离体肌腱的机械加载

摘要

本文介绍了一种新的体外培养系统，可同时对四条肌腱进行加载培养。

摘要

由于过度使用导致的肌腱损伤（例如腕部肌腱炎、上髁炎）在体育活动和工作场所中十分常见，大多数损伤与重复性的高强度手部活动有关。目前对周期性负荷所引起的细胞和结构损伤机制尚不明确。本视频旨在介绍一种可在组织培养中同时对四条肌腱施加负荷的新系统。视频描述了无菌组织取材的方法，以及如何将肌腱安装到夹持系统上，随后将其浸入培养基中并在37°C条件下维持培养。夹持系统一端固定，另一端通过线性驱动器移动。肌腱的张力通过与移动夹具串联的载荷传感器进行监测。驱动器由LabView程序控制。该系统可对四条肌腱施加不同负荷模式、重复频率、加载速率和持续时间的重复性加载。加载时间可从几分钟到48小时不等。加载结束后，取出肌腱并提取其中段组织用于生化分析。该系统可用于研究不同加载模式对肌腱基因表达和结构变化的影响。最终，可通过这些研究结果探讨过度使用导致损伤的机制，并将其应用于治疗与预防策略的制定。

方案

1. 补充材料  培养基 CO₂-不含血清的培养基，添加胎牛血清、L-谷氨酰胺、抗生素和抗坏血酸
2. 将40 ml分装至50 ml离心管中（每根肌腱1管）
3. 将10 ml分装至15 ml离心管中（每根肌腱1管）
4. 对手术器械、灭菌布巾、镊子和扭矩扳手进行高压灭菌处理
5. 将钳子和测力微米计的探针浸泡于70%乙醇中过夜以灭菌
6. 从兔子的后肢足部采集肌腱。兔子应在安乐死后不超过2小时之内进行取材。
7. 将肌腱置于装有培养基的15 ml离心管中
8. 铺开已灭菌的高压灭菌布，建立无菌区域
9. 测量肌腱横截面积
   1. 将千分尺测头安装到千分尺上，正确对齐
   2. 用两端握住肌腱
   3. 将最薄的肌腱切片放入凹槽中
   4. 让助手放置50 g砝码
   5. 等待30秒，读取厚度（CSA = 厚度 × 1.3）
10. 将肌腱放回15 ml离心管中
11. 对每个待加载的肌腱重复上述步骤
12. 从底座上拆下执行器
13. 为每条肌腱从无菌纱布上裁剪两条 15 mm × 40 mm 的条状纱布和一块 3 mm × 5 mm 的小片纱布
14. 将每条带子紧密卷起，置于远端夹具的凹槽之间
15. 将肌腱从离心管中取出并固定于夹具上，肌腱远端置于远端夹具，肌腱纤维软骨区置于近端夹具
16. 在肌腱远端放置一块 3×5 纱布，然后固定钳子
17. 固定近端夹具，确保肌腱位于夹具之间并保持对齐，且留有足够松弛度，使夹具拧紧时肌腱不受张力。将夹具拧紧至1 N·m
18. 将装有培养基的50 ml离心管置于底座中
19. 将执行器放入底座
20. 对每个待加载的肌腱重复上述步骤
21. 将底座置于水浴上方
22. 上样程序
    1. 预处理肌腱
    2. 施加 0.5 N 载荷，测量肌腱长度（即标距长度）
    3. 施加循环载荷
23. 从底座上拆下执行器
24. 松开肌腱上的钳子
25. 处理肌腱

讨论

该视频介绍了一种可在组织培养中同时加载最多四根活体肌腱的新系统。典型的加载持续时间为2至48小时。加载结束后，取出肌腱并进行基因表达分析。该系统可用于研究加载模式对与肌腱退行性变相关基因变化的影响。这些实验有助于揭示与重复加载相关的损伤机制，也可阐明可导致组织损伤的负荷条件。最终，这些结果可能被用于预防和治疗肌腱与韧带的过度使用性损伤。