Un examen longitudinal de la perte osseuse dans les fémurs et les tibias des souris adultes a été réalisée suite à une blessure de la moelle épinière en utilisant séquentielle faible dose de rayons X scanne. La perte osseuse du tibia a été détecté pendant l'étude, tandis que la perte osseuse dans le fémur n'a pas été détecté jusqu'à 40 jours après la lésion.
Lésion de la moelle épinière (SCI) est souvent accompagnée de l'ostéoporose dans les régions sublesional du bassin et des extrémités inférieures, conduisant à une fréquence plus élevée de fractures 1. Comme ces fractures se produisent souvent dans des régions qui ont perdu la fonction sensorielle normale, le patient est à un plus grand risque de fracture de pathologies dépendantes, y compris la mort. SCI-dépendante de perte à la fois dans la densité minérale osseuse (DMO, g / cm 2) et le contenu minéral osseux (CMO, g) a été attribuée à la désuétude mécanique 2, 3 neuronale aberrante de signalisation et les changements hormonaux 4. L'utilisation de modèles de rongeurs de la SCI ostéoporose induite peut fournir de précieuses informations concernant les mécanismes qui sous-tendent le développement de l'ostéoporose après la SCI ainsi que d'un environnement de test pour la génération de nouvelles thérapies 5-7 (et révisée en 8). Des modèles murins de la SCI sont d'un grand intérêt car ils permettent une approche réductionniste d'un mécanisme-bal'évaluation sed grâce à l'utilisation des souris nulles et non transgéniques. Bien que ces modèles ont fourni des données importantes, il ya toujours un besoin pour minimalement invasif, des méthodes fiables, reproductibles et quantifiables dans la détermination de l'étendue de la perte osseuse après la SCI, en particulier au cours du temps et au sein de la même cohorte d'animaux de laboratoire, pour améliorer le diagnostic , méthodes de traitement, et / ou la prévention de l'ostéoporose induite par la SCI.
Une méthode idéale pour mesurer la densité osseuse chez les rongeurs permettrait d'expositions multiples, séquentiels (le temps) à faible niveau d'irradiation par rayons X. Cette étude décrit l'utilisation d'un nouvel ensemble d'animaux du scanner, le IVIS Lumina XR (étrier Instruments) qui peuvent être utilisés pour fournir de basse énergie (1-3 milligray (mGy)) à haute résolution, à fort grossissement des images radiographiques des os des membres postérieurs de la souris au cours du temps après un traumatisme médullaire. Une perte significative de la densité osseuse a été observée dans les tibias des souris de 10 jours post-rachidien transection comparativement aux indemne, appariés selon l'âge de contrôle (naïfs) souris (13% de diminution, p <0,0005). La perte de densité osseuse dans le fémur distal est également détectable par jour 10 post-SCI, tandis qu'une perte de densité dans la partie proximale du fémur n'était pas détectable jusqu'à 40 jours après la lésion (diminution de 7%, p <0,05). SCI-dépendante la perte de densité du fémur de souris a été confirmé post-mortem par l'utilisation de bi-énergie absorptiométrie à rayons X (DEXA), le «gold standard» actuel pour les mesures de densité osseuse. Nous détecter une perte de 12% de BMC dans les fémurs de souris à 40 jours post-SCI en utilisant les IVIS Lumina XR. Cela se compare favorablement avec une perte indiqué précédemment BMC de 13,5% par Picard et ses collègues qui ont utilisé l'analyse DXA sur la souris fémurs post-mortem 30 jours après la SCI 9. Nos résultats suggèrent que l'IVIS Lumina XR offre une nouvelle méthode pour effectuer high-resolution/high-magnification long terme, les mesures longitudinales de la densité osseuse des membres postérieurs chez la souris après un traumatisme médullaire.
Cette étude présente un roman, méthode non invasive permettant d'évaluer les changements de densité dans les os individuels (tibias et fémurs) longitudinalement, au sein d'une seule cohorte de souris, en utilisant l'étrier IVIS Lumina XR système d'imagerie. SCI a entraîné une diminution de la densité osseuse dans les deux fémurs et tibias lorsqu'ils sont étudiés au sein d'une seule cohorte d'spinale-sectionné souris sur une période d'essai 40 jours par rapport à appariés selon l'âge, indemnes souris témoins,. Nos résultats dans le fémur ont été confirmés, post-mortem, par l'utilisation de la DXA, ce qui suggère que l'application de l'étrier Instruments IVIS Lumina XR peut servir comme un outil de mesure sensible pour évaluer les effets à long terme et progressive de SCI sur la perte osseuse .
Un avantage potentiel pour les chercheurs qui utilisent ce système est la possibilité de suivre le développement longitudinal des changements pathologiques dans les os des membres postérieurs des animaux suivants SCI. La capacité à évaluer une seule cohorte sur de longues périodes fournit errong avantages pour le chercheur en termes de: 1) les coûts associés à l'achat d'animaux et de soins de longue durée. Au lieu d'une étude nécessitant un grand nombre d'animaux qui doivent être sacrifiés à des moments spécifiques, afin d'évaluer les changements en fonction du temps, ces résultats pathologiques peuvent être suivies au sein de la même cohorte au cours de cette même période, 2) la variabilité: en plus de comparaison avec les cohortes de contrôle, les résultats générés au sein de la cohorte unique de sujets blessés peuvent être évalués et comparés entre les points de temps pour les mêmes animaux dans toute l'étendue de l'étude; une fois de plus, la réduction de la variabilité intra-animale, ainsi que la nécessité pour les grands cohortes de sujets expérimentaux.
Alors que l'étrier IVIS Lumina XR nous ont fourni des informations longitudinales importantes concernant le développement de l'ostéoporose induite par la SCI, il ya des limites qui devraient être considérés: 1) alors que cette plateforme nous a permis de générer à haute résolution des rayons X datune dans les os des membres postérieurs des souris après la SCI, son utilité peut être limitée à de petits rongeurs comme les souris. La hauteur maximale autorisée sous réserve au sein de la XR Lumina est de 2,8 cm. Tout ce qui dépasse cette hauteur ne peuvent être imagées avec succès en utilisant le composant X-ray de la XR Lumina. Dans nos mains, ce qui a empêché notre capacité d'étudier des rats dans le poids de 200 à 250 grammes. Bien qu'il soit possible de rats image par cette gamme de poids ou d'autres rongeurs comme les hamsters ou les gerbilles, cela va nécessiter des tests supplémentaires par la PI. 2) l'orientation mixte. Il est essentiel que l'enquêteur attentivement arranger les branches dans une orientation facilement reproductible qui permette de comparaison réussie entre les séances d'imagerie. La normalisation du placement permettra à un membre de l'enquêteur de générer et d'appliquer standardisés ROI qui peuvent être enregistrés et appliqués sur les deux sujets et le temps.
Globalement, nous pensons que l'IVIS Lumina XR offre une excellente plate-forme avec laquelle le modèlele développement de la SCI-dépendante l'ostéoporose chez la souris. La possibilité d'étudier la perte osseuse longitudinalement dans la cohorte la même souris va nous permettre de: 1) mieux comprendre la nature temporelle de la perte osseuse et la déminéralisation après un traumatisme médullaire, 2) déterminer si ces changements se stabiliser au cours du temps, 3) d'explorer, avec la disponibilité de deux lignées de souris transgéniques et nulle, la possibilité d'étudier les mécanismes moléculaires sous-tendant ces changements pathologiques de manière réductrice, et 4) très probablement l'avantage le plus important, commencer à tester de nouvelles interventions conçues pour soit empêcher le développement de l'ostéoporose dans les premiers stades de blessure, ou d'inverser ces modifications une fois que l'ostéoporose a déjà développé. Enfin, le XR Lumina, en plus d'offrir un excellent potentiel de l'imagerie à rayons X, peut également être utilisée pour étudier les deux signaux bioluminescents et fluorescents dans les animaux vivants. On pourrait facilement imaginer incorporant les autres modalités offertes au sein de ce système pour regarder une multitude de facteurs qui déterminent la dynamique de l'os de façon mécaniste suivants SCI ou toute autre maladie processus qui aboutit à l'ostéoporose.
The authors have nothing to disclose.
Nous tenons à remercier la mission tant Connect et la Fondation Gillson-Longenbaugh pour fournir les fonds pour ce projet. Nous tenons également à remercier le Dr Catherine Ambrose, pour ses conseils essentiels et de l'utilisation de ses équipements DXA. Enfin, nous tenons à remercier le Dr Kaori Ono, Département de biologie intégrative et de pharmacologie, pour ses suggestions en matière d'analyse DXA fémur.
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 |