Un método no invasivo para generar el modelo de lesión de cartílago intraarticular inducida por carga cíclica de la rodilla de rata
5 de julio de 2021
Aquí, presentamos el modelo de lesión de cartílago intraarticular inducida por carga cíclica de la rodilla de rata, generada por 60 compresiones cíclicas sobre 20 N, lo que resulta en daño al cartílago condilar femoral en ratas.
Este protocolo muestra que es posible causar daño al cartílago en animales, animales más grandes sin ninguna intervención quirúrgica o destrucción estructurada de la rodilla del animal. La mayor ventaja es que resulta ser repetitivo en los operadores incluso sin experiencia, lo que es difícil de lograr con cualquier método quirúrgico. Comience montando la rata anestesiada en el dispositivo de fijación.
Coloque la rata anestesiada acostada sobre su vientre en la placa base con su rodilla derecha unida a un pequeño trozo de resina con un surco cóncavo. Coloque la extremidad posterior derecha en las posiciones de extensión de cadera, flexión de rodilla y extensión de tobillo con la rodilla flexionada a aproximadamente 140 grados. Acomode el talón de la rata en la ranura en forma de cuña en el accesorio móvil.
Mueva el dispositivo de fijación al instrumento de prueba de tensión y tracción y asegúrese de que no haya contacto con la célula de carga. Abra el software de control del instrumento de prueba de tensión y tracción y haga clic en el botón de calibración. Después de la calibración, fije con cuidado la parte superior del bastidor a la célula de carga.
Encienda la perilla giratoria del panel operativo principal móvil lentamente hasta que la precarga alcance los cinco Newtons para mantener la articulación de la rodilla estrechamente unida al marco. En el menú principal, haga clic en crear un nuevo método y etiqueta del sistema. Establezca el modo de prueba en ciclo y el tipo de prueba en compresión.
Haga clic en la etiqueta del sensor y seleccione la pestaña de prueba para comprobar que el límite está dentro de 60 Newtons. A continuación, seleccione la pestaña trazo y compruebe que el límite está dentro de los 500 milímetros. En la etiqueta de control de pruebas, seleccione el origen del crecimiento para iniciar el programa principal con 0,3% o escala completa.
Establezca la velocidad de carrera en control en la primera y tercera sección a un milímetro por segundo, luego establezca la fuerza de prueba máxima en la segunda sección en 20 Newtons y la fuerza de prueba mínima en la cuarta sección en cinco Newtons. Establezca la duración de entero en 0,5 segundos para la carga máxima y 10 segundos para la carga mínima. En la pestaña de precarga en la parte inferior de la página, asegúrese de que la opción de encendido esté marcada, que la velocidad de eliminación de la desviación se establezca en 100 milímetros por minuto y que la fuerza máxima sea de cinco Newtons.
Coloque el material como metal en la etiqueta de la muestra. En el menú principal, en la sección seleccionar método y prueba, seleccione el método que se acaba de crear y haga clic en iniciar para comenzar la prueba. Establezca el número de ciclos en 60.
Devuelva a la rata a su jaula después de la carga y mantenga un horario de oscuridad clara de 12-12 horas en una jaula con suficiente espacio y comida ad libitum hasta que sea el momento del análisis. Se estudiaron los cambios a corto plazo en la viabilidad de los condrocitos en muestras sometidas a 20 Newtons de carga cíclica. El número de condrocitos muertos aumentó a las 12 horas después del trauma.
Por el contrario, el número de condrocitos vivos continuó disminuyendo. El cartílago articular de las rodillas de rata que se sometieron a 20 Newtons de carga dinámica se dañó y se confirmó una zona de lesión focal en el cóndilo femoral lateral en todas las muestras. El tamaño de la lesión no aumentó progresivamente durante el período de observación de ocho semanas.
El borde correspondiente a la interfaz de la lesión y el cartílago no afectado se pudo observar en el área afectada. Lo más importante es la configuración adecuada de la fuerza de prueba y el número de ciclos. Con esta técnica, se puede controlar la carga mecánica a la cobertura articular de la sangre, allanando el camino para explorar cómo la carga mecánica afecta el desarrollo o la prevención de la osteoartritis.
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Descripción general
Este estudio presenta un modelo de lesión cartilaginosa intraarticular inducida por carga cíclica en la rodilla de rata, lograda mediante 60 compresiones cíclicas de 20 N, que provocan daño en el cartílago del cóndilo femoral. El método permite obtener daño cartilaginoso sin intervención quirúrgica, haciéndolo accesible para operadores con distintos niveles de experiencia.
Componentes Clave del Estudio
Área de la ciencia
- Neurociencia
- Biología
- Investigación del cartílago
Antecedentes
- El daño en el cartílago es una preocupación importante para la salud articular.
- Los métodos tradicionales a menudo requieren intervención quirúrgica.
- Este modelo tiene como objetivo simplificar el proceso de inducción de lesiones en el cartílago.
- La aplicación repetitiva del método es factible por operadores inexpertos.
Objetivo del estudio
- Desarrollar un modelo confiable para estudiar el daño en el cartílago.
- Evaluar los efectos de la carga cíclica sobre la integridad del cartílago.
- Proporcionar un método que sea fácil de replicar en diferentes entornos de investigación.
Métodos Utilizados
- Colocar ratas anestesiadas en un dispositivo de fijación.
- Posicionar la rodilla derecha en una alineación específica para la carga.
- Aplicar compresiones cíclicas para inducir daño en el cartílago.
- Monitorear los efectos de la carga en el cartílago condilar del fémur.
Resultados Principales
- Inducción exitosa de lesiones en el cartílago en el modelo de rata.
- Se demostró la reproductibilidad del método entre ensayos.
- Se destacó la facilidad de uso para operadores sin experiencia previa.
- Se aportaron conocimientos sobre los efectos de la carga mecánica en la salud del cartílago.
Conclusiones
- El modelo de carga cíclica es eficaz para estudiar el daño en el cartílago.
- Este método puede facilitar la investigación sobre la salud articular sin procedimientos invasivos.
- Estudios futuros pueden basarse en este modelo para explorar intervenciones terapéuticas.
Preguntas frecuentes
Relevancia Ejecutiva para la Industria
Los modelos de carga cíclica no invasiva para lesiones del cartílago intraarticular permiten la inducción precisa y reproducible de daño focal del cartílago en sistemas preclínicos. Este enfoque apoya la desactivación de riesgos mecanicistas y la validación de dianas en la investigación de osteoartritis al minimizar la inflamación confundente derivada del trauma quirúrgico. La reproductibilidad del modelo y su independencia del operador aumentan la confianza predictiva en las etapas iniciales del descubrimiento y en los puntos de inflexión preclínicos.
Aplicaciones Estratégicas en I+D de Biotecnología Farmacéutica
Descubrimiento Temprano y Validación de Blancos
- Permite la interrogación controlada de los mecanismos de lesión del cartílago relacionados con el inicio de la osteoartritis.
- Apoya la validación funcional de dianas al aislar los efectos de la lesión mecánica de los factores de confusión quirúrgicos.
- Facilita la reducción mecanicista de riesgos para dianas candidatas implicadas en la adaptación y reparación del cartílago.
Desarrollo de Cribado y Ensayos
- Proporciona un modelo de lesión estandarizado y reproducible para evaluar intervenciones moleculares o celulares.
- Permite la evaluación cuantitativa de la viabilidad de los condrocitos y la formación de lesiones tras la carga.
- Facilita el desarrollo de ensayos para lecturas histológicas y moleculares del daño y la reparación del cartílago.
Investigación Traductiva y Preclínica
- Se alinea con las vías de lesión mecánica relevantes para la enfermedad implicadas en la osteoartritis postraumática.
- Permite el estudio longitudinal de los cambios espacio-temporales en la salud del cartílago y de los condrocitos.
- Apoya el avance ajustado al riesgo de candidatos terapéuticos dirigidos a la preservación o reparación del cartílago.
Integración de la Línea de Procesamiento y Flujo de Trabajo
Este modelo de carga no invasivo se integra en la continuidad desde el descubrimiento temprano hasta la fase preclínica para la investigación de la biología del cartílago y la osteoartritis.
- Biología del Descubrimiento: Facilita la comprobación de hipótesis sobre los mecanismos de lesión mecánica y degeneración del cartílago.
- Selección: Proporciona puntos finales cuantitativos y reproducibles para estudios de intervención.
- Análisis: Permite la medición de la viabilidad de los condrocitos, el tamaño de la lesión y los marcadores histológicos.
- Investigación Traducional: Conecta los hallazgos del descubrimiento con la validación preclínica en sistemas relevantes para la enfermedad.
- Reutilización Empresarial: Ofrece una plataforma escalable e independiente del operador para realizar estudios repetidos en diversos programas.
Impacto Operativo y Empresarial
- Valor científico: Aumenta la confianza predictiva y reduce la ambigüedad mecanicista en los modelos de osteoartritis.
- Valor operativo: Estandariza la inducción de lesiones y mejora la reproducibilidad entre operadores y estudios.
- Valor estratégico: Apoya decisiones sólidas de avance/no avance y reduce el riesgo biológico en fases tardías.
- Impacto en la cartera: Permite la priorización ajustada al riesgo de programas terapéuticos dirigidos al cartílago.
Consideraciones de Implementación
- Requiere experiencia en el manejo de animales y en instrumentación para carga mecánica.
- Necesita acceso a equipos calibrados para pruebas de esfuerzo y tracción.
- Exige estandarización entre equipos de trabajo en los parámetros de carga y los puntos finales analíticos.
- Adaptable a diferentes modelos de roedores, aunque puede requerir optimización de parámetros.
- Debe confirmarse la estabilidad y focalidad del tamaño de la lesión en cada serie experimental.
