Method Article

Entwicklung und Evaluierung eines Rattenmodells von Knorpeldefekten in voller Dicke

DOI:

10.3791/64475

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May 19th, 2023

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1The First Affiliated Hospital, Zhejiang Chinese Medical University, 2Fuyang Orthopaedics and Traumatology Affiliated Hospital, Zhejiang Chinese Medical University, 3College of Pharmaceutical Science, Zhejiang Chinese Medical University, 4Affiliated Zhejiang Hospital, Zhejiang University School of Medicine, 5Xianju County Hospital of Chinese Medicine

In This Article

Summary

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Dieses Protokoll erstellt ein Modell der Knorpeldefekte in voller Dicke (FTCD), indem Löcher in die fetale Trochlea-Rinne von Ratten gebohrt und das anschließende Schmerzverhalten und die histopathologischen Veränderungen gemessen werden.

Abstract

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Knorpeldefekte des Kniegelenks, die durch ein Trauma verursacht werden, sind eine häufige Sportgelenkverletzung in der Klinik und führen zu Gelenkschmerzen, Bewegungseinschränkungen und schließlich zu Kniearthrose (kOA). Eine wirksame Behandlung von Knorpeldefekten oder gar KOA gibt es jedoch kaum. Tiermodelle sind wichtig für die Entwicklung von therapeutischen Medikamenten, aber die bestehenden Modelle für Knorpeldefekte sind unbefriedigend. In dieser Arbeit wurde ein Full-Thickness-Knorpeldefekte-Modell (FTCD) erstellt, indem Löcher in die femorale Trochlea-Rinne von Ratten gebohrt wurden, und das anschließende Schmerzverhalten und die histopathologischen Veränderungen wurden als Ausleseexperimente verwendet. Nach der Operation war die mechanische Entzugsschwelle gesenkt, Chondrozyten an der verletzten Stelle gingen verloren, die Matrix-Metalloproteinase-MMP13-Expression war erhöht und die Typ-II-Kollagenexpression nahm ab, was mit den pathologischen Veränderungen übereinstimmt, die bei menschlichen Knorpeldefekten beobachtet wurden. Diese Methodik ist einfach und unkompliziert durchzuführen und ermöglicht eine grobe Beobachtung unmittelbar nach der Verletzung. Darüber hinaus kann dieses Modell klinische Knorpeldefekte erfolgreich nachahmen und bietet so eine Plattform, um den pathologischen Prozess von Knorpeldefekten zu untersuchen und entsprechende Therapeutika zu entwickeln.

Introduction

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Gelenkknorpel ist ein hochdifferenziertes und dichtes Gewebe, das aus Chondrozyten und extrazellulärer Matrix besteht1. Die Oberflächenschicht des Gelenkknorpels ist eine Form des hyalinen Knorpels, der eine glatte Oberfläche, geringe Reibung, gute Festigkeit und Elastizität sowie eine ausgezeichnete mechanische Belastungstoleranzaufweist 2. Die extrazelluläre Matrix besteht aus Kollagenproteoglykan und Wasser, und Typ-II-Kollagen ist der Hauptstrukturbestandteil des Kollagens, da es etwa 90 % des gesamten Kollagensausmacht 3. Da im Knorpelgewebe keine Blutgefäße oder Nerven vorhanden sind, fehlt ....

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Protocol

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Die Tierversuche wurden von der Kommission für medizinische Standards und Ethik der Zhejiang University of Traditional Chinese Medicine genehmigt, die der chinesischen Gesetzgebung zur Verwendung und Pflege von Labortieren entspricht. In der vorliegenden Studie wurden 6 Wochen alte männliche Sprague-Dawley (SD) Ratten mit einem Gewicht von 150-180 g verwendet. Die Tiere stammten aus einer kommerziellen Quelle (siehe Materialtabelle).

1. Etablierung eines Knorpeldefektmodells in voller Dicke bei Ratten

  1. Nach 1 Woche der Eingewöhnung an die neue Umgebung werden die Ratten zufällig und gleichmäßig in ....

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Results

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In dieser Arbeit wurde ein Rattenmodell der FTCD erstellt, indem Löcher in die fetale Trochlea-Rinne gebohrt und das spätere Schmerzverhalten und die histopathologischen Veränderungen detektiert wurden. Wie in Abbildung 1 gezeigt, war 3 Tage nach der Modellierung die MWT der Ratten in der Modellgruppe im Vergleich zur Scheingruppe signifikant reduziert, was auf eine durch die FTCD verursachte Hyperalgesie hindeutet. 17 Tage nach der Modellierung blieb die mechanische Entzugsschwelle der Ratt.......

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Discussion

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Diese Studie beschreibt ein Tiermodell zur Nachahmung klinischer Knorpeldefekte durch Bohren von Löchern in die femorale Trochlea-Rille von Ratten (Ergänzende Abbildung 1). Nach einer Knorpelverletzung ist die Erregbarkeit oder Reaktionsfähigkeit peripherer Nozizeptoren erhöht, was zu einer Senkung der Schmerzschwelle und einer Verbesserung der Reaktionsfähigkeit auf Stimulation führen kann18. In präklinischen Studien hat die Modellierung von Knorpeldefekten bei v.......

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Disclosures

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Die Autoren haben nichts zu verraten.

Acknowledgements

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Diese Studie wurde von der Zhejiang Natural Science Foundation (Fördernummer LQ20H270009), der Natural Science Foundation of China (Fördernummern 82074464 und 82104890), der Zhejiang Traditional Chinese Medical Science Foundation (Fördernummern 2020ZA039, 2020ZA096 und 2022ZB137) und dem Medical Health Science and Technology Project der Gesundheitskommission der Provinz Zhejiang (Fördernummer 2016KYA196) unterstützt.

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Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
3, 3'-Diaminobenzidin  Verifizierter Lieferant - Hangzhou Zhengbo Biotechnology Co., Ltd.ZLI-9019Der Farbstoff für die IHC-Färbung
Anti-Kollagen III-AntikörperNovusNB600-594Primärer Antikörper für IHC
Anti-Kollagen II AntikörperAbcam (UK)34712Primärer Antikörper für IHC
Anti-Kollagen I AntikörperNovusNB600-408Primärer Antikörper für IHC
Bouin LösungShanghai Yuanye Technology Co., Ltd.R20381Der Farbstoff für die Masson-Färbung
CelestitblauShanghai Yuanye Technology Co., Ltd.R20381Der Farbstoff für die Masson-Färbung
von Corncob-Polstern  Verifizierter Lieferant - Xiaohe Technology Co., Ltd Einstreu für Tiere 
EosinSigma-Aldrich861006Der Farbstoff für die HE-Färbung
Fast Green FCFSigma-AldrichF7252Der Farbstoff für die SO-Färbung
Ziegen-Anti-Maus-AntikörperZSGQ-BIO (Peking, China)PV-9002Sekundärer Antikörper für IHC-Ziegen-Anti-Kaninchen-Antikörper
ZSGQ-BIO (Peking, China)PV-9001Sekundärer Antikörper für IHC-Hämatoxylin
Sigma-AldrichH3163Der Farbstoff für die HE-Färbung
MassonShanghai Yuanye Technology Co., Ltd.R20381Der Farbstoff für die Masson-Färbung
MicrodrillRwd Life Science Co., Ltd78001Ausrüstung für die Chirurgie
MMP13Cell Signaling Technology, Inc. (Danvers, MA, USA)69926Primärer Antikörper für IHC
Modulares GewebeeinbettungszentrumThermo Fisher Scientific (USA)EC 350Herstellung von Paraffinblöcken
Neutrales HarzHangzhou Zhengbo Verifizierter Lieferant - Biotechnologie Co., Ltd.ZLI-9555Dichtung für IHC
nicht resorbierbares NahtmaterialHangzhou Huawei Medical Supplies Co., Ltd.4-0Geräte für die
Chirurgie Pentobarbital-Natrium Verifizierter Lieferant - Hangzhou Zhengbo Biotechnology Co., Ltd.WBBTN5GBetäubte tierische
Phosphomolybdsäure Verifizierter Lieferant - Shanghai Yuanye Technology Co., Ltd.R20381Der Farbstoff für die Masson-Färbung
von Ponceau fuchsinShanghai Yuanye Technology Co., Ltd.R20381Der Farbstoff für die Masson-Färbung
von Rotations- und GleitmikrotomenThermo Fisher Scientific (USA)HM325Präzise Paraffinschnitte
Safranin-OSigma-AldrichS2255Der Farbstoff für die SO-Färbung
SkalpellklingeShanghai Lianhui Medical Supplies Co., Ltd.11Ausrüstung für die
Chirurgie Natriumcitratlösung (20x)Hangzhou Haoke Biotechnology Co., Ltd.HK1222Antigen-Gewinnung für IHC
Sprague Dawley (SD) Ratten  Verifizierter Lieferant - Shanghai Slake Experimental Animal Co., Ltd.SDExperimental
animal Tissue-Tek VIP 5 JrSakura (Japan)Vakuuminfiltrationsprozessor
Toluidine BlueSigma-Aldrich89640Der Farbstoff für die TB-Färbung
Von Frey FilamentUGO Basile (Italien) 37450-275Ausrüstung für MWT-Assay
Drahtgeflecht-Plattform Verifizierter Lieferant - Shanghai Yuyan Instruments Co., Ltd.Ausrüstung für MWT-Assays
von von

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Zhang, Z. Chondrons and the pericellular matrix of chondrocytes. Tissue Engineering. Part B, Reviews. 21 (3), 267-277 (2015).
  2. Correa, D., Lietman, S. A. Articular cartilage repair: Current needs, methods and research directions.

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