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Los trastornos musculoesqueléticos afectan a millones de personas y son una de las principales causas de discapacidad en todo el mundo1. A pesar de eso, los trastornos musculoesqueléticos están poco estudiados y se comprenden menos en comparación con otros trastornos crónicos prevalentes (por ejemplo, cáncer y diabetes). Además, se prevé que aumente la prevalencia de discapacidades asociadas con trastornos musculoesqueléticos, lo que subraya la importancia de la investigación que investiga los mecanismos moleculares y las vías celulares que sustentan el desarrollo y la progresión de las enfermedades musculoesqueléticas. En consecuencia, existe una creciente necesidad de metodologías que permitan una mejor comprensión de las enfermedades musculoesqueléticas a nivel molecular y faciliten el desarrollo de terapias innovadoras.
La lesión de los nervios periféricos se asocia con ~ 3% de los casos de trauma y es una causa común de morbilidad en pacientes con traumatismos ortopédicos2. Sin embargo, un tratamiento preciso que rescate las funciones nerviosas y revierta la atrofia muscular asociada a la lesión traumática del nervio periférico (TPNI) sigue siendo difícilde alcanzar 3. Por lo tanto, los estudios en modelos murinos son fundamentales para evaluar la eficacia de los tratamientos de TPNI en investigación; sin embargo, el campo carece de modelos animales de transección nerviosa predecibles que permitan mediciones confiables de recuperación funcional o caracterización de la regeneración nerviosa. En su estudio incluido en esta colección de métodos, Lee et al. describen un modelo de TPNI que asegura un patrón de lesión fijo y facilita la medición de la recuperación funcional4. En general, la recuperación funcional después de la TPNI depende de la gravedad de la lesión, y una gran ventaja del protocolo descrito por Lee et al.4 es el uso de un dispositivo digital calibrado que monitorea la variación de presión en tiempo real durante la cirugía de aplastamiento nervioso. Esto limita la variabilidad en la gravedad de la lesión inducida y, posteriormente, la recuperación.
La artrosis (OA) es la principal causa de discapacidad que afecta a las extremidades inferiores en los adultos mayores y, por lo tanto, constituye una importante carga social y económica5. Existen modelos murinos que imitan las fases del desarrollo de la OA, incluido el modelo de desestabilización del menisco medial (DMM) ampliamente utilizado de la OA postraumática 6,7. El artículo de Dunning et al. presenta un modelo de OA de desestabilización y rasguño de cartílago (DCS), que es una versión modificada del modelo DMM e implica impartir más daño al cartílago mediante la introducción de tres rasguños en la superficie del cartílago8. El modelo DCS representa un modelo acelerado de OA y es adecuado para estudios que se centran en la formación de osteofitos, la inflamación sinovial, la remodelación ósea y las mediciones del dolor durante las primeras fases de OA. El modelo también recapitula el daño infligido directamente sobre el cartílago durante cirugías artroscópicas y otras intervenciones clínicas.
Varios estudios mecanicistas que son inviables en ratones se pueden realizar en células cultivadas, lo que subraya la importancia de los experimentos in vitro que complementan los estudios in vivo . Las células primarias son una herramienta de investigación importante, ya que recapitulan las condiciones endógenas in vivo con mayor fidelidad que las líneas celulares estables. En consecuencia, desarrollar protocolos que faciliten el aislamiento de células primarias viables de diferentes tejidos musculoesqueléticos es esencial para avanzar en la investigación en este campo. El artículo de Jagadeeshaprasad et al. detalla una metodología para la digestión enzimática y mecánica del prepucio del recién nacido humano para aislar simultáneamente tres tipos de células primarias: queratinocitos, fibroblastos y células de Schwann (SC)9. El aislamiento de SC de la piel representa un gran avance que este protocolo introduce en los protocolos bien establecidos para aislar queratinocitos y fibroblastos. El protocolo facilita el cocultivo de los tres tipos de células, lo cual es esencial para los estudios que investigan las funciones potenciales de las SC en la modulación de la homeostasis y las funciones de los queratinocitos y fibroblastos.
La sobreexpresión y la eliminación son enfoques comúnmente utilizados para estudiar las funciones de los genes. Aunque estos experimentos se llevan a cabo de forma fácil y rutinaria en cultivos celulares in vitro, es más difícil manipular la expresión génica in vivo debido a los desafíos para lograr la entrega eficiente de ADN plasmídico o ARN de interferencia pequeño a las células / tejidos diana. Hain y Waning describen un protocolo fácil para electroporar plásmido de ADN en el músculo esquelético del ratón para sobreexpresar la proteína codificada en las miofibras10. Un inconveniente importante de los protocolos existentes para inyectar o electroporar plásmidos de ADN en los músculos esqueléticos es el impacto negativo de estos procedimientos en la contractilidad muscular. El protocolo introducido por Hain y Waning10 aborda esta limitación, ya que no compromete la contractilidad del músculo esquelético, lo que permite evaluar la contractilidad muscular como resultado funcional de la expresión variable de proteínas.
La microtomografía computarizada (TC) es una modalidad de imagen que se utiliza comúnmente para evaluar la estructura tridimensional (3D) del hueso11. μCT es el estándar de oro para la imagen ósea humana en la clínica y se utiliza ampliamente en la evaluación de la estructura ósea y la regeneración ósea en estudios preclínicos12. μCT implica una gran cantidad de imágenes de rayos X obtenidas de hueso mineralizado, que inherentemente tiene un excelente contraste con los rayos X. Cuando se utiliza para evaluar la formación ósea durante el proceso de curación de fracturas, μCT proporciona información detallada sobre la estructura 3D y la densidad del callo en curación. Aunque la cuantificación del hueso intacto mediante μCT está bien establecida, existe una falta de consenso sobre un protocolo de μCT para la evaluación del callo de la fractura. Wee et al. proporcionan un protocolo estandarizado, paso a paso, para una evaluación precisa del callo de la fractura durante las diferentes fases de la curación de la fractura ósea13. El protocolo utiliza una plataforma de análisis de última generación que permite la visualización de imágenes, la realineación y la segmentación de callos. Esta contribución ayudará a establecer un enfoque más estandarizado y consistente para el análisis de callos fracturados en todo el campo.
En resumen, esta colección de métodos presenta protocolos experimentales utilizados en una amplia gama de tejidos musculoesqueléticos: hueso, cartílago, nervio periférico, músculo esquelético y piel. Esperamos que esta colección resulte útil tanto para los recién llegados como para los expertos en el campo de rápido crecimiento de la investigación musculoesquelética. El futuro del campo se verá reforzado en gran medida por los continuos esfuerzos destinados a desarrollar nuevas metodologías de investigación. Los esfuerzos para establecer nuevos modelos murinos para los trastornos musculoesqueléticos y desarrollar enfoques innovadores para la administración local y dirigida de terapias a los tejidos musculoesqueléticos son especialmente valiosos.