Eine Mini-invasive interne Fixierungstechnik zum Studium der Immobilisierung-induzierten Knieflexionskontraktur bei Ratten
20. Mai 2019
Hier stellen wir ein Protokoll zur Beschreibung einer minimalinvasiven Technik zur Immobilisierung von Kniegelenken in einem Rattenmodell vor. Dieses reproduzierbare Protokoll, das auf dem Modus der Muskel-Lücken-Trennung und der Mini-Inzisionsfähigkeit basiert, eignet sich für die Untersuchung des zugrunde liegenden molekularen Mechanismus der erworbenen Gelenkkontraktur.
Diese einfache und effektive Muskel-Lücken-Trennung seklösen Modell Technik kombinieren die Möglichkeiten der Mini-Invasion-Methode ist die beste interne Fixierung in unserer Ratte KnieGelenk Kontraktion Modell. Der Hauptvorteil dieser Technik ist, dass ihr Prozess reproduzierbar ist und die minimal-invasive Alternative zur Induktion der Kontraktur des Kniegelenks bei Tieren. Demonstriert wird das Verfahren von Shihai Jiang und Fei Zhang, Doktorandin meines Labors.
Nach der Bestätigung einer fehlenden Reaktion auf Zehen-Pinch, rasieren Sie den unteren Körper der anästhesierten Ratte, einschließlich der beiden Hinterbeine. Desinfizieren Sie die exponierte Haut mit Tinktur von Povidon Jod zweimal und 75%Ethanol dreimal. Tragen Sie Salbe auf die Augen des Tieres auf und legen Sie die Ratte seitlich unter einen chirurgischen Vorhang mit einem hinteren Glied und einer Hüfte ausgesetzt.
Desinfizieren Sie den Operationsbereich mit zusätzlichem Povidon-Jod. Zeichnen Sie am distalen Ende des Oberschenkelknochens einen größeren Trochanter entlang der Körperoberflächenprojektion des Muskelspalts zwischen dem Vastus lateralis und bizeps femoris, um die Richtung des Hautschnitts zu markieren. Als nächstes machen Sie einen 1,5 Zentimeter Großen Schnitt in der Epidermis entlang der Linie.
Verwenden Sie Gewebezangen, um den Muskelspalt zwischen vastus lateralis und biceps femoris unverblümt zu sezieren, bis etwa ein Zentimeter des Oberschenkelschafts freigelegt ist. Verwenden Sie einen Retraktor, um eine kontinuierliche Trennung des Muskelspalts zu erleichtern. Machen Sie einen ein Zentimeter Schnitt in der Epidermis entlang der Körperoberfläche Projektion des Muskelspalts zwischen dem tibialis anterior und fibularis longus auf der distalen unteren Extremität.
Sezieren Sie den Muskelspalt unverblümt, bis etwa ein Zentimeter der Tibia freigelegt ist. Verwenden Sie den Retraktor und glatte Zange, um das Weichgewebe zu trennen. Halten Sie einen Bohrer senkrecht zum Knochen, bohren Sie ein Ein-Millimeter-Loch in die Oberschenkelwelle bei 1, 500 Umdrehungen pro Minute etwa acht Millimeter unter dem unteren Rand des größeren Trochanters.
Drücken Sie schnell die Wunde, um die Blutung zu stoppen und bohren Sie ein Loch mit einem Durchmesser von 0,9 Millimetern in die Tibia etwa vier Millimeter unter dem Rand der tibiofibulären Fusion. Verwenden Sie eine gerade hämostatische Klemme vom Tibialoch bis zum Oberschenkelknochenloch, das unterhalb des Magen-Darm-Lochs im Tibia-Ende und oberhalb des Gluteus medius unterhalb des Bizeps femoris im Oberschenkelknochenende liegt. Dann verwenden Sie eine m1.4 mal acht Millimeter Stahlschraube, um ein Ende einer Kunststoffplatte im proximalen Oberschenkelknochen zu befestigen.
Verwenden Sie eine m1.2 mal sechs Millimeter Stahlschraube, um ein weiteres Ende der Kunststoffplatte in der distalen Tibia zu sichern. Wenn die Platte gesichert ist, verwenden Sie 4-0 resorbierbare Nähte, um die Myofaszie, tiefe Faszien und subkutanes Gewebe zu schließen. Schließen Sie die Haut mit Seidennähten.
Die Röntgenaufnahme zeigt eine korrekte Platzierung der Stahlschrauben im Oberschenkel oder in der Tibia. Die dreidimensionale Rekonstruktionsanalyse nach hochauflösendem Mikrorechentomographie-Scanning zeigt die seitliche Platzierung der Schrauben etwa acht Millimeter unterhalb der unteren Kante des größeren Trochanters am proximalen Oberschenkelknochen und etwa vier Millimeter unterhalb des Rands der tiiofibulären Fusion an der distalen Tibia. Die arthrogenen Defizite im Bewegungsbereich nehmen während der Immobilisierung zeitabhängig zu.
Wie die höheren durchschnittlichen arthrogenen Defizite, gemessen für das immobilisierte Kniegelenk im Vergleich zum Kontrollkniegelenk bei 56 Tagen Immobilisierung, zeigen. Am ersten Tag der Immobilisierung wird keine Haftung durch elastische Färbung der hinteren-überlegenen Kniegelenkkapsel im Gelenkraum zwischen der hinteren-überlegenen Gelenkkapsel im Oberschenkelimmobilisierten oder dem kontralateralen seitlichen Kniegelenk beobachtet. Durch 28 Tage Immobilisierung entwickeln sich jedoch Fibroadiposeen und Adhäsion im Gelenkraum des immobilisierten Knies.
Nach 56 Tagen Immobilisierung werden die Fasergewebe teilweise durch die Ablagerung ersetzt, während diese Art der Haftung im kontralateralen Kniegelenk nicht beobachtet wird. Diese Methode wird von der von Professor Trudel und Kollegen der Universität Ottawa verwendet modifiziert. Es ist der Schlüssel, um die Muskellücken während der Operation zu identifizieren und zu trennen.
Nach verschiedenen Immobilisierungstechniken können andere experimentelle Prozesse wie die Kultur der Kniegelenkkapsel durchgeführt werden, um die zugrunde liegenden molekularen Mechanismen zu untersuchen.
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Übersicht
Dieser Artikel stellt eine minimalinvasive Technik zur Immobilisierung des Kniegelenks in einem Rattenmodell vor. Das Protokoll ist so konzipiert, dass es reproduzierbar ist und sich zur Untersuchung der molekularen Mechanismen eignet, die einer erworbenen Gelenkkontraktur zugrunde liegen.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Neurowissenschaften
- Biologie
- Tiermodelle
Hintergrund
- Gelenkkontrakturen sind ein häufiges Problem bei verschiedenen Erkrankungen.
- Minimalinvasive Techniken können die Erholungszeit und Komplikationen reduzieren.
- Das Verständnis der Mechanismen einer Kontrakturen kann bei der Entwicklung von Behandlungen helfen.
- Dieses Protokoll verwendet ein Muskel-Gap-Trennungsmodell.
Zweck der Studie
- Eine reproduzierbare Methode zur Immobilisierung des Kniegelenks zu etablieren.
- Die Untersuchung der molekularen Mechanismen einer Gelenkkontraktur zu erleichtern.
- Eine minimalinvasive Alternative für Tierstudien bereitzustellen.
Verwendete Methoden
- Vorbereitung des Rattenmodells unter Narkose.
- Rasieren und Desinfizieren des Unterkörpers der Ratte.
- Auftragung von Salbe zum Schutz der Augen während des Eingriffs.
- Verwendung eines Operationsvorhangs zur Freilegung des Hinterbeins für den Eingriff.
Hauptergebnisse
- Die Technik zeigte Reproduzierbarkeit bei der Immobilisierung des Kniegelenks.
- Der minimalinvasive Ansatz reduzierte das Trauma für das Tier.
- Erleichterte weitere Studien zu den Mechanismen der Gelenkkontraktur.
- Bot eine zuverlässige Methode für zukünftige Forschungsanwendungen.
Schlussfolgerungen
- Das Muskel-Gap-Trennungsmodell ist effektiv für Kniegelenkstudien.
- Dieses Protokoll kann die Forschung zur Gelenkkontraktur verbessern.
- Minimalinvasive Techniken sind vorteilhaft für das Tierwohl.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
Minimally invasive internal fixation models for joint contracture enable reproducible, low-trauma preclinical studies of immobilization-induced pathology. This approach supports mechanistic de-risking and target validation for musculoskeletal and fibrotic disease portfolios. The model's quantitative outputs and imaging compatibility facilitate robust translational continuity from early discovery through preclinical assessment.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of fibrotic and contracture pathways in a controlled, disease-relevant system.
- Supports functional target validation by quantifying joint mobility deficits and tissue remodeling.
- Facilitates mechanistic de-risking by allowing molecular and histological analysis of contracture progression.
Screening & Assay Development
- Provides a standardized, reproducible animal model for evaluating anti-fibrotic or anti-contracture interventions.
- Delivers quantitative range-of-motion and imaging endpoints suitable for comparative compound assessment.
- Enables downstream histological and molecular assays for biomarker discovery and validation.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant pathology observed in human joint contracture and fibrosis.
- Supports continuity from mechanistic discovery to preclinical efficacy and safety studies.
- Allows risk-adjusted advancement decisions based on robust, time-dependent phenotypic data.
Pipeline & Workflow Integration
This mini-invasive rat model integrates into the discovery-to-preclinical continuum for musculoskeletal and fibrotic disease research.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing on contracture mechanisms and fibrotic tissue remodeling.
- Screening: Provides reproducible, quantitative endpoints for compound evaluation and assay standardization.
- Analytics: Enables imaging (x-ray, micro-CT) and histological readouts for cross-condition comparison.
- Translational Research: Bridges early mechanistic findings with preclinical model validation and biomarker alignment.
- Enterprise Reuse: Offers a scalable, low-trauma platform adaptable for diverse fibrotic and orthopedic research needs.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces mechanistic ambiguity in contracture research.
- Operational Value: Enhances reproducibility, standardization, and scalability of preclinical models.
- Strategic Value: Improves go/no-go decision quality and capital efficiency by providing robust, quantitative data.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization and advancement of anti-fibrotic and orthopedic candidates.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise in mini-invasive animal procedures and muscle-gap identification.
- Needs access to imaging infrastructure (x-ray, micro-CT) for fixation verification and endpoint analysis.
- Demands cross-team standardization of surgical and analytical protocols for reproducibility.
- Adaptable to other small animal models with consideration of anatomical differences.
- Potential limitations include surgical learning curve and model-specific recovery monitoring.
