава у морских свинок и оценке с помощью микрокомпьютерной томографии. Морские свинки Данкина-Хартли являются надежными моделями для исследований остеоартрита, поскольку у них спонтанно развивается остеоартрит в коленях. Внутрисуставная доставка лекарственного препарата является распространенным методом изучения эффектов исследуемого препарата in vivo. У людей терапевтические средства, вводимые через внутрисуставную инъекцию, могут облегчить боль и замедлить дальнейшее прогрессирование остеоартрита. Как и в случае с любым другим видом, введение иглы в суставную щель может привести к травме, которая может привести к боли, хромоте или инфекции. Такие нежелательные явления могут поставить под угрозу благополучие животных, исказить результаты исследования и потребовать привлечения дополнительных животных для достижения целей исследования. Таким образом, крайне важно разработать правильную технику инъекций для предотвращения осложнений, особенно в продольных исследованиях, требующих множественных, повторяющихся внутрисуставных инъекций. Используя представленную методику, пять морских свинок получили двусторонние инъекции в коленный сустав под общим наркозом. Через семь дней после инъекции животных гуманно усыпляли для анализа тяжести остеоартроза. После анестезии или инъекций в коленный сустав не наблюдалось никаких нежелательных явлений, включая хромоту, боль или инфекцию. Рентгеновский микрокомпьютерный томографический анализ коленного сустава может выявить патологические изменения, связанные с остеоартритом. Данные микрокомпьютерной томографии указывают на то, что остеоартрит протекает тяжелее у пожилых животных, о чем свидетельствует повышенная минеральная плотность костной ткани и толщина трабекуляра с возрастом. Эти результаты согласуются с гистологическими изменениями и модифицированными баллами Манкина, установленной и широко используемой системой оценки тяжести артрита у этих же животных. Этот протокол может быть использован для уточнения внутрисуставных инъекций морским свинкам.

Перед выполнением внутрисуставных инъекций живым животным вышеуказанный протокол был отработан на трех трупах крыс для обеспечения правильного места инъекции. Во время практических занятий 50 мкл 70% нового метиленового синего красителя вводили в оба коленных сустава по описанной выш?...

Морские свинки Данкина-Хартли являются признанной животной моделью для исследований остеоартрита. Такие исследования могут принести пользу внутрисуставным инъекциям по различным причинам, включая изучение новых агентов или лечение заболеваний. Мы описываем методологию внутрисуставных инъекций в коленный сустав морским свинкам и последующий микрокомпьютерный томографический анализ для оценки изменений коленного сустава, связанных с артритом.

Микрокомпьютерный томографический анализ коленного сустава у морских свинок Данкина-Хартли в возрасте после внутрисуставной инъекции

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

Остеоартрит, или ОА, — это дегенеративное заболевание суставов, которым страдают 32,5 миллиона взрослых американцев. Часто симптомы ОА появляются только после того, как болезнь перешла в тяжелую форму. Нехватка модифицирующих болезнь препаратов связана с плохим пониманием механизмов, инициирующих и управляющих болезнью.В результате, существует критическая и постоянная медицинская потребность в улучшенных препаратах для лечения остеоартрита. Морские свинки Данкина-Хартли являются признанной животной моделью ОА, поскольку у них естественным образом развивается это заболевание, предлагая надежную модель для исследования влияния новых терапевтических средств, вводимых путем внутрисуставной инъекции, на прогрессирование заболевания. Поскольку минерализованная кость имеет превосходный контраст на микро-КТ, этот метод может быть использован для оценки 3D-характеристик и выполнения количественного анализа изменений, связанных с ОА. Два особенно важных количественных показателя включают минеральную плотность костной ткани и трабекулярную толщину, поскольку оба показателя увеличиваются на протяжении всего прогрессирования заболевания. Описанная методика внутрисуставных инъекций морским свинкам и последующий анализ данных микро-КТ поможет снизить вариабельность исследований и повысить эффективность анализа данных.Побрейте колено электрической бритвой. Обезболить животное и подтвердить достаточную глубину анестезии отсутствием реакции на защемление пальца ноги. Поместите стерильную глазную смазку в оба глаза, чтобы предотвратить высыхание и травмы.Очистите место инъекции три раза круговыми движениями и чередуйте с использованием разбавленного скраба и спиртовых растворов. Следует использовать стерильные перчатки. В этом видео рассказывается об использовании автоклавных нитроперчаток.На протяжении всей процедуры следует использовать асептическую технику. Согните колено до 90 градусов, переместите палец дистальнее коленной чашечки, чтобы найти борозду дистального отдела суставного пространства, сгибая и разгибая заднюю конечность. Большеберцовая кость может прощупываться как костная структура, расположенная дистальнее надколенника.После того, как местоположение большеберцовой кости и надколенника определено, сустав оказывается между ними. Осторожно введите иглу инсулина по средней линии дистальнее надколенника в пределах суставной щели. Игла должна быть введена на один-два миллиметра ниже кожи.Медленно вводите объем. Массируйте колено, сгибая и разгибая сустав несколько раз, чтобы обеспечить правильное распределение препарата. Поместите образцы с формалином в совместимую емкость.Откалибруйте аппарат микрокомпьютерной томографии для воздействия темного и светового поля в соответствии с рекомендациями производителя. Отсканируйте образец с помощью алюминиево-медного фильтра на глубине 18 мкм. Используйте шаг поворота 0,7 градуса на 360 градусов со смещенной камерой.Выберите один срез из изображений микрокомпьютерной томографии. Проверьте компенсацию смещения. В разделе «Настройки» примените сглаживание, упрочнение луча, вращение CS и кольцевой артефакт.Нажмите кнопку Начать, чтобы начать восстановление. Выберите VOI и ориентируйте образец так, чтобы он был выровнен по вертикали для упрощения анализа в дальнейшем. Сохраните отредактированный VOI как новую папку.Выберите диапазон изображений для анализа, начиная с субхондральной пластины. Расщепление субхондральной пластинки в трабекулярной кости рекомендуется проводить из-за того, что они имеют разные костные особенности. Выберите область интереса для каждого изображения, чтобы убедиться, что она охватывает кость.Выберите двоичное выделение. Отрегулируйте гистограмму так, чтобы фон в кости был полностью отдельным. Выберите вкладку минеральной плотности костной ткани.Сохраните эти данные в новой папке с данными анализа. Выберите пользовательскую обработку. Сначала выполните пороговое значение и выберите Автоматически, а затем выполните.Затем выберите Удалить пятнышки и выберите Удалить черные пятнышки. Повторите Удаление пятнышек и в появившемся появившемся окне, выберите опцию Удалить белые пятнышки. Выберите 3D анализ и выберите базовые и дополнительные величины.А показывает рассеченное колено с присутствием красителя метиленового синего в суставной щели, что указывает на правильную инъекцию. В – это неглубокая инъекция, в результате которой в подкожном пространстве образуется пузырь. C показывает отсутствие метиленового синего красителя в суставной щели, что указывает на неправильную инъекцию.Может быть полезно разделить анализ для субхондральной пластинки, которая показана в А, и трабекулярной кости, которая показана в В, поскольку иногда они имеют разные параметры для разных анализов костей. Что касается минеральной плотности костной ткани, мы видим, что среднее значение у 12-месячных морских свинок увеличивается по сравнению с пятимесячными морскими свинками, и это верно как для субхондральной пластинки, так и для трабекулярной кости, что показывает, что минеральная плотность костной ткани увеличивается с течением времени. В дополнение к толщине трабекуляра, мы видим, что между 12-месячной морской свинкой и девятимесячной морской свинкой и пятимесячной морской свинкой увеличивается толщина в миллиметрах, что показывает, что трабекулярная толщина увеличивается с течением времени.Модифицированные баллы Манкина увеличиваются по мере старения морских свинок, как видно на рисунке A. На рисунках от B до D показаны синие пятна толуидина. B — пятимесячная морская свинка, C — девятимесячная морская свинка, а D — 12-месячная морская свинка. Черная звездочка на рисунке C показывает потерю протеогликанов, в то время как черная звездочка на рисунке D показывает трещины, а белая звездочка на рисунке D показывает гипоцеллюлярность.В настоящее время единственным лекарством от тяжелого ОА является замена, которая является дорогостоящей, инвазивной и может привести к заболеваемости и смертности пациентов. В результате, существует острая необходимость в продолжении исследований на животных моделях ОА и устойчивом развитии новых методов лечения. Несмотря на то, что внутрисуставные инъекции являются неотъемлемой частью исследований остеоартрита морских свинок, эта процедура еще не была систематизирована.Надлежащие процедуры инъекций имеют первостепенное значение для обеспечения благополучия животных и сокращения общего поголовья животных, особенно в исследованиях, требующих многократных инъекций в течение многих месяцев. Для систематической оценки изменений, связанных с ОА, мы описываем микрокомпьютерную томографию. Микро-КТ обеспечивает более глубокую оценку изменений ОА, чем гистологический обзор сканирования всего образца, а не одного или нескольких срезов ткани.В то время как морские свинки Данкина-Хартли представляют собой надежную модель для изучения прогрессирования ОА и эффектов новых методов лечения, у этой модели есть ограничения. Спонтанные модели обычно требуют более длительного периода исследования по сравнению с быстрым развитием изменений после хирургического или химически индуцированного ОА. Кроме того, исследователи могут уменьшить эффект межживотной изменчивости, применяя лечение к одной конечности у каждого животного, позволяя контралатеральной конечности служить внутренним контролем.

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

Ретроградная перфузия и заполнение мыши коронарных артерий, как подготовка к Micro компьютерной томографии изображений

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

Осмотическое доставки лекарств к ишемическим задних конечностей и перфузии сосудистого с Microfil для микро-компьютерной томографии

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

Оценка жизнеспособности человеческого жира инъекции голым мышам с Micro-компьютерной томографии

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

Использование микро-компьютерной томографии для оценки развития опухоли и последующая деятельность в ответ на лечение в мышиной модели рака легких

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

Комбинированный ближней инфракрасной области флуоресцентных изображений и микро-компьютерной томографии для прямого Визуализируя церебральный тромбоэмболию

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

Кохлеарная имплантация в морской свинки

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

Олеиновая кислота инъекции в свиней как модель для острого респираторного дистресс-синдрома

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

Модель боли при остеоартрите, вызванная внутрисуставной инъекцией моно-йодоацетата у крыс

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

Неинвазивный метод генерации модели внутрисуставного поражения внутрисуставного хряща крысы, вызванной циклической нагрузкой

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

Методы подготовки тканей для контрастно-усиленной микрокомпьютерной томографии моделей сердца крупных млекопитающих с хроническими заболеваниями

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