مقالة منهجية

نماذج الموحدة الناتجة عن عدم الاستقرار للدراسات ما قبل السريرية لالتهاب المفاصل العظمي

466 مشاهدات

⸱

DOI:

10.3791/69612

⸱

ديسمبر 23, 2025

 ,  , 
1Department of Hematology, The First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University (Zhejiang Provincial Hospital of Chinese Medicine), 2The First School of Clinical Medicine, Zhejiang Chinese Medical University, 3Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine for Hematology, The First Affiliated Hospital of Zhejiang Chinese Medical University (Zhejiang Provincial Hospital of Chinese Medicine), 4Department of Orthopedic Surgery, the Second Affiliated Hospital, Zhejiang University School of Medicine, 5Orthopedics Research Institute of Zhejiang University, 6Key Laboratory of Motor System Disease Research and Precision Therapy of Zhejiang Province, 7Clinical Research Center of Motor System Disease of Zhejiang Province

في هذه المقالة

ملخص

يهدف هذا البروتوكول إلى إنشاء نماذج حيوانية مناسبة لأبحاث التهاب المفاصل العظمي.

الملخص

باعتباره أكثر اضطرابات المفاصل انتشارا في العالم، يمثل التهاب المفاصل العظمي في الركبة عبئا صحيا عالميا كبيرا، مما يدفع إلى أبحاث موسعة حول مسببات الأمراض واستراتيجيات العلاج الخاصة به. على الرغم من العديد من الدراسات، لا تزال المنهجيات الموحدة لتأسيس النماذج ناقصة. لذلك، لمعالجة هذه الفجوة، نقدم بروتوكولات شاملة وقابلة للتكرار لتطوير نماذج حيوانية ناتجة عن عدم الاستقرار لالتهاب المفاصل العظمي، وبشكل خاص نموذج عدم استقرار نموذج الغضروف الهلالي الوسيط (DMM) في الفئران ونموذج تمزق الغضروف الهلالي الوسيط (MMT) في الفئران. علاوة على ذلك، نحن نصفهم إجراء بسيطا وسهل التنفيذ لتقييم عتبات الألم بعد العملية وثبات المشي المكاني، يهدف إلى تعزيز الاتساق المنهجي في أبحاث التهاب الجلد الدهني قبل السريري. أكد التحقق النسيجي والسلوكي نجاح كلا النموذجين، حيث ارتفعت درجات الجمعية الدولية لأبحاث التهاب المفاصل العظمي (OARSI) بشكل ملحوظ، وتغير طول الخطوة بشكل ملحوظ، وانخفضت عتبات الألم الميكانيكي بشكل كبير في مجموعات DMM وMMT مقارنة بالسطرة، مما يشير إلى تدهور واضح في المفاصل وفرط الحساسية. تؤكد نتائج التحقق هذه على قابلية التكرار والأهمية الترجمية للنموذجين. لذا، من خلال توفير توثيق فيديو مفصل، يعزز هذا العمل توحيد الإجراءات ويسهل الاتساق بين المختبرات، مما يعزز موثوقية وقابلية المقارنة بين نتائج أبحاث التحليل المفتوح.

المقدمة

التهاب المفاصل العظمي (OA) هو اضطراب تنكسي في المفاصل منتشر جدا وأحد الأسباب الرئيسية للإعاقة على مستوى العالم 1,2. على الرغم من الأبحاث المكثفة، كان تطوير أدوية التهاب المفعول الدهوي الفعالة المعدلة للمرض (DMOADs) بطيئا نسبيا3. من المعترف به الآن على نطاق واسع أن التهاب الفصام العظمي هو مرض متعدد العوامل يتضمن تغييرات مرضية معقدة عبر عدة أنسجة حول المفصل، بما في ذلك الغضروف المفصلي، العظم تحت الغضروطي، الأوتار، والسيلفيوم 4,5. يتطلب البحث الفعال قبل السريري حول العمليات المرضية المتنوعة لالتهاب الفصم الدهني استخدام نماذج حيوانية محددة ومناسبة جيدا. على الرغم من تأسيس وتقرير مجموعة متنوعة من نماذج في OA بعنوان 6,7,8,9,10,11، إلا أن العديد من الدراسات لا تزال تستخدم نماذج حيوانية غير مناسبة، مما يحد من الصلة الترجمية لنتائجها. لمعالجة هذه المشكلة، نقدم نماذج موحدة لالتهاب الغضروف البصري الناتج عن عدم الاستقرار، بما في ذلك إجراءات إعادة استقرار الغضروف الهلالي المتوسط (DMM) وتمزق الغضروف الهلالي المتوسط (MMT)، في صيغة فيديو لتكون مرجعا عمليا لأبحاث التهاب الغضروف البصري قبل السريري وتوحيد النماذج.

كما ورد في دراسات سابقة، يعد عدم استقرار الغضروف الهلالي عاملا رئيسيا يساهم في تدهور مفصل الركبة في الحالات السريرية. لذلك، فإن عدم استقرار الغضروف الهلالي الناتج جراحيا في الفئران والجرذان يعد نهجا فعالا لتحفيز التجريبية لالتهاب الدهلاون. في هذا السياق، نقدم نموذجين ممثلين للOA الناتج عن عدم الاستقرار، بما في ذلك نموذج DMM في الفئران ونموذج MMT في الفئران. يعد نموذج DMM في الفئران ذا قيمة خاصة لدراسة الآليات الجزيئية للOA، حيث تكون الفئران قابلة للتلاعب المعدل وراثيا، ويظهر هذا النموذج تقدما تدريجيا ومطولا في المرض، يشبه إلى حد كبير الحمض الدهمي البشري. ومع ذلك، من المهم ملاحظة أن نموذج DMM أقل ملاءمة للدراسات التي تركز على التغيرات المرضية في العظم تحت الغضروطي، حيث قد توفر النماذج البديلة صلة ترجمية أفضل.

علاوة على ذلك، أنشأنا نموذج MMT في الفئران ليكمل نموذج DMM الخاص بالفأر. يسبب إجراء MMT ضررا هيكليا أوسع يشمل كل من الغضروف المفصلي والعظم تحت الغضروف، مما يعكس بشكل أفضل الخصائص المرضية المتقدمة للالتهاب المفاصل الدهري التي لوحظت في البيئات السريرية. وهذا يجعل نموذج MMT للفئران مناسبا بشكل خاص للهندسة الحيوية والبحث الانتقالي، بما في ذلك تقييم المواد الحيوية، والعلاجات التجديدية، وأنظمة توصيل الأدوية التي تستهدف إصلاح المفاصل. على الرغم من وصف تقنيات الجراحة MMT وDMM في دراسات سابقة، إلا أنه لا يزال هناك نقص في بروتوكول بصري شامل خطوة بخطوة يضمن التوحيد القياسي وقابلية التكرار والدقة الفنية عبر المختبرات البحثية. لذا، ولمعالجة هذه الفجوة، طورنا عرضا تفصيليا قائما على الفيديو يوضح كل خطوة حاسمة في تأسيس النماذج، من تحضير إلى الرعاية بعد العملية. بالإضافة إلى ذلك، نقدم طريقتين شائعتين لتقييم السلوك، واحدة لتقييم عتبة الألم وأخرى لتحليل استقرار المشي المكاني لتوفير إطار متسق للتقييم الوظيفي بعد تحفيز الالتهاب المفاصل الدهني. لذا، من خلال دمج البروتوكولات الجراحية والسلوكية، تهدف هذه المخطوطة إلى تعزيز التوحيد المنهجي في أبحاث الالتهاب البصري قبل السريري، مما يحسن قابلية مقارنة البيانات وملاءمتها للترجمة عبر الدراسات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

تم إجراء جميع الإجراءات التجريبية وفقا لإرشادات لجنة أخلاقيات ورفاهية في جامعة تشجيانغ الطبية الصينية، وتمت الموافقة عليها بموجب البروتوكول رقم IACUC-20251020-11. لجراحة DMM، تم استخدام ذكور فئران C57BL/6 تتراوح أعمارهم بين 10-12 أسبوعا، بينما تم اختيار ذكور فئران سبراج-داولي التي تزن 200-225 جرام لإجراء العلاج المغناطيسي المختلط. تم إيواء جميع في ظروف خالية من مسببات الأمراض (SPF) محددة وسمحت بفترة تأقلم مدتها أسبوع قبل التجارب. تم الحفاظ على ظروف الزراعة القياسية، حيث تم استبدال الطعام والماء والفراش مرتين على الأقل أسبوعيا لضمان رفاهية والاتساق التجريبي.

1. تحضير

  1. أعط المسكنات المناسبة (مثل البوبرينورفين) قبل الجراحة وفقا للإرشادات المؤسسية. تخدير باستخدام مخدر استنشاق (مثلا، 2٪ إيزوفلوران بمعدل 0.4 لتر/دقيقة مع تدفق غاز طازج 4 لتر/دقيقة في غرفة الحث) وحافظ على التخدير طوال العملية عبر مخروط أنف. تأكد من عمق التخدير من خلال التأكد من غياب رد فعل انسحاب الدواسات.
  2. ضع شريطا من مرهم العيون المرطب بحجم 2-3 مم في كيس الملتحمة للجفن السفلي ودلك الجفن بلطف لضمان توزيع المرهم بشكل متساو على سطح العين.
  3. احلق الفراء المحيط بمفصل الركبة اليمنى وقم بتعقيم موقع الجراحة باستخدام عملية تنظيف من ثلاث مراحل باستخدام بوفيدون-يودين تليها 70٪ إيثانول. ضع على طاولة عمليات معقمة.

2. جراحة DMM في الفئران

ملاحظة: هذا الإجراء يحفز استقرار المفصل عن طريق قطع الرباط النصبي الهلالي الإنسي (MMTL)، المميز باللون الأحمر في الشكل 1، والذي يثبت عادة الغضروف الهلالي الإنسي على هضبة الظنبوب.

  1. ضع الفأر المخدر في وضع الظهر وقم بعمل شق جلدي صغير في الإنس شبه الرضفة (حوالي 3-5 مم) فوق الركبة اليمنى.
  2. قم بتشريح الأنسجة الرخوة الفوقية بعناية لكشف كبسولة المفصل. قم بعمل شق في الوسط أمام وتر الرضفة وحرك الرضفة بلطف جانبيا لرؤية مفصل الركبة. تأكد من أن MMTL يظهر كشريط رفيع على شكل رباط يربط القرن الأمامي للغضروف الهلالي الإنسي بهضبة الظنبوب. استخدم المجهر المجسم لتعزيز التصور وتقليل خطر تلف الغضروف المفصلي.
  3. اقطع بحذر ملحق الظنبوب في MMTL باستخدام مقص دقيق، أو شفرة مشرط #11، أو إبرة حقنة مثنية. عند استخدام إبرة حقنة مثنية، تساعد الحافة العريضة في حماية الغضروف المفصلي الأساسي. تأكيد نجاح القطع من خلال ملاحظة عدم استقرار الغضروف الهلالي الإنسي.
  4. أغلق كبسولة المفصل المشقوع باستخدام 8-0 غرز قابلة للامتصاص، تليها إغلاق شق الجلد باستخدام مشابك جرح أو غرز 6-0.
    ملاحظة: احرص على تجنب ثقب أو إلحاق الضرر بالغضروف المفصلي أثناء الخياطة وتأكد من الحفاظ على شد المفصل بشكل صحيح أثناء إغلاق الشق.
  5. دع يتعافى على وسادة تسخين وراقبه عن كثب حتى يستعيد حركته الكاملة.

3. جراحة MMT في الفأر

ملاحظة: هذا الإجراء يسبب التهاب المفاصل عن طريق خلق تمزق كامل في الغضروف الهلالي الإنسي بعد قطع الرباط الجانبي الإنسي (MCL)، مما يولد عدم استقرار المفاصل وتدهور تدريجي في الغضروف.

  1. ضع الجرذ المخدر بشكل مناسب وقم بعمل شق شبه رضفية وسطية، طوله حوالي 6-8 مم، فوق الركبة اليمنى.
  2. قم بإجراء تشريح غير حاد لفصل طبقات العضلات وكشف الرماية الخلفية بوضوح (الشكل 2).
  3. باستخدام المقص الجراحي، قم بقطع الربطة الخلفية اللينجية بالكامل عند منتصف الجهاز.
  4. اسحب الرماض الجانبي الجانبي المقطع بلطف لكشف الغضروف الهلالي الإنسي الأساسي. باستخدام ملقط دقيق، أمسك الغضروف الهلالي ونفذ عملية قطع كاملة السماكة في أضيق منطقة له لتكوين تمزق كامل.
  5. أعد وضع الأنسجة الرخوة وأغلق الشق على طبقات، باستخدام غرز ممتصة 5-0 للعضلة واللفافة، تليها مشابك الجرح أو غرز 5-0 غير الممتصة لإغلاق الجلد.
  6. اسمح للحيوان بالتعافي باتباع نفس الإجراء الموضح في الخطوة 2.5.

4. التقييمات السلوكية

  1. إجراء تقييمات أساسية قبل الجراحة وإعادة التقييمات في نقاط زمنية محددة بعد العملية (مثل الأسبوع 2، 4، و8).
    ملاحظة: لتقليل تباين المشغلات المشتركة، أجريت اختبارات سلوكية من قبل نفس المشغل المدرب الذي كان أعمى عن التجميع التجريبي. تم تكرار كل قياس ثلاث مرات لكل، واستخدم متوسط القيمة للتحليل.
    1. اختبار عتبة الانسحاب الميكانيكي المبسط
      1. ضع الفئران في حجرات منفصلة على منصة شبكية سلكية مرتفعة ودعها تتأقلم لمدة لا تقل عن 30 دقيقة قبل الاختبار. يتم بعد ذلك تقييم حساسية الألم الميكانيكية باستخدام جهاز التخدير الإلكتروني فون فري.
      2. باستخدام خيط فون فري، قم بتطبيق المسبار على سطح الأخمص في كف الفأر الخلفي الأيمن وزد القوةتدريجيا 12.
      3. سجل الرد، مع ملاحظة أن رد الفعل الإيجابي يدل على سحب مفاجئ للمخالب، أو ارتعاش، أو لعق. قيم وجود أو غياب استجابة متسقة لتقييم التغيرات في الحساسية مع مرور الوقت.
    2. تحليل المشية
      1. استخدم نظام تحليل المشي الآلي للتقييم.
      2. اسمح للحيوان بالمشي طوعا عبر الممر الزجاجي للجهاز. عرف التجربة الصالحة بأنها التجربة التي يتحرك فيها بوتيرة ثابتة دون توقف. انتظر حتى يحدد برنامج النظام تلقائيا بصمات الأقدام ويحسب عدة معايير للمشي. حلل المقاييس الرئيسية للطرف الخلفي الأيمن (المشغل)، بما في ذلك مدة طور الوقفة، سرعة التأرجح، وضغط الكف، وقارنها مع تلك الخاصة بالطرف المقابل والتحكم الذي يعمل بالزائف.
        ملاحظة: تم تأقلم جميع مع أجهزة الاختبار من خلال جلسات تدريب يومية قبل التقييم الأساسي. لكل، تم تسجيل ثلاث جولات لكل نقطة زمنية، ولم تعتبر صالحة إلا في التجارب التي حافظ فيها على سرعة ثابتة دون توقف مؤقت. تم إجراء جميع القياسات بواسطة مشغلين مدربين تحت تصميم مزدوج التعمية لتقليل التباين بين المشغلين، وتم حساب متوسط التكرار لضمان تكرار البيانات.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

توصيف والتحقق من نموذج الفأر OA في DMM
بعد فترة تأقلم مدتها أسبوع، تم تأسيس نموذج التهاب المفاصل العظمي الناجم عن DMM في الفئران بعد الإجراء الموضح في الشكل 1. أجريت تقييمات مرضية وسلوكية بعد أسبوعين من الجراحة. كما هو موضح في الشكل 2A، كانت التغيرات التنكسية الأكثر وضوحا موضعية في المفصل الإسعي الإسطي. تم قياس مدى تدهور الغضروف بشكل أكبر باستخدام نظام تقييم OARSI13,14، الذي أظهر درجا...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

يوفر هذا البروتوكول إطارا موحدا لتحفيز وتقييم نموذجين جراحيين للالتهاب البصري المفتوح المستخدمين على نطاق واسع. تعد هذه النماذج ذات قيمة خاصة لأنها تحاكي بشكل وثيق الخصائص الفسيولوجية المرضية لالتهاب المفيض البصري البشري بعد الصدمة، مما يوفر أهمية انتقالية قوية. يتضمن نموذج DMM قطع الرباط الغضري الإنسي، بينما نموذج MMT يتضمن تمزقا مباشرا في الغضروف الهلالي الإنسي. في مختبرنا، يتم إجراء إجراء DMM بشكل روتيني في الفئران، حيث يصعب تحديد الغضروف الهلالي الإنسي بدقة في هذا النوع، كما أن تمزق ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

جميع المؤلفين يعلنون أنهم لا يملكون تضارب مصالح.

شكر وتقدير

وقد تم دعم هذه الدراسة ماليا من قبل مشروع البحث التابع لجامعة تشجيانغ الطبية الصينية (المنحة رقم 2025JKJNTZ09) والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 32401092). كما نعبر عن خالص تقديرنا لشركة هانغتشو شينياو للتكنولوجيا الحيوية المحدودة لتقديم خدمات تحليل المشي، والتي كانت ضرورية لإتمام هذا البحث بنجاح.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
نظام تحليل المشيشركة شنغهاي شين روان لتقنية المعلومات المحدودةXR-FP202
الدهونمرهم العيون
الفئرانمعهد نانجينغ للحيوانات النموذجيةc57/bl6
نظام اختبار الألمشركة شنغهاي شين روان لتقنية المعلومات المحدودةXR-XZDجهاز التخدير الإلكتروني فون فراي
جرذمعهد نانجينغ للحيوانات النموذجيةS/D

المراجع

  1. Barnett, R. Osteoarthritis. Lancet. 391 (10134), 1985(2018).
  2. Chen, S., et al. Epidemiological trends and characteristics of osteoarthritis in China during 1990-2021. J Orthop Translat. 17 (51), 218-226 (2025).
  3. Xingyan, A., Jiao, W., Ke, X., Robert Chunhua, Z., Jiacan, S. Perspectives on osteoarthritis treatment with mesenchymal stem cells and Radix Achyranthis Bidentatae. Aging Dis. 15 (3), 1029-1045 (2024).
  4. Konstantinos, H., et al. Translational genomics of osteoarthritis in 1,962,069 individuals. Nature. 641 (8065), 1217-1224 (2025).
  5. Samantha, A. Low-dose methotrexate fails to treat inflammatory knee osteoarthritis. JAMA. 334 (4), 295(2025).
  6. Zaki, S., Blaker, C. L., Little, C. B. OA foundations - experimental models of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 30 (3), 357-380 (2022).
  7. Glasson, S. S., Blanchet, T. J., Morris, E. A. The surgical destabilization of the medial meniscus (DMM) model of osteoarthritis in the 129/SvEv mouse. Osteoarthritis Cartilage. 15 (9), 1061-1069 (2007).
  8. Parrish, W. R., et al. Intra-articular therapy with recombinant human GDF5 arrests disease progression and stimulates cartilage repair in the rat medial meniscus transection (MMT) model of osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 25 (4), 554-560 (2017).
  9. Thever, Y., Shen Xuanrong, M., Rong Chuin, T., BinAbd Razak T, H. R. Comparison of early-stage knee osteoarthritis induced by medial meniscus tear versus tibial osteotomy in the rat model. Cartilage. 15 (1), 19476035241292320(2024).
  10. Minghao, Q., et al. Pip5k1c Loss in Chondrocytes Causes Spontaneous Osteoarthritic Lesions in Aged Mice. Aging Dis. 14 (2), 502-514 (2023).
  11. Wakale, S. How are Aging and Osteoarthritis Related. Indira Prasadam Aging Dis. 14 (3), 592-604 (2023).
  12. Alicia, S., Eleri, L. F. M., Oakley, B. M., Elodie, N., Jeffrey, S. M. Normative preclinical algesiometry data on the von Frey and radiant heat paw-withdrawal tests: an analysis of data from more than 8,000 mice over 20 years. J Pain. 25 (7), 104468(2024).
  13. Glasson, S. S., Chambers, M. G., Van Den Berg, W. B., Little, C. B. The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the mouse. Osteoarthritis Cartilage. 18 (Suppl 3), S17-S23 (2010).
  14. McAlindon, T. E., et al. OARSI guidelines for the non-surgical management of knee osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 22 (3), 363-388 (2014).
  15. Sharifah Zakiah Syed, S., et al. Comparison of bone and articular cartilage changes in osteoarthritis: a micro-computed tomography and histological study of surgically and chemically induced osteoarthritic rabbit models. J Orthop Surg Res. 16 (1), 663(2021).
  16. Zengfa, D., et al. IRF1-mediated upregulation of PARP12 promotes cartilage degradation by inhibiting PINK1/Parkin-dependent mitophagy through ISG15 attenuating ubiquitylation and SUMOylation of MFN1/2. Bone Res. 12 (1), 63(2024).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

الفيديو قريباً

مقالات ذات صلة