成体マウスの大腿骨と脛骨の骨の損失の長手方向の検討は、連続した低線量X線スキャンを使用して、脊髄損傷後実施した。大腿骨の骨量の減少が40日後の傷害まで検出されていないときに脛骨の骨の損失は、試験期間を通じて検出された。
脊髄損傷(SCI)は、しばしば骨折1のより高い周波数につながる、骨盤と下肢のsublesional地域で骨粗しょう症を伴っている。これらの骨折は、しばしば正常な感覚機能を失っている地域で発生すると、患者は死亡を含む骨折依存病理、リスクが高いです。骨密度(BMD、グラム/ cm 2)を、骨ミネラル含量(BMC、グラム)の両方でSCI -依存性の損失は機械的な廃用2、異常な神経細胞のシグナル伝達3、ホルモンの変化4に起因している。 SCI誘発性骨粗しょう症の齧歯類モデルを使用すると、SCIは、次の骨粗しょう症の開発だけでなく、5月7日新しい治療法(および8にレビュー)を生成するためのテスト環境の基礎となるメカニズムに関する貴重な情報を提供することができます。 SCIのマウスモデルは、メカニズム- BAへの還元主義的なアプローチを可能として、非常に興味深いです。ヌルとトランスジェニックマウスを使用することにより、sedの評価。そのようなモデルは、重要なデータを提供している一方で、SCI後の骨損失の程度を決定する上で低侵襲、、信頼性の高い再現性、そして定量化可能な方法の必要性は、診断を向上させるために、特に時間の経過と実験動物の同一コホート内で、まだある、治療方法、および/またはSCI誘発性骨粗しょう症の予防。
げっ歯類で骨密度を測定するための理想的な方法は、X線放射の低水準に(時間の経過に)シーケンシャル、多重露光を可能にするであろう。この研究は、新しい全体動物スキャナ、低エネルギー(1-3 milligray(線量))高解像度、高倍率X線画像を提供するために使用できるIVISルミナXR(キャリパーインスツルメンツ)の使用方法について説明しますマウス後肢の骨のSCIを以下の時間をかけて。無傷、年齢をマッチさせたコントロールと比較して有意な骨密度の低下は、後の脊髄切断10日間でマウスの脛骨に見られた(ナイーブ)マウス(13%減少、P <0.0005)。近位大腿骨の密度の低下が40日後の損傷(7%減少、P <0.05)まで検出可能ではなかったしながら遠位大腿骨の骨密度の低下は、10日目後SCIでも検出可能であった。マウスの大腿骨の密度のSCIに依存する損失は、骨密度測定のための二重エネルギーX線吸収法(DXA)、現在の"ゴールドスタンダード"を使用して事後確認された。我々は、IVISルミナXRを使用して40日後SCIでマウスの大腿骨のBMCの12%の損失を検出する。これは、マウスの大腿骨事後30日後SCI 9日にDXAの分析を使用する以前に報告されたBMCのピカールで13.5%の損失や同僚と比べても遜色。我々の結果は、IVISルミナXRは小説、SCI以下のマウスに後肢の骨密度の長期的、長手方向の測定を行うためのhigh-resolution/high-magnificationの方法を提供することを示唆している。
この研究では、キャリパーIVISルミナXRイメージングシステムを用いて、マウスのシングルコホート内で、縦方向に(脛骨と大腿骨)個々の骨の中で密度の変化を評価するための新たな、非侵襲的方法を提示。 SCIは、年齢をマッチさせた、無傷、対照マウスと比較して40日の検定の期間にわたって脊髄- transectedマウスの単一のコホート内研究大腿骨と脛骨の両方で骨密度の減少を作り出した。大腿骨の我々の結果は、キャリパーインスツルメンツIVISルミナXRのアプリケーションは、骨量の減少にSCIの長期的かつ進歩的な影響を評価するために敏感な測定ツールとなり得ることを示唆し、DXAを使用して、事後、確認された。
このシステムを用いて研究者に一つの潜在的な利点は、長手方向にSCIを以下の動物の後肢の骨の病理学的変化の開発を追跡する機能です。長期間にわたって、単一のコホートを評価する能力は、STが提供さの点で研究者に栄の利点:動物の購入や長期ケアに関連付けられている1)コスト。代わりに、時間依存性の変化を評価するために、特定の時点で屠殺する必要のある動物の多数を必要とする研究から、これらの病理学的成果は、同じ期間、2以上の同一コホート内で追跡することができる)の変動:に加えて、コントロールコホートとの比較は、負傷した被験者の単一のコホート内で生成された成果を評価し、研究の範囲全体に同じ動物のための時間のポイントの間で比較することができます。もう一度、両方のイントラ動物変動だけでなく、大規模の必要性を減らす実験対象のコホート。
キャリパーIVISルミナXRは、SCI誘発性骨粗しょう症の開発に関する重要な長手方向の情報をご提供している間、考慮すべき制限があります:1)このプラットフォームは、私たちは、高分解能X線datを生成することができましたしながらSCIの後のマウスの後肢の骨で、そのユーティリティは、マウスなどの小型げっ歯類に限定される場合があります。ルミナXR内で許容される最大の主題の高さは2.8 cmです。その高さは上記のものは正常にルミナXRのX線成分を用いて画像化することができます。私たちの手で、これは200〜250グラムの重量でラットを研究する我々の能力を妨げている。それは、この重量の範囲や、ハムスターや砂ネズミのような他のげっ歯類の下に画像のラットへの可能性かもしれませんが、これはPIによる追加テストが必要になります。 2)ジョイント向き。それは、調査員が慎重にイメージングセッション間の正常な比較を可能にする容易に再現可能な方向に手足を手配することが重要です。四肢の配置の標準化は、調査員が保存され、被験者と時間の両方に適用できる標準化されたROIの生成および適用できるようになります。
全体的に、我々は、IVISルミナXRがモデル化するために使用する優れたプラットフォームを提供していると確信してマウスのSCI -依存性の骨粗しょう症の発症。 1)より、これらの変更は時間をかけて安定させるかどうかを判断する)SCI後の骨の損失および脱塩、2の時間的性質を理解する、3)の可用性と、探索:同じマウスのコホート内で縦方向に骨の損失を研究する能力は、私たちができるようになりますトランスジェニックとヌルのマウスラインの両方が、恐らく最も重要な利点は、これらの病理学的還元主義的に変化、および4の分子メカニズム)を研究する能力、どちらかの初期段階での骨粗しょう症の発症を予防するために設計された新たな介入をテストを開始傷害の、または、骨粗しょう症はすでに開発された後、このような変更を逆にする。最後に、ルミナXRは、優れたX線イメージングの可能性を提供することに加えて、また生きている動物の両方で生物発光と蛍光シグナルを研究するために使用することができます。一つは、簡単にMULを見て、このシステム内で提供される他のモダリティを組み込む想像できるSCIまたは他の病気のプロセスに続いて機械的に骨のダイナミクスを決定する要因のtitude骨粗しょう症の結果である。
The authors have nothing to disclose.
我々はこのプロジェクトのために資金を提供するためのミッションConnectとGillson – Longenbaugh財団の両方に感謝したいと思います。我々はまた、彼女のDXA装置の彼女の重要なアドバイスと使用のために博士キャサリンアンブローズに感謝の意を表します。最後に、我々は、DXAの大腿骨の分析では彼女の提案のために博士香織小野、統合生物及び薬理学教室を、感謝したいと思います。
Name of the reagent | Company | Catalogue number | Comments |
---|---|---|---|
Beuthanasia | Butler Schein Animal Health |
001848 | |
Ketathesia (Ketamine Hydrochloride) |
Butler Schein Animal Health |
023061 | |
Xylazine | Butler Schein Animal Health |
037849 | |
Bupivicaine | Butler Schein Animal Health |
021801 | |
Gelfoam; 7MM | Fisher Scientific | NC0085178 | To promote hemostasis during surgery |
IVIS Lumina XR | Caliper Life Sciences | 135400 | |
ZFOV, 2.5 cm field of view lens |
Caliper Life Sciences | 127285 | Absolutely necessary to generate high magnification X-ray images of bone structure |
QDR Bone Densitometer |
Hologic | Model used no longer in production |