Beznapięciowy model nośny martwicy kości głowy kości udowej wywołanej steroidami u szczurów
27 września 2024
Protokół pokazuje budowanie prostego i opłacalnego modelu treningu szczurów z obciążeniem dla indukowanej steroidami martwicy kości głowy kości udowej za pomocą elastycznej taśmy terapeutycznej.
Opracowaliśmy przede wszystkim model szczura do interwencji z obciążeniem, aby zbadać wysiłki ćwiczeń z obciążeniem na martwicę kości głowy kości udowej. Obecnie większość modeli nie jest modelami nośnymi. Jednak postęp martwicy kości w głowie kości udowej może być związany z ćwiczeniami z obciążeniem.
W rzeczywistości bardzo trudno jest zabezpieczyć się na spoczynku, ponieważ metoda multi poważnie ograniczała ich ruchy, czując w ten sposób, że osiągają swój cel, jakim są ćwiczenia z obciążeniem. Aby rozpocząć trening adaptacyjny, najpierw umieść szczury w nieprzezroczystych klatkach. Trzymaj je jak najdalej od szczurów niemodelowanych, upewniając się, że inne szczury znajdują się poza maksymalnym zasięgiem widzenia.
Włącz zasilanie i ustaw bieżnię na 10 metrów na minutę z nachyleniem o zerowym stopniu. Umieść szczury na bieżni i upewnij się, że ruchy są tak delikatne, jak to tylko możliwe, aby uniknąć stresu. Po 15-minutowym treningu posprzątaj kał i mocz pozostawione przez szczury.
Spryskaj bieżnię alkoholem, aby wyeliminować zapach zwierząt. Kontynuuj szkolenie wszystkich zwierząt przez tydzień. Przygotuj dwie probówki, haczyk i zapięcie na pętelkę o długości około 80 centymetrów.
Umieść stalowe kulki w probówkach, upewniając się, że początkowa łączna waga probówek, haczyka i zapięcia na pętelkę wynosi 150 gramów. Przygotuj probówki o różnej masie całkowitej w odstępach co 10 gramów, przy czym maksymalna waga wynosi 350 gramów. Teraz rękami w rękawiczkach przytrzymaj szczura.
Owiń zapięcie na rzep rurki z tyłu szczura, około jednego centymetra od linii środkowej. Zmieniaj rurkę z niższej na wyższą wagę, aż szczur nie będzie w stanie ustać po szturchnięciu lub eksperymentator odejdzie. Zmniejsz wagę o 10 gramów, aby szczur mógł stać.
Ta waga reprezentuje maksymalną nośność szczura. Aby przygotować obciążenie, najpierw użyj elastycznej taśmy terapeutycznej o długości od jednego do 1,5 metra, aby zabezpieczyć przedmioty mocujące. W przypadku gliny dostosuj wagę probówek, aby zmniejszyć kołysanie ładunku.
Po zważeniu probówek i przedmiotów mocujących dodaj odpowiednią ilość gliny do probówek, aby dostosować je do docelowej wagi. Teraz użyj szklanego pręta do mieszania, aby równomiernie rozprowadzić glinę w probówkach. Glina skoncentrowana na jednym końcu probówki może powodować jej łatwe odklejanie się podczas treningu.
Dostosuj całkowitą wagę regulowanych probówek i gliny na 50% maksymalnej nośności szczura. Aby ustalić indukowaną steroidami martwicę kości głowy kości udowej lub model SONFH, użyj szczura albinosa. Dootrzewnowo wstrzykiwać lipopolisacharyd w linię środkową brzucha szczura co 24 godziny.
Po ostatnim wstrzyknięciu lipopolisacharydu należy wstrzykiwać metyloprednizolon do naprzemiennego jednostronnego mięśnia pośladkowego co 24 godziny po regularnym karmieniu. Następnie zaznacz linię środkową grzbietu szczura na wysokości od jednego do dwóch centymetrów po obu stronach jako punkt odniesienia dla obciążenia. Upewnij się, że znaki są odpowiednio umieszczone, aby szczur nie przewracał się ani nie utrudniał ruchów podczas treningu na bieżni.
Teraz, z pomocą innego badacza, przytrzymaj szczura rękami w rękawiczkach. Umieść jedną rękę pod pachą szczura, aby zabezpieczyć przednią kończynę i szczękę. Następnie drugą ręką zabezpiecz tylne kończyny i ogon.
Przyklej elastyczną taśmę terapeutyczną do probówki bez wywierania napięcia, aby zabezpieczyć ładunek na grzbiecie szczura. Poproś drugiego badacza, aby przymocował probówkę do grzbietu szczura równolegle do kręgosłupa szczura. Aby zminimalizować cierpienie szczura, wykonuj fiksację bez stosowania napięcia.
Przyklej probówkę o dostosowanej wadze do elastycznej taśmy terapeutycznej. Następnie owiń probówkę wokół ciała szczura za pomocą techniki bez naprężeń. Umieść szczura na otwartej przestrzeni lub w pojedynczej klatce i monitoruj jego oddech i kierunek.
Natychmiast wypuść szczura, jeśli oddycha szybko lub otwiera pysk. Idealne unieruchomienie powinno pozwolić szczurowi na swobodne poruszanie się i wykonywanie czynności, takich jak picie, podnoszenie kończyn przednich i karmienie. Zwolnij i ponownie unieruchomij po 20 minutach, jeśli unieruchomienie jest niezadowalające.
Następnie włącz bieżnię i ustaw prędkość na jeden metr na minutę z nachyleniem zerowym stopni. Delikatnie przenieś szczura na bieżnię i rozpocznij odliczanie. Jeśli szczur nie może ukończyć 30-minutowego treningu, umieść go w klatce na 10-minutowy odpoczynek bez usuwania fiksacji.
Po treningu posprzątaj kał i mocz pozostawiony przez szczury i spryskaj alkoholem, aby wyeliminować zapach zwierząt. Obchodzij się ze zwierzętami tak delikatnie, jak to możliwe, aby zapobiec wokalizacji zwierząt i powodowaniu traumatycznego stresu u innych szczurów. Natychmiast uwolnij szczura z fiksacji po zakończeniu treningu.
Przegląd
Niniejszy protokół opisuje opracowanie szczurzego modelu treningu obciążeniowego, zaprojektowanego specjalnie do badania indukowanej steroidami osteonekrozy głowy kości udowej. Model ten ma na celu ułatwienie interwencji polegających na obciążaniu kończyn, co jest kluczowe dla zrozumienia wpływu ćwiczeń na ten stan chorobowy.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Neuronauka
- Biologia
- Ortopedia
Wstęp
- Osteonekroza głowy kości udowej jest schorzeniem, na które mogą wpływać czynności obciążające.
- Większość istniejących modeli nie uwzględnia ćwiczeń z obciążeniem, co ogranicza ich przydatność.
- Zrozumienie zależności między obciążeniem a postępem osteonekrozy jest niezbędne do opracowania skutecznych interwencji.
- Wyzwanie polega na ograniczeniu ruchu szczura przy jednoczesnym umożliwieniu wykonywania ćwiczeń z obciążeniem.
Cel badania
- Stworzenie modelu szczura umożliwiającego interwencje z obciążeniem kończyn.
- Zbadanie wpływu ćwiczeń z obciążeniem na progresję martwicy kostnej.
- Zapewnienie kosztowo efektywnej i prostej metody dla przyszłych badań.
Zastosowane metody
- Szczury umieszcza się w nieprzezroczystych klatkach, aby zminimalizować rozproszenia wizualne.
- Podejmuje się starania, aby odseparować szczury w modelu od szczurów niebędących w modelu.
- Wprowadza się trening adaptacyjny, aby przygotować szczury do ćwiczeń z obciążeniem.
- Monitorowanie ruchu i zachowania szczurów podczas fazy treningowej.
Główne wyniki
- Model ten umożliwia pomyślne przeprowadzanie interwencji obciążeniowych.
- Wstępne obserwacje wskazują na potencjalne korelacje między ćwiczeniami a progresją martwicy kostnej.
- Konieczne są dalsze badania w celu ilościowego określenia wpływu obciążania na ten stan chorobowy.
- Podejście to uznano za wykonalne w przyszłych zastosowaniach badawczych.
Wnioski
- Opracowany model szczurzy stanowi wartościowe narzędzie do badania martwicy aseptycznej kości.
- Ćwiczenia obciążeniowe mogą odgrywać istotną rolę w progresji tego schorzenia.
- Niniejszy protokół może pomóc badaczom w eksploracji interwencji terapeutycznych.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Modelowanie steroidowej martwicy głowy kości udowej u szczurów w warunkach obciążenia bez napięcia wypełnia istotną lukę w translacyjnych badaniach nad chorobami kości. Podejście to umożliwia dokładniejszą symulację biomechanicznego stresu występującego u ludzi, co zwiększa pewność predykcyjną w zakresie wczesnej walidacji punktów uchwytowych oraz redukcji ryzyka mechanistycznego w procesie odkrywania leków stosowanych w schorzeniach kostno-stawowych. Znaczenie tego modelu rozciąga się od biologii odkrywczej po ocenę przedkliniczną, dostarczając informacji niezbędnych do podejmowania decyzji portfelowych skorygowanych o ryzyko w ramach programów terapeutycznych ukierunkowanych na kości i stawy.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biopharmaceutycznym
Wczesne etapy odkrywania i walidacja celu
- Umożliwia badanie biomechanicznego wpływu na progresję osteonekrozy pod wpływem ekspozycji na steroidy.
- Wspiera funkcjonalną walidację celu poprzez odtworzenie obciążeń mechanicznych zbliżonych do ludzkich w modelu gryzoni.
- Ułatwia ograniczanie ryzyka mechanistycznego poprzez wyizolowanie wpływu obciążeń mechanicznych na początek i nasilenie choroby.
Przesiew i opracowanie analizy
- Zapewnia zwalidowany system in vivo do oceny potencjalnych interwencji ukierunkowanych na patologię kości wywołaną steroidami.
- Standaryzuje parametry obciążenia w celu zapewnienia powtarzalności i ilościowej oceny progresji choroby.
- Umożliwia wiarygodne porównanie skuteczności związków w warunkach fizjologicznie istotnego obciążenia mechanicznego.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Usprawnia dopasowanie przedklinicznych modeli chorób do ludzkich warunków biomechanicznych, zwiększając istotność translacyjną.
- Zapewnia ciągłość od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną poprzez utrzymywanie stresorów istotnych dla przebiegu choroby.
- Poprawia wartość prognostyczną w zakresie skuteczności terapeutycznej w warunkach zbliżonych do klinicznych.
Integracja potoku i przepływu pracy
Model ten wpisuje się w kontinuum od odkrycia do badań przedklinicznych, zapewniając platformę do testowania hipotez, badań mechanistycznych oraz oceny kandydatów w kontrolowanych warunkach obciążenia kończyn.
- Biologia odkrywcza: Umożliwia badania oparte na hipotezach dotyczących interakcji między sterydami a stresem mechanicznym w martwicy kości.
- Przesiewy: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych wyników do przesiewu związków w kontekście istotnym dla danej choroby.
- Analityka: Wspiera pomiar punktów końcowych progresji oraz statystyczne porównanie grup interwencyjnych.
- Badania translacyjne: Niweluje lukę między modelami gryzoni a ludzkimi chorobami poprzez symulowanie klinicznie istotnych obciążeń biomechanicznych.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy platformę wielokrotnego użytku dla różnorodnych inicjatyw badawczych w zakresie mechanobiologii i chorób kości.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną i zmniejsza niejednoznaczność mechanistyczną w modelowaniu chorób kości.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje procedury w celu zapewnienia powtarzalności i skalowalności badań.
- Wartość strategiczna: Umożliwia podejmowanie decyzji o kontynuacji lub przerwaniu badań (go/no-go) oraz redukuje biologiczne ryzyko na późnych etapach w portfelach projektów dotyczących układu kostno-stawowego.
- Wpływ na portfolio: Umożliwia priorytetyzację kandydatów ukierunkowanych na patologię kości indukowaną steroidami z uwzględnieniem korekty ryzyka.
Wskazówki dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obchodzeniu się z gryzoniami, modelowaniu biomechanicznym oraz protokołach indukowania chorób.
- Wymaga dostępu do specjalistycznego sprzętu do unieruchamiania z odciążeniem oraz treningu na bieżni.
- Wymaga standaryzacji procedur kalibracji masy oraz monitorowania zwierząt pomiędzy zespołami.
- Może wymagać adaptacji dla innych gatunków lub modeli chorób w celu zapewnienia wierności translacyjnej.
- Ograniczenia praktyczne obejmują kwestie dobrostanu zwierząt oraz konieczność precyzyjnej regulacji obciążenia.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące biofarmacji
Chapters in this video
0:00
Introduction
0:48
Adaptation Training and Measurement of Weight‐Bearing Capacity of Albino Rats for Studying Femoral Head Necrosis Progression
3:14
Tension‐Free Weight‐Bearing Immobilization in Steroid‐Induced Osteonecrosis of the Femoral Head Albino Rat Models
