用于研究纤维化和肌肉脂肪变性的兔慢性样肩袖损伤模型的建立
2023年3月31日
本研究详细介绍了确定慢性样兔肩袖 （RC） 损伤的程序。具体来说，损伤是在肩胛下肌 （SSC） 肌腱/肌腱单位产生的，以模拟人类 RC 解剖学和病理生理学，包括严重的肌肉脂肪变性 （FD）。该协议可用于研究RC损伤和评估再生疗法。
该方案展示了一种用于诱导兔子慢性样肩袖损伤的复杂手术技术，可用于研究肩袖发病机制和开发再生疗法。兔子是中型到大型动物模型，易于后勤安置，通过手术操作，并且在受伤时表现出高水平的肩袖肌肉脂肪变性，类似于人类。这里显示的肩胛下肌损伤模型在解剖学上类似于冈上骨肌腱复合体，冈上骨肌腱复合体是最常受伤的肩袖单位之一。
首先，通过剃掉麻醉兔子的预期切口部位来准备手术窗口。使用棉签，以打圈的方式交替使用甜菜碱和 70% 酒精三次清洁该区域。肌内注射 20 毫克/公斤头孢氨苄作为预防性抗感染剂。
在锁骨下方做一个 3 到 4 厘米的皮肤切口，用剪刀分开三角胸间隔，然后缩回以进入肩部。要定位肩胛下肌腱单位，首先要确定喙臂肌。然后识别肩胛下肌腱并插入直角钳，以暴露整个肌腱插入肱骨小结节处。
隔离肩胛下肌腱。在横断部位附近局部施用术前镇痛剂后，将肩胛下肌腱单元包裹在硅基彭罗斯管中，以防止不希望的附着在周围组织上，并帮助随后的组织检索。为了诱发损伤，使用手术编号 11 手术刀在肌肉肌腱连接处创建全层横断。
必要时，用纱布按压止血，必要时用生理盐水冲洗伤口。要闭合伤口，请使用 4-0 聚乙醇酸缝合线重新近似三角肌组织，并使用 4-0 尼龙或丝线缝合皮肤伤口，然后清洁伤口。术后立即皮下注射 0.03 毫克丁丙诺啡作为镇痛药，随后 48 小时内每日两次。
该图显示了 4 周时慢性样肩袖损伤模型的组织学分析。H&E染色证实了肌肉细胞性和组织的丧失，相对于对照组，受伤的肩胛下肌中出现了大量的脂肪细胞。受伤肌肉脂肪堆积百分比的量化如图所示。
Masson的三色染色也证实了相对于对照组，受伤的肩胛下肌肌肉萎缩和胶原纤维排列紊乱。肌肉和纤维化组织比例的量化如图所示。评估显示，与对照组相比，受伤的肩胛下肌的肌肉细胞减少。
在受伤的肩胛下肌中也观察到高度纤维化。识别肩胛下肌腱并将肩胛下肌腱单元包裹在彭罗斯管中是该手术中最重要的步骤。在此程序之后，可以应用治疗干预。
在这种情况下，此处描述的分析以及额外的肌电或步态分析可用于评估干预结果。该技术对于帮助研究人员研究肩袖病理生理学以及促进肌肉肌腱修复和再生新疗法的开发至关重要。
概述
本研究介绍了一种在兔子中诱导类似慢性肩袖损伤的复杂外科技术，为研究肩袖病变的发生机制及开发再生疗法提供了相关的动物模型。该模型以肩胛下肌肌腱单元为靶点，以模拟人类肩袖损伤，其中包括显著的肌肉脂肪变性。
关键研究组成部分
研究领域
- 肩袖损伤建模
- 肌肉退变与修复机制
- 兽医外科手术技术
背景
- 兔子可作为中等到大型动物模型，其肩袖解剖结构与人类具有相似性。
- 本研究重点在于模拟人类损伤中常见的严重肌肉脂肪变性。
- 肩胛下肌损伤与常受损伤的冈上肌腱具有可比性。
使用的方法
- 通过全层横断手术诱导肩袖损伤
- 采用兔作为生物模型
- 脂肪积聚和纤维化的组织学分析与定量
主要结果
- 损伤组中确认肌细胞减少并被脂肪细胞取代。
- 组织学染色显示肌肉萎缩及胶原排列异常。
- 定量评估显示损伤组与对照组之间存在显著差异。
结论
- 该方法为肩袖组织病理生理学的进一步研究建立了可行的模型。
- 该研究结果对于开发肌肉肌腱修复与再生的新型治疗策略具有重要意义。
常见问题
行业重要性概述
建立一种类似慢性的兔肩袖损伤模型，可促进对肌肉纤维化和脂肪变性等肌肉骨骼再生医学关键障碍的转化研究。该模型为探究疾病机制以及评估与人类肩袖病变相关的治疗干预措施提供了可控的平台。其在解剖学和病理生理学上的高度保真性，有助于提升早期靶点验证和临床前研究的预测可信度。
生物制药研发中的战略应用
早期发现与靶点验证
- 能够解析肌肉骨骼疾病中纤维化和脂肪变性通路的作用机制，降低研发风险。
- 通过重现临床相关的肌肉-肌腱退行性病变，支持功能靶点的验证。
- 有助于基于假设的再生策略和抗纤维化策略的深入探究。
筛选与检测方法开发
- 提供经过验证的体内系统，用于定量组织学和功能检测。
- 采用标准化的损伤与分析方案，可重复评估干预措施的有效性。
- 支持用于量化肌肉萎缩、脂肪积聚和纤维化的检测方法开发。
转化与临床前研究
- 与人类肩袖病变中观察到的疾病相关终点一致。
- 支持从发现到再生候选疗法临床前验证的连续性研究。
- 支持针对肌肉-肌腱修复疗法的风险调整式推进。
流程与工作流整合
该兔模型可整合到肌肉骨骼与再生医学项目的从发现到临床前研究的连续流程中。
- Discovery Biology: 在可控的体内环境中促进对纤维化和脂肪变性机制的假设验证。
- Screening: 提供标准化且可重复的损伤模型与组织学定量方法，用于干预效果评估。
- Analytics: 实现对肌肉脂肪含量和纤维化的定量测量，支持比较分析。
- Translational Research: 在与疾病相关的系统中，连接早期发现结果与临床前验证。
- Enterprise Reuse: 作为可重复使用的平台，用于多种治疗方式的迭代评估。
运营与企业影响
- 科学价值：提高肌肉-肌腱病变靶点验证和机制去风险的预测可信度。
- 操作价值：标准化体内建模和组织学分析，以实现可重复性和可扩展性。
- 战略价值：为再生性和抗纤维化候选药物的推进/终止决策提供依据，降低后期生物学风险。
- 项目组合影响：实现针对慢性肌肉-肌腱退行性病变治疗项目的基于风险调整的优先排序。
实施注意事项
- 需要具备动物模型外科手术经验及术后护理方案的专业技能。
- 需要具备组织学染色及定量图像分析基础设施的使用条件。
- 要求跨团队统一损伤诱导与结果测量的标准。
- 应用于其他物种或损伤部位时，可能需要优化实验方案。
- 模型的局限性包括物种特异性反应以及需要进行长期验证。
