Das vordere Kreuzband (ACL) ist eine kritische Struktur im Kniegelenk, die Stabilität gewährleistet und eine übermäßige Vorwärtsbewegung der Tibia relativ zum Femur verhindert1. Kreuzbandverletzungen gehören zu den häufigsten Knieverletzungen, insbesondere bei Sportarten, die plötzliche Stopps, Sprünge oder Richtungswechsel beinhalten2. Diese Verletzungen können von Teilrissen bis hin zu vollständigen Rissen reichen und erfordern oft einen chirurgischen Eingriff für eine optimale Genesung3. Auch nach operativer Behandlung führen VKB-Verletzungen jedoch häufig zu langfristigen Gelenkveränderungen, einschließlich chondraler Abnutzung, Osteophytenbildung und struktureller Veränderungen des subchondralen Knochens. Diese Veränderungen tragen zusammen zur Gelenkdegeneration bei, die allgemein als posttraumatische Osteoarthritis (PTOA) bezeichnet wird4,5.
Während sich das Fortschreiten von der anfänglichen VKB-Verletzung bis zur symptomatischen PTOA zwischen 2 Jahren und 20 Jahren nach der Verletzung erstrecken kann, können frühe Gelenkveränderungen innerhalb weniger Wochen festgestellt werden 6,7,8,9. Ein wesentliches Merkmal dieser frühen Veränderungen ist das erhöhte Vorhandensein von inflammatorischen Zytokinen (z. B. Interleukin (IL)-1, IL-6, Tumornekrosefaktor (TNF)) und Markern für den Abbau der extrazellulären Matrix (z. B. Metalloproteinasen (MMPs) und CTX-II). Die Beurteilung dieser Entzündungs- und Abbaumarker in der Synovialflüssigkeit liefert entscheidende Einblicke in die akuten und chronischen Phasen der Gelenkpathologie. Zum Beispiel erreichen die IL-1- und IL-6-Spiegel in der Synovialflüssigkeit des verletzten Gelenks innerhalb des ersten Monats nach der Verletzung ihren Höhepunkt. Obwohl diese Werte im Laufe der Zeit abnehmen, kehren sie auch Jahre nach der Behandlung selten auf das normale Ausgangsniveau zurück 10,11,12. Diese anfängliche entzündungsfördernde Reaktion löst eine Kaskade von Gelenkschäden aus, einschließlich Synovialentzündungen, Knorpelabbau und biomechanischer Veränderungen, die den Gewebeabbau fortsetzen und die Gelenkdegeneration beschleunigen13. Darüber hinaus führt eine akute Entzündung nach einer VKB-Verletzung häufig zu Gelenkergüssen und Knieödemen, die sich in der Schwellung und Flüssigkeitsansammlung im Gelenk zeigen14.
Um ACL-Verletzungen zu replizieren und das Fortschreiten der PTOA zu untersuchen, wird das Modell der chirurgisch induzierten ACL-Transsektion (ACLT) bei Mäusen häufig verwendet15,16. Bei diesem Modell wird das ACL durchtrennt, um eine Verletzung zu simulieren und die daraus resultierenden biologischen und mechanischen Folgen zu bewerten. Das ACLT-Modell ist ein wertvolles Werkzeug zur Untersuchung der Entzündungsreaktion, des Knorpelabbaus und der biomechanischen Veränderungen nach einer Verletzung und ermöglicht Einblicke in die molekularen und zellulären Mechanismen, die PTOA antreiben. Darüber hinaus ermöglicht es die Evaluierung von Therapiestrategien, die darauf abzielen, Gelenkdegeneration zu mildern und die Funktion zu erhalten. Beim Menschen wird die Synovialflüssigkeitsanalyse häufig verwendet, um Entzündungen und Knorpelabbau im Laufe der Zeit zu überwachen, da die Gewinnung von Synovialflüssigkeit relativ einfach ist17,18. Bei Mäusen ist es jedoch eine Herausforderung, Synovialflüssigkeit nach Verletzungsmodellen zu sammeln. In diesem Manuskript beschreiben wir unsere Operationstechnik für ACLT und eine Kniespülmethode zur Entnahme von Synovialflüssigkeit zur Beurteilung von Entzündungs- und Abbaumarkern. Wir stellen auch eine Methode zur Messung der Kniegröße vor, um Ödeme nach Gelenkverletzungen zu quantifizieren. Darüber hinaus beschreiben wir unsere microCT-Bewertungsmethode zur Einstufung des Schweregrads von PTOA nach ACLT. Diese Ansätze bieten komplementäre Instrumente zur Bewertung der akuten und chronischen Auswirkungen von VKB-Verletzungen in einem präklinischen Umfeld.