著者は、編集校閲者として 2 つの匿名のレビューを確認したいと思います。彼らの提案や批判が有効、多くは高く評価され、元の原稿を大幅に改善します。

本プロトコルは、人間研究の北カロライナ州立大学の倫理指針を遵守します。
1. マシンの準備
注: 次のプロトコル広範に適用できる任意の全身 DXA と BMD の臨床スキャナー。
<ol><li>品質管理を確保するため、個人をスキャンする前に 1 日 1 回の校正を実行します。校正のプロンプトが表示されたらシステムのソフトウェアの起動時、BMD スキャナーの正しい読みをように知られている密度の腰椎ファントムをスキャンします。</li>
	<li>利用されているスキャナーがソフトウェアの品質管理機能を持たない場合は、正しく測定するため背骨幻の記録と腰椎の結果を比較します。 注記: 背骨ファントムをスキャン テーブルの中心に配置して腰椎は品質管理のため選択する必要があります。</li>
	<li>追加のテストを実行します (e.g。、放射線均一性) 必要に応じて。全体のスキャン面がスキャナーによって検出されていることを確認するすべての 10 スキャン最大放射線均一性を実行します。</li>
	<li>スキャナーが使用されている場合は、放射線透過均一品質管理メニューのテスト、スキャナーはスキャン表面全体を読み取ることができ全身スキャンを選択はありません。 注: 常にセンター試験表以下の品質管理と試験を実行する前に。</li>
</ol>2. 試験を実行します。
<ol><li>患者のプロファイルを作成します。<ol>
<li>親権のチェーンを維持してスキャンは、個々 が残っていると正しく関連付けられていることを確認するスキャン新しい個々 の患者の新しいプロファイルを作成します。スキャンされている個人が識別される場合は、2.1.2 のステップへ進みます。個人を識別できない場合は、最も正確なデータベース参照を採用するスキャンの前に生物学的プロファイルを確立します。</li>
		<li>不明な場合、推定身長を含む患者のプロファイルに人口統計学的情報を入力します。調査中の遺跡の最も適切な方程式を選択することを確認します。</li>
		<li>スキャンの種類を選択します。手順 2.2、背骨の腰椎前後 (ap 通信) を選択します。2.3 ステップの選択左または右股関節をスキャンします。</li>
	</ol>
</li>
	<li>AP 腰椎スキャン 注: 1 ~ 4 腰椎 (L) が必要です。<ol>
<li>選択を実行試験 | 患者を選択 |スキャンの種類を選択 |AP 腰椎 |次。少なくとも L1 L4 の連結されたセグメントとして同じサイズ開いたコンテナーを選択します。 注: この研究で使用される 1 つは 48.26 L X 26.85W X 8.89 D cm (19 で。L X 10.57。W X 3.5 で。D)。</li>
		<li>軟部組織のプロキシとして、米と容器の底を入力します。 注: どんなご飯は軟部組織のプロキシとして動作できます。</li>
		<li>精米約 0.7 cm (0.28 インチ)図 1 aのように、各椎体の間の解剖学的位置 (棘突起べき方向下方) に L1 L4 を場所。優れたと下関節事実が多関節、椎体が互いに接触していないことを確認します。</li>
		<li>スキャン テーブルをセンターし場所 l1 コンテナーはテーブル スキャンの上部 (頭部) に向いて、L4 は交差する十字に優れた 1 センチメートルが配置されます。垂直レーザー ラインは、すべて 4 椎体 (図 1 b) の脊椎動物の体を二等分する必要があります。</li>
		<li>ご飯と露出した骨をカバーしてください。</li>
		<li>スタートをスキャンを選択します。</li>
		<li>正しくスキャンした場合は解析 (ステップ 3.1) に進みます (図 2)。すべての椎骨がキャプチャされている場合は、スキャンを繰り返します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>左または右のヒップのスキャン 注: 図 3は左股関節検査から右股関節の試験を実行する場合ミラーは、位置決めです。<ol>
<li>実行試験を選択 | 選択患者 |スキャンの種類を選択 |左股関節 (または右股関節) |次。スキャンされている大腿骨の関節 os coxa と少なくとも同じサイズ開いたコンテナーを選択します。 注: この研究で使用される 1 つは 88.5 L X 41.5W X 13.9 D (34.85 の cm でL X 16.35。W X 5.47。D)。</li>
		<li>米 (水稲の任意の種類は、軟部組織のプロキシとして動作します) と容器の底を入力します。</li>
		<li>恥骨の内側向きに横に直面している寛骨臼と閉鎖孔と os coxa を配置します。寛骨臼 (図 3 a) と関節をそれのように、大腿骨頭の下に坐骨結節を置きます。 注: は、BMD の見積もりを膨らませる、大腿骨の首の下を横方向に拡張する場合、最も重要な坐骨結節の位置です。</li>
		<li>大腿骨寛骨臼で大腿骨頭と大転子と大腿骨頭行のスキャン テーブルに平行した場所 (すなわち。、同じ平面で)。大腿骨骨幹部は内側に回転し (図 3 b) 内側顆よりわずかに高い遠位の下顎頭の回転内側にことを確認します。</li>
		<li>スキャン テーブルを中心し、レーザー照準が指向、大腿骨転子部の真上は大腿骨骨幹部 (の上半分を二等分された垂直線、中心までスキャン アームとテーブルの位置を移動3 a を図)。位置が決まった後は、遺跡を移動しないでください。表により適切な解剖学的位置に骨が残っていることに移動します。</li>
		<li>ご飯と大腿骨-寛骨臼関節の残り表示部分をカバーしてください。</li>
		<li>スタートをスキャンを選択します。</li>
		<li>適切にスキャンされた場合は 3.2 の手順で分析に進みます (図 4)。 注: スキャン大腿骨近位部の正中線が 1 つの平面になるよう関節のアライメントをキャプチャする必要があります。正中線にすぐ大転子下骨頭の中心からうそをつく必要があります。</li>
	</ol>
</li>
</ol>3. 分析試験
<ol><li>AP 腰椎スキャンを分析します。<ol>
<li>次のスキャン終了試験プロンプト] ボックスが表示されます。スキャンを分析を選択します。 注: ソフトウェアは、個々 の要素と図 5に示すように、適切にスキャンしたときの総 BMD 評価する自分たちの地域に各椎骨が分離されます。</li>
		<li>スキャン解析] ウィンドウで、結果を選択します。椎骨のマイナーな調整を正しく区切られていないまたは直接再スキャン脊椎の位置を変更場合は、椎体のラインを選択します。</li>
		<li>年齢をマッチさせた両方を得るし、人口骨参照対策を具体的に計算z -スコア スキャン幼骨を実行するとき。</li>
		<li>基準人口を基準にして個々 の可視化結果グラフを収集します。 注:図 6を示していますスキャン結果 AP 腰椎の 31 歳の女性。</li>
	</ol>
</li>
	<li>ヒップのスキャンを分析します。<ol>
<li>次のスキャン終了試験プロンプト] ボックスが表示されます。スキャンを分析を選択します。 注: ソフトウェアが自動的にキャプチャ大腿骨頸部、病棟の三角形、図 7で示すように、大転子周辺正常にスキャンされた場合。</li>
		<li>追加または大腿骨頸部・転子部地域をときわずかな位置異常によるソフトウェアによってまったく読んでいない含まれていないエリアを削除するマップ ボーンツールを選択します。首ツールを選択して、正中線の位置を変更してスキャンで直接正中線調整を行います。</li>
		<li>配置およびこれらの小さな調整は、図 7に示すように適切なアライメントを許可していない場合を再スキャンします。</li>
		<li>スキャン解析] ウィンドウで、結果を選択します。大人のための大腿骨頚部、転子部領域、およびソフトウェアの転子間領域の参照データと比較しています。</li>
		<li>稚魚を評価するときは、加齢による人口推移の適切な参照と結果を比較します。</li>
		<li>Tを使用して-それは特異的病理学の条件を評価するために最も適切な大人のためのスコアします。 注:図 8理想的なスキャンの結果を示します左股関節分析 31 歳の女性。</li>
	</ol>
</li>
</ol>

著者は競合する金銭的な利益を宣言しません。

本稿で示された結果は、法医学のコンテキストで BMD の測定基準の適用の説明されます。図 6 図 8に示すように臨床骨密度のスキャンのための生きている個人のスキャン位置が骨格のままに再現され、適切な位置を確保するため注意が必要があります。これは、大腿骨の適切な角度が必要な大腿骨頸部の正中線を識別して BMD の過大評価は腸骨粗面が正しく配置されていない場合内側 acetabulo 大腿関節に発生することが股関節の検査のため特に重要.事例 1で説明した成人男性の骨密度指標は可能な病理学的条件に関する追加情報をケース ワーカーを提供できます。骨密度の測定、なし縦骨折は骨不全と一致してだったかもしれない。これはまた、BMD 評価できる有利な x 線で破壊可能な病因を付けを示しています。
事例 2と3は、BMD 測定値がサポートされている一般的に使用される方法深刻な栄養失調の確立に不可欠なインスタンスを提供します。致命的な飢餓の少年の場合、特にとき遺骨が分解31,37,38の高度な段階で回収を起訴することが難しかった。致命的な不足が疑われる場合、プロトコルをスキャン DXA の付加は調査結果のさらのサポートを提供できます。両方の少年のケース スタディでは、DXA スキャンされたこれらの個人の生きている子どもとを比較する標準的な方法関連して適用され。実際に、両方の場合、DXA 結果だった致命的な飢餓やネグレクトの法医学においてその有用性を示す標準的な方法の調査結果と一致。全体的に、ここで説明した 3 つのケースは、いずれかまたはそれぞれのケースについて一定の推論を除外する DXA による強化も。しかし、法医学のコンテキストでこのメソッドを適用する必要があるときに制限があります。たとえば、研究では、骨量と骨地区青少年との関係は成長段階12,92によって異なりますを示しています。適切な方法論と規範的データが使用されていることを確保する (すなわち。、規範的データの年齢をマッチさせた) が不可欠です。とき幼児を評価し、医師の評価25,33肢セグメントの測定などの他の方法論との比較が含まれます。
このメソッドの主な制限の 1 つは (すなわち、骨格構成の死の後に続成変化) の化石の考察です。これは骨格要素の生存の推定に関連しています。一般的に、生命の間に高い BMD 値を持つ骨格要素は7、27, より容易に保持されますが、これは骨塩量がされている可能性を除外しない時間をかけて変更します。したがって、BMD は生存の一般的なレベルを評価するために雇われた bioarchaeologically をすることができます、生活 BMD で死としてない解釈する必要があります。これは、BMC が生命の間に骨の正確な反射をなる鉱物交換または異化作用が発生して55まま熱水、変更されている場合ためにです。たとえば、ロスとフアレス85は致命的な飢餓が原因であるかもしれない子殺しを疑われたケースを提示します。ただし、従来の方法は残物の壊スパディスカバリー85前に小屋の下に約 4 年間の遺跡が埋まっているとタフォノミーの大規模な変更を提案されたので選ばれました。したがって、前述のように、タフォノミーの変質とされていない死で幼児の骨密度を正確に反映。最後に、このメソッドでは、栄養不良や代謝性骨疾患の他の指標のサポートを提供, しかし、ままの状態は、白骨化した遺体で DXA 結果を解釈する前に評価されるべき。

法医学的な人類学的分析の目的は、複数のユニットとバリエーションで複雑な組織として骨の医師の理解に依存します。骨は、コラーゲンと炭酸アパタイト1,2,3,4のマトリックスに整理有機と無機の両方のコンポーネントの階層、複合組織です。無機成分や骨は、有機性部分1,2,5の剛性とフレームワークを提供するためにナノ結晶構造に構成されています。鉱物の面重量骨の約 65% を構成する、' 質量は両方の遺伝・環境要因の1,の2,4、の6を受けます。骨は、三次元空間を占めている、骨密度 (BMD) として測定することができますか、固まりそして容積の機能は7を占領します。骨の密度成人8,9,10、11,12に生れから年齢とともに変化し、として臨床現場で広く使用されています、インジケーターの骨粗鬆症と骨折についてのリスク4,13,14,15,16,17,18。二重エネルギー x 線吸収法 (DXA) は、腰椎と股関節領域11,13,19 で実行するスキャンの特に、1987 年に導入以来の骨の健康評価のための広範なツールをされています。.BMD1319,20,21,22,23,の変化を調査するとき、DXA スキャンの検証をゴールド スタンダードとして示されています。その後、世界保健機関 (WHO) t zなど規範的基準を作成して-これらの地域の容積を簡単に取り込む11 は、少年と成人腰椎 (L1 L4) と腰の定義をスコア ,13,19,24。
法医学的ケースワークの法医人類学に益々 頼るよりさまざまな状況で白骨化した遺体を評価する手法の検討を奨励しています。致命的な飢餓や稚魚25,26, 代謝性骨疾患の同定で無視を伴うケースでは骨の質の指標として骨密度を評価する DXA スキャンのアプリケーションは、これらの潜在的な技術の中で、タフォノミー研究7,27の骨格要素の生存を推定します。
2015 米国保健社会福祉省の子供の虐待レポートで報告された児童虐待事件の 75.3% は何らかの致命的な不足から生じる 1,670 ~ 死者と怠慢と 49 の州28の怠慢だった無視の最も少年被害者が外部の身体的虐待の兆候に失敗するが、繁栄する失敗はすべてケース29,30に見られます。成長障害は、成長と発展をサポートする不十分な栄養摂取量として定義されます。これらはある怠慢栄養剥奪25,31から生じるさまざまな要因を持つことができます (ロスとアベル32より包括的なレビューを参照してください)。子供や幼児の死の結果意図的な飢餓が多く稀虐待25,33,34の最も極端な形として考慮され。これらの栄養欠乏は、骨の成長に大きな影響を持つ栄養失調35の即座の結果として子どもの成長を特に縦。骨格成長と鉱化作用は主にビタミン D とカルシウムに依存し、その補充を増加骨密度25,35,36にリンクされています。
識別または完成剖検31,37,38と方法に特別な配慮を採用も次を使用する必要がありますこれらのケースを起訴する非常に難しいです。したがって、致命的な飢餓や栄養失調を疑いがある場合、分解26の高度な状態のままを伴うケースでは特に学際的なアプローチが必要です。白骨化した遺体が関与している骨密度測定、歯科開発、スカル、および長骨の長さ26のパルス basilarisの測定などその他の骨格の指標と組み合わせて有用なツールです。幼児や青少年のため上記骨格の指標を使用せず、低 BMD は固有の代謝性疾患、栄養不良、または過程の結果であるかどうかを識別できないでしょう。もう一つの懸念は、体サイズ (身長と体重) 幼児や少年の遺骨の推定です。子供の骨の成長はサイズおよび年齢依存12最も規範的データ セットは比較のために身長や体重についての情報を必要があります。評価されて残るは識別された、推定方法を採用する必要があります。データは、1 つは、規範的な DXA 未満の幼児のみ一致した年齢です。1 歳以上の少年、エリマキシギ39またはデンバー成長研究のサンプルを含む基になる遺骨で体の大きさを推定年齢 1-1739,40は40が勧められています。年齢や体のサイズを推定、信頼区間が異なります、(CDC) 疾病対策センターに平均の比較生産成長曲線41が推定ボディサイズに対する信頼区間と同様に、レポートに含まする必要があります。ほとんどの場合、祖先とセックスに関する情報を特定できないこと祖先とセックスが骨密度に大きく影響する知られている青少年のため特に重要である思春期前の少年の骨格遺跡から注意することが重要です。大人。これらの状況で DXA 法を適用できない場合があります。識別された場合は、分析の前に、祖先・性別・体の大きさに関する生体情報を入手してください。
小児科での骨密度測定される最も広く利用可能な技術44DXA 規範的データ42,43の開発となりました。栄養失調の子供では、健常児よりも有意に低いレベルを BMD に表示し、無機栄養不良45の重症度と相関。腰椎や腰の DXA スキャンは、アメリカの大学放射線46によると少年を評価する最も適切な分野です。再現性は、脊椎、全体ヒップ成長期47を通して子供たちの全身に示されています。骨は成長の間に代謝の変化に敏感とヒップ全体評価25,47,よりもより精密であることがわかった主にで構成されるただし、腰椎は最寄り48. DXA を用いたスキャンは小児の評価では一般的です。しかし、DXA は二次元、それが真のボリュームをキャプチャしません、骨エリア13に基づく骨を生成します。子供たちは、これは体の重要な違いと骨サイズ内および子供12の年齢間。利用可能な最も規範的データは、DXA 測定との比較が適切な基準人口を選択する注意する必要があります (Binkovitz と Henwood13の一般的に使用される DXA 標準データベースの一覧を参照してください)。
次のスキャンでは、 z-スコアは年齢をマッチさせた、人口の特定の参照サンプルを使用して計算されます。Z-スコアはtから稚魚に適しています-スコア比較若いアダルト サンプル12測定骨密度。Z-1:58 の間のスコアを示し-2 以下スコア年齢49低 BMD を示します通常骨年齢の。T- とzの範囲は、1:58-スコアは平均から 2 標準偏差を表します。はっきりと、BMD 測定スコアが基準人口平均の上下 2 つの標準偏差内にある場合は、臨床的に正常考慮されます。
法医学人類学者の形態学的変化への依存は、多くのソースから来ています。1 つは、骨代謝疾患50を含む病気プロセスに起因する骨格の変化が。白骨化した遺体で特定疾患を識別する能力は 2 倍の利点: 1) 生物学的に情報を追加するそれをより堅牢にするプロファイルし、病理学的または与えた外傷の結果骨折 2) 識別する場合。様々 な骨代謝疾患51,52,53, が、現代的なままの骨密度対策に最も関連する骨粗しょう症です。骨粗鬆症は、骨の損失率は皮質骨骨密度53,,5455純損失で損失の率よりも大きいときに開発しています。海綿骨の損失のコンテンツ (例えば、os coxa) 海綿骨より4,55を持っている骨の特に破壊のリスク増加と相関しています。
DXA56,57,58,59と60他の方法を用いた考古学的群集で白骨化した遺体で骨粗鬆症と骨密度に関する数多くの研究が行われています。,61,62ただし、考古学的な文脈から成人の骨格で骨粗しょう症を査定した場合実務を無視, 骨粗鬆症の臨床的に診断が若い参照サンプル個人と同時期の平均値を必要とする。55,63,64を評価されています。これは法医人類学の文脈で問題ではないので個人が年齢とセックス - 股関節と腰椎、開発標準試料と現代人口に一致が続成作用によって骨密度の変更を考慮すべき法医学のままです。しかし、タフォノミーは考古学的なサンプルから正当な骨密度測定を取得する能力に影響を与える可能性が高い要因です。遺骨が埋葬数ヶ月を超えて潜在的な死後間隔条件から回復同様、法医学のコンテキストでの考察です。法医学の関心のこのような状況で見つかった遺跡から得られた任意の BMD スコアの十分な疑いを引き上げることができます。
骨粗鬆症では、 tを使用して評価されて臨床的に-個人の DXA65,66,67 を使用して若い大人参照サンプルを基準にして股関節や腰部の脊椎骨密度対策から派生した BMD 測定のスコア ,68。この標準試料は、スケルトンで骨粗しょう症の発生を識別するため使用できます。法医学のコンテキストでこれが役に立つ 2 つの理由: 高齢者と骨粗鬆症個人69と増加の骨の脆弱性からのもの 2) として可能な個人的な虐待を与えたトラウマに関連する 1) 骨折の区別識別機能50。
骨密度は、長い活動と動物70,71の栄養を反映する指標を考えられています。最近では、骨密度、骨の組み込みプロパティとして影響タフォノミー プロセス7その生存性が指摘されています。 分解の結果は骨格要素 (すなわち骨格の離散、解剖学的に完全な単位) の差分の生存、生存、または骨強度7,の予測因子として骨密度を使用ことができます。70,71,72,73,74,75これは法医学のコンテキストで重要として考古学と古生物学的環境十分にこの実務者の能力に影響を与えるという点で、生物学的プロファイル (または年齢、性別、身長、および祖先) を推定する方法を採用。特定の骨格要素だけが表示されます。
かさ密度 (骨密度測定に含まれる気孔スペース) タフォノミー プロセス7その感受性に影響を及ぼす骨の多孔性の構造に正確に検討し、このような状況で適切な測定であります。骨密度を評価するための多くのメソッドは、単一ビームの光子密度測定27,75, コンピューター断層撮影76,77,78, photodensitometry72 を含む採用されています。、79, と DXA80,,8182。DXA スキャンは分析中に、それは比較的高価、全身スキャンを実行することができます、および個々 の骨格要素を別々 に評価することができます他の方法が望ましいか一緒に可能性があります。骨密度を使用してスキャン前に、と後タフォノミー研究別のタフォノミーの要因と環境の82から生じる骨の生存に有益な情報を提供します。
このペーパーは、白骨化した遺体の DXA スキャンを取得するためのプロトコルを説明します。手法では一般的な臨床位置個人の腰椎を実行するとき、ヒップがスキャンします。これにより適切な規範的基準との遺骨を比較する実務家です。概説されたプロトコルは、後述の制限で少年と成人の両方のままに適用されます。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="869">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">QDR Discovery 4500W system</td>
			<td style="width:71px;">Hologic</td>
			<td style="width:119px;">Discovery W</td>
			<td style="width:463px;">All inclusive DXA whole body scanner that includes APEX software for visualization and analysis of scans. Incorporates FRAX reference data developed by WHO to provide both t- and z- scores.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">APEX 3.2</td>
			<td style="width:71px;">Hologic</td>
			<td style="width:119px;">APEX</td>
			<td>Software used by the DXA PC connected to the bone desitometer (QDR Discovery 4500W system) to acquire the BMD data and analyze results.</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

scanning skeletal remains for bone mineral density in forensic contexts

本稿の目的は、裁判化学関連の遺骨で骨の質の評価を支援するため、有望な新しい手法を導入することです。骨密度は骨の栄養状態の青少年と大人の骨格残物の重要なコンポーネントと骨の質についての情報を提供できます。大人のままの病理学の条件または骨不全が発生したときに情報を提供できます。少年、一般に識別することは困難である致命的な飢餓や、ネグレクトのケースを解明する有用な指標を提供します。このペーパーでは、解剖学的オリエンテーションと二重エネルギー x 線吸収法 (DXA) を介したスキャンの白骨化した遺体の分析のためのプロトコルを提供します。3 つのケーススタディは、DXA スキャンが法医学の開業医に有益にすることができますを説明するために掲載されています。最初の事例個人重量で観測された縦骨折軸受骨を示し DXA 骨不全を評価するために使用します。骨密度は通常現在の破壊パターン別の病因を示唆していることが判明します。2 番目の事例は、慢性的な栄養失調の疑いを調査する DXA を採用しました。骨密度の結果は、長骨の長さからの結果と一致して少年が慢性的な栄養失調に苦しんでいた。最後の事例は、14 ヵ月の乳児で致命的な不足が疑われる致命的な飢餓の剖検所見をサポートする例を示します。DXA スキャンは、年齢の低い骨密度を示したし、幼児健康の伝統的な評価によって実証されます。ただしを扱うとき遺骨タフォノミー変化はこのメソッドを適用する前に考慮する必要があります。

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法医学の文脈で遺骨をスキャンして骨ミネラル密度を測定する |医学 |ビデオ

Scanning Skeletal Remains for Bone Mineral Density in Forensic Contexts

骨密度 (BMD) 理解栄養摂取量の重要な要因であります。人骨、少年と大人、特に致命的な飢餓とネグレクトのケースの両方の生活の質を評価するために有用な指標です。このペーパーは、捜査目的のため人骨をスキャンするためのガイドラインを提供します。

法医学のコンテキストで骨密度のスキャンの遺骨

The purpose of this paper is to introduce a promising, novel method to aid in the assessment of bone quality in forensically relevant skeletal remains. ...

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Nanyang Technological University

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17.4K ビュー.  North Carolina State University. 骨密度 (BMD) 理解栄養摂取量の重要な要因であります。人骨、少年と大人、特に致命的な飢餓とネグレクトのケースの両方の生活の質を評価するために有用な指標です。このペーパーは、捜査目的のため人骨をスキャンするためのガイドラインを提供します。

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Skeletal Muscle Gender Dimorphism from Proteomics

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably adaptable to environmental factors1 such as hypertrophy by resistance exercise and atrophy by disuse. It thereby exhibits remodeling and adaptations to stressors (heat, ischemia, heavy metals, etc.)2,3. Damage can occur to muscle by a muscle exerting force while lengthening, the so-called eccentric contraction4. The contractile proteins can be damaged in such exertions and need to be repaired, degraded and/or resynthesized; these functions are not part of the contractile proteins, but of other much less abundant proteins in the cell. To determine what subset of proteins is involved in the amelioration of this type of damage, a global proteome must be established prior to exercise5 and then followed subsequent to the exercise to determine the differential protein expression and thereby highlight candidate proteins in the adaptations to damage and its repair. Furthermore, most studies of skeletal muscle have been conducted on the male of the species and hence may not be representative of female muscle. 
In this article we present a method for extracting proteins reproducibly from male and female muscles, and separating them by two-dimensional gel electrophoresis followed by high resolution digital imaging6. This provides a protocol for spots (and subsequently identified proteins) that show a statistically significant (p &lt; 0.05) two-fold increase or decrease, appear or disappear from the control state. These are then excised, digested with trypsin and separated by high-pressure liquid chromatography coupled to a mass spectrometer (LC/MS) for protein identification (LC/MS/MS)5. This methodology (Figure 1) can be used on many tissues with little to no modification (liver, brain, heart etc.).

A straight-forward set of methods to isolate and determine the identity of the most abundant proteins expressed in skeletal muscle. About 800 spots are discerned on a two-dimensional gel from 10 mg muscle; this allows for the determination of gender-specific protein expression. These methods will give equivalent results in most tissues.

プロテオミクスから骨格筋の性別二型

Gross contraction in skeletal muscle is primarily determined by a relatively small number of contractile proteins, however this tissue is also remarkably ...

医学

Models of Bone Metastasis

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible for significant morbidity and mortality1. Thus, there is a significant need to understand the molecular mechanisms controlling the establishment, growth and activity of tumors in bone. Several in vivo models have been established to study these events and each has specific benefits and limitations. The most commonly used model utilizes intracardiac inoculation of tumor cells directly into the arterial blood supply of athymic (nude) BalbC mice. This procedure can be applied to many different tumor types (including PC-3 prostate cancer, lung carcinoma, and mouse mammary fat pad tumors); however, in this manuscript we will focus on the breast cancer model, MDA-MB-231. In this model we utilize a highly bone-selective clone, originally derived in Dr. Mundy's group in San Antonio2, that has since been transfected for GFP expression and re-cloned by our group3. This clone is a bone metastatic variant with a high rate of osteotropism and very little metastasis to lung, liver, or adrenal glands. While intracardiac injections are most commonly used for studies of bone metastasis2, in certain instances intratibial4 or mammary fat pad injections are more appropriate. Intracardiac injections are typically performed when using human tumor cells with the goal of monitoring later stages of metastasis, specifically the ability of cancer cells to arrest in bone, survive, proliferate, and establish tumors that develop into cancer-induced bone disease. Intratibial injections are performed if focusing on the relationship of cancer cells and bone after a tumor has metastasized to bone, which correlates roughly to established metastatic bone disease. Neither of these models recapitulates early steps in the metastatic process prior to embolism and entry of tumor cells into the circulation. If monitoring primary tumor growth or metastasis from the primary site to bone, then mammary fat pad inoculations are usually preferred; however, very few tumor cell lines will consistently metastasize to bone from the primary site, with 4T1 bone-preferential clones, a mouse mammary carcinoma, being the exception 5,6.
This manuscript details inoculation procedures and highlights key steps in post inoculation analyses. Specifically, it includes cell culture, tumor cell inoculation procedures for intracardiac and intratibial inoculations, as well as brief information regarding weekly monitoring by x-ray, fluorescence and histomorphometric analyses.

Animal models are frequently utilized to study cancer metastasis to bone. In this protocol we will describe two common methods of tumor inoculation for bone metastasis studies and briefly describe some of the analyses utilized to monitor and quantify these models.

骨転移モデル

Bone metastases are a common occurrence in several malignancies, including breast, prostate, and lung. Once established in bone, tumors are responsible ...

Photothrombotic Ischemia: A Minimally Invasive and Reproducible Photochemical Cortical Lesion Model for Mouse Stroke Studies

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected light-sensitive dye. Following illumination, the dye is activated and produces singlet oxygen that damages components of endothelial cell membranes, with subsequent platelet aggregation and thrombi formation, which eventually determines the interruption of local blood flow. This approach, initially proposed by Rosenblum and El-Sabban in 1977, was later improved by Watson in 1985 in rat brain and set the basis of the current model. Also, the increased availability of transgenic mouse lines further contributed to raise the interest on the photothrombosis model. Briefly, a photosensitive dye (Rose Bengal) is injected intraperitoneally and enters the blood stream. When illuminated by a cold light source, the dye becomes activated and induces endothelial damage with platelet activation and thrombosis, resulting in local blood flow interruption. The light source can be applied on the intact skull with no need of craniotomy, which allows targeting of any cortical area of interest in a reproducible and non-invasive way. The mouse is then sutured and allowed to wake up. The evaluation of ischemic damage can be quickly accomplished by triphenyl-tetrazolium chloride or cresyl violet staining. This technique produces infarction of small size and well-delimited boundaries, which is highly advantageous for precise cell characterization or functional studies. Furthermore, it is particularly suitable for studying cellular and molecular responses underlying brain plasticity in transgenic mice.

Photothrombosis is a quick, minimally-invasive technique for inducing small and well-delimited infarction in areas of interest in highly reproducible manner. It is particularly suitable for studying cellular and molecular responses underlying brain plasticity in transgenic mice.

Photothrombotic虚：マウス脳卒中研究のための低侵襲かつ再現性の光化学皮質病変モデル

The photothrombotic stroke model aims to induce an ischemic damage within a given cortical area by means of photo-activation of a previously injected ...

Tibial Nerve Transection - A Standardized Model for Denervation-induced Skeletal Muscle Atrophy in Mice

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. Although originally developed and used extensively in the rat due to its larger size, the tibial nerve in mice is big enough that it can be easily manipulated with either crush or transection, leaving the peroneal and sural nerve branches of the sciatic nerve intact and thereby preserving their target muscles. Thus, this model offers the advantages of inducing less morbidity and impediment of ambulation than the sciatic nerve transection model and also allows investigators to study the physiologic, cellular and molecular biologic mechanisms regulating the process of muscle atrophy in genetically engineered mice. The tibial nerve supplies the gastrocnemius, soleus and plantaris muscles, so its transection permits the study of denervated skeletal muscle composed of fast twitch type II fibers and/or slow twitch type I fibers. Here we demonstrate the tibial nerve transection model in the C57Black6 mouse. We assess the atrophy of the gastrocnemius muscle, as a representative muscle, at 1, 2, and 4 weeks post-denervation by measuring muscle weights and fiber type specific cross-sectional area on paraffin-embedded histologic sections immunostained for fast twitch myosin.

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of skeletal muscle atrophy. The model surgical protocol is described and demonstrated in C57Black6 mice. &#160;

脛骨神経切断 - マウスにおける脱神経誘発性骨格筋萎縮のために標準化されたモデル

The tibial nerve transection model is a well-tolerated, validated, and reproducible model of denervation-induced skeletal muscle atrophy in rodents. ...

Pre-clinical Evaluation of Tyrosine Kinase Inhibitors for Treatment of Acute Leukemia

Receptor tyrosine kinases have been implicated in the development and progression of many cancers, including both leukemia and solid tumors, and are attractive druggable therapeutic targets. Here we describe an efficient four-step strategy for pre-clinical evaluation of tyrosine kinase inhibitors (TKIs) in the treatment of acute leukemia. Initially, western blot analysis is used to confirm target inhibition in cultured leukemia cells. Functional activity is then evaluated using clonogenic assays in methylcellulose or soft agar cultures. Experimental compounds that demonstrate activity in cell culture assays are evaluated in vivo using NOD-SCID-gamma (NSG) mice transplanted orthotopically with human leukemia cell lines. Initial in vivo pharmacodynamic studies evaluate target inhibition in leukemic blasts isolated from the bone marrow. This approach is used to determine the dose and schedule of administration required for effective target inhibition. Subsequent studies evaluate the efficacy of the TKIs in vivo using luciferase expressing leukemia cells, thereby allowing for non-invasive bioluminescent monitoring of leukemia burden and assessment of therapeutic response using an in vivo bioluminescence imaging system. This strategy has been effective for evaluation of TKIs in vitro and in vivo and can be applied for identification of molecularly-targeted agents with therapeutic potential or for direct comparison and prioritization of multiple compounds.

Receptor tyrosine kinases are ectopically expressed in many cancers and have been identified as therapeutic targets in acute leukemia. This manuscript describes an efficient strategy for pre-clinical evaluation of tyrosine kinase inhibitors for the treatment of acute leukemia.

急性白血病の治療のためのチロシンキナーゼ阻害剤の前臨床評価

Receptor tyrosine kinases have been implicated in the development and progression of many cancers, including both leukemia and solid tumors, and are ...

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and well tolerated technique. The Weil-Blakesley conchotome has a sharp biting tip with a 4 - 6 mm wide hollow. It is inserted through a 5 - 10 mm skin incision and can be maneuvered for controlled tissue penetration. The tip is opened and closed within the tissue and then rotated through 90 -180&#176; to cut the muscle. The amount of muscle obtained following repeated sampling can vary from 20 mg to 290 mg which can be processed for both histology and molecular studies. The wound needs to be kept dry and vigorous physical activity kept to a minimum for approximately 72 hr although normal levels of activity can restart immediately following the procedure. This procedure is safe and effective when close attention is paid to the selection of subjects, full asepsis and post procedure care. &#160;Both right and left vastus lateralis are suitable for biopsy dependent on participant preference.

Human Vastus Lateralis Skeletal Muscle Biopsy Using the Weil-Blakesley Conchotome

This video demonstrates the technique of percutaneous muscle biopsy of the human vastus lateralis using the Weil-Blakesley conchotome.

人間<em&gt;外側広筋</emワイル・ブレークスリーConchotomeを使用&gt;骨格筋生検

Percutaneous muscle biopsy using the Weil-Blakesley conchotome is well established in both clinical and research practice. It is a safe, effective and ...

Using a Knee Arthrometer to Evaluate Tissue-specific Contributions to Knee Flexion Contracture in the Rat

Normal knee range of motion (ROM) is critical to well-being and allows one to perform basic activities such as walking, climbing stairs and sitting. Lost ROM is called a joint contracture and results in increased morbidity. Due to the difficulty of reversing established knee contractures, early detection is important, and hence, knowing risk factors for their development is essential. The rat represents a good model with which the effect of an intervention can be studied due to the similarity of rat knee anatomy to that of humans, the rat's ability to tolerate long durations of knee immobilization in flexion, and because mechanical data can be correlated with histologic and biochemical analysis of knee tissue.
Using an automated arthrometer, we demonstrate a validated, precise, reproducible, user-independent method of measuring the extension ROM of the rat knee joint at specific torques. This arthrometer can be used to determine the effects of interventions on knee joint ROM in the rat.

The goal of the protocol is to measure the extension range of motion of the rat knee. The effects of various diseases that increase the stiffness of the knee joint and the effectiveness of treatments can be quantified.

膝 Arthrometer を使用してラットの膝関節屈曲拘縮への組織固有の貢献を評価するには

Normal knee range of motion (ROM) is critical to well-being and allows one to perform basic activities such as walking, climbing stairs and sitting. Lost ...

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing continuous remodeling with the competing activity of osteoblasts, which produce the new bone matrix, and osteoclasts, whose function is to eliminate mineralized bone. [18F]-NaF is a positron emission tomography (PET) radiotracer that enables visualization of bone metabolism. [18F]-NaF is chemically absorbed into hydroxyapatite in the bone matrix by osteoblasts and can thus noninvasively detect osteoblastic activity, which is occult to conventional imaging techniques. Kinetic modeling of dynamic [18F]-NaF-PET data provides detailed quantitative measures of bone metabolism. Conventional semi-quantitative PET data, which utilizes standardized uptake values (SUVs) as a measure of radiotracer activity, is referred to as a static technique due to its snapshot of tracer uptake in time.&#160; Kinetic modeling, however, utilizes dynamic image data where tracer levels are continuously acquired providing tracer uptake temporal resolution. From the kinetic modeling of dynamic data, quantitative values like blood flow and metabolic rate (i.e., potentially informative metrics of tracer dynamics) can be extracted, all with respect to the measured activity in the image data. When combined with dual modality PET-MRI, region-specific kinetic data can be correlated with anatomically registered high-resolution structural and pathologic information afforded by MRI. The goal of this methodological manuscript is to outline detailed techniques for performing and analyzing dynamic [18F]-NaF-PET-MRI data. The lumbar facet joint is a common site of degenerative arthritis disease and a common cause for axial low back pain.&#160; Recent studies suggest [18F]-NaF-PET may serve as a useful biomarker of painful facetogenic disease.&#160; The human lumbar facet joint will, therefore, be used as a prototypical region of interest for dynamic [18F]-NaF-PET-MRI analysis in this manuscript.

Quantitative [18F]-Naf-PET-MRI Analysis for the Evaluation of Dynamic Bone Turnover in a Patient with Facetogenic Low Back Pain

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. We present detailed methodologies for performing and analyzing dynamic [18F]-NaF-PET-MRI data in a patient with facetogenic low back pain using the lumbar facet joints as a prototypical region of interest.

顔面性腰痛患者における動的骨回転率の評価に関する定量的[18F]-Naf-PET-MRI分析

Imaging techniques that reflect dynamic bone turnover may aid in characterizing a wide range of bone pathologies. Bone is a dynamic tissue undergoing ...

Flow Cytometry Analysis of Immune Cell Subsets within the Murine Spleen, Bone Marrow, Lymph Nodes and Synovial Tissue in an Osteoarthritis Model

Osteoarthritis (OA) is one of the most prevalent musculoskeletal diseases, affecting patients suffering from pain and physical limitations. Recent evidence indicates a potential inflammatory component of the disease, with both T-cells and monocytes/macrophages potentially associated with the pathogenesis of OA. Further studies postulated an important role for subsets of both inflammatory cell lineages, such as Th1, Th2, Th17, and T-regulatory lymphocytes, and M1, M2, and synovium-tissue-resident macrophages. However, the interaction between the local synovial and systemic inflammatory cellular response and the structural changes in the joint is unknown. To fully understand how T-cells and monocytes/macrophages contribute towards OA, it is important to be able to quantitively identify these cells and their subsets simultaneously in synovial tissue, secondary lymphatic organs and systemically (the spleen and bone marrow). Nowadays, the different inflammatory cell subsets can be identified by a combination of cell-surface markers making multi-color flow cytometry a powerful technique in investigating these cellular processes. In this protocol, we describe detailed steps regarding the harvest of synovial tissue and secondary lymphatic organs as well as generation of single cell suspensions. Furthermore, we present both an extracellular staining assay to identify monocytes/macrophages and their subsets as well as an extra- and intra-cellular staining assay to identify T-cells and their subsets within the murine spleen, bone marrow, lymph nodes and synovial tissue. Each step of this protocol was optimized and tested, resulting in a highly reproducible assay that can be utilized for other surgical and non-surgical OA mouse models.

Here, we describe a detailed and reproducible flow cytometry protocol to identify monocyte/macrophage and T-cell subsets using both extra- and intracellular staining assays within the murine spleen, bone marrow, lymph nodes and synovial tissue, utilizing an established surgical model of murine osteoarthritis.

変形性関節症モデルにおけるマウス脾臓、骨髄、リンパ節および滑膜組織における免疫細胞サブセットのフローサイトメトリー解析

Osteoarthritis (OA) is one of the most prevalent musculoskeletal diseases, affecting patients suffering from pain and physical limitations. Recent ...

Evaluation of Amino Acid Consumption in Cultured Bone Cells and Isolated Bone Shafts

Bone development and homeostasis is dependent upon the differentiation and activity of bone forming osteoblasts. Osteoblast differentiation is sequentially characterized by proliferation followed by protein synthesis and ultimately bone matrix secretion. Proliferation and protein synthesis require a constant supply of amino acids. Despite this, very little is known about amino acid consumption in osteoblasts. Here we describe a very sensitive protocol that is designed to measure amino acid consumption using radiolabeled amino acids. This method is optimized to quantify changes in amino acid uptake that are associated with osteoblast proliferation or differentiation, drug or growth factor treatments, or various genetic manipulations. Importantly, this method can be used interchangeably to quantify amino acid consumption in cultured cell lines or primary cells in vitro or in isolated bone shafts ex vivo. Finally, our method can be easily adapted to measure the transport of any of the amino acids as well as glucose and other radiolabeled nutrients.

This protocol presents a radiolabeled amino acid uptake assay, which is useful for evaluating amino acid consumption either in primary cells or in isolated bones.