מאמר שיטה

מודל עכברי סטנדרטי של טיפול בגלי הלם חוץ-גופיים המושרה על ידי התחדשות רקמות רכות

898 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/62338

⸱

28 ביוני 2021

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department for Cardiac Surgery, Innsbruck Medical University, 2Institute of Clinical and Functional Anatomy, Innsbruck Medical University

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

מאמר זה מתאר מודל עכברי סטנדרטי של התחדשות רקמות באמצעות טיפול בגלי הלם.

תקציר

טיפול בגלי הלם (SWT) מראה השפעות התחדשות מבטיחות במספר רקמות שונות. עם זאת, המנגנונים המולקולריים הבסיסיים אינם מובנים היטב. אנגיוגנזה, תהליך של היווצרות כלי דם חדשים הוא מניע מוביל להתחדשות ברקמות רכות יותר כמו גם השפעה שהתגלתה לאחרונה של SWT. כיצד הגירוי המכני של SWT גורם לאנגיוגנזה והתחדשות ואילו מסלולים מעורבים אינו מובן במלואו. כדי לשפר עוד יותר את השימוש הקליני ב-SWT ולקבל מידע רב ערך על האופן שבו גירוי מכני יכול להשפיע על התחדשות רקמות ורקמות, יש צורך במודל סטנדרטי של SWT. אנו מתארים בזאת מודל עכברי סטנדרטי וקל ליישום של התחדשות המושרה על ידי טיפול בגלי הלם, תוך שימוש במודל איסכמיה של הגפיים האחוריות.

מבוא

טיפול בגלי הלם (SWT) הוצג לראשונה בפרקטיקה הקלינית כאמצעי לפירוק אבנים בכליות באמצעות יישום חוץ-גופני. בשנות ה-90 של המאה ה-20, ממצא מקרי של עיבוי פסגת הכסל בהקלטות רנטגן בעקבות ליטוטריפסיה חוזרת ונשנית חשף השפעה מורפוגנית של העצם SWT1. זה גרם לגל של יישומים חדשים בשימוש אורתופדי. SWT, התפתח בכך לאפשרות טיפול מוכרת עבור אי-איחודי עצם ארוכים, אפיקונדיליטיס לרוחב, כמו גם דלקת בגיד אכילס 2,3,4,5. עדויות עדכניות מרחיבות כעת שוב את ספקטרום המכשירים מעבר לאורתופדיה, לרקמות רכות יותר והפרעות ריפוי פצעים 6,7. כאן מחקרים יכולים להראות יעילות של SWT במכלול הטרוגני של מצבים כולל למשל תפקוד לקוי של זיקפה או ספסטיות לאחר שבץמוחי 8,9,10.

עם זאת, המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס SWT עדיין אינם מובנים במלואם ודורשים מחקר נוסף. עם התמקדות במחלות לב וכלי דם, העבודה הקודמת שלנו מדגימה השפעה מבטיחה של SWT במודל עכברי של אוטם שריר הלב. בכך התגלתה אנגיוגנזה כמניע ליבה של התחדשות שריר הלב לאחר SWT11.

אנגיוגנזה מתארת התפתחות של כלים חדשים באמצעות הנבטה ופיצול של כלים קיימים. במקרה של פציעה, כלי דם חדשים אלה מקלים על החזרת זרימת הדם לאזור הפגוע ובכך התחדשות12.

אנגיוגנזה, אם כן, מייצגת סימן היכר של התחדשות רקמות והסבר פוטנציאלי להשפעות SWT ברקמות רכות יותר. עם זאת, התחדשות היא תהליך מורכב עם מנגנוני משרנים ואפקטורים רבים. למרות האפשרות לחקור אותם בסביבה של תרבית תאים מבודדת, מודלים של בעלי חיים הם המתאימים ביותר לחקות את התהליכים המורכבים הללו. איסכמיה של הגפיים האחוריות היא מודל מבוסס היטב לחקר אנגיוגנזה והתחדשות in vivo13. כדי לתמוך במחקר נוסף על השפעת ההתחדשות של SWT אנו מציגים בזאת מודל עכברי אפשרי וסטנדרטי של SWT באיסכמיה של הגפיים האחוריות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הניסויים אושרו על ידי הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים באוניברסיטה הרפואית של אינסברוק ועל ידי משרד המדע האוסטרי (BMWF-66.011/0110-V/3b/2019).

1. אינדוקציה של הרדמה ומערך תפעולי

  1. הכינו סביבה מתאימה להליכים של בעלי חיים: עיקרו ציוד, חיטוי משטחים, השתמשו במסכות חד פעמיות, חלוקי בידוד וכפפות.
  2. הרדמה של עכבר בן 18-12 שבועות (זן ומין בהתאם להגדרת הניסוי) בתא המחובר למכשיר אידוי איזופלורן ב-4%.
  3. בדוק אם יש הרגעה מספקת באמצעות דוושה או רפלקס אפרכסת כאינדיקטורים לזיהוי כאב עמוק.
  4. כאשר בעל החיים מורדם מספיק, יש לכבות את זרימת האיזופלורן ולתת משככי כאבים והרדמה בהתאם לשימוש בפרוטוקול הטיפול והשימוש המאושר בבעלי חיים, למשל, קטמין הידרוכלוריד (80 מ"ג/ק"ג משקל גוף) כחומר הרדמה וקסילזין הידרוכלוריד (5 מ"ג/ק"ג משקל גוף) כחומר אנלגיטי תוך-צפק.
    הערה: הכן מזרק עם תרופות תוך צפקיות לפני הכנסת החיה לתא ההרדמה.
  5. בדוק את עומק ההרדמה 5 דקות לאחר ההזרקה על ידי הערכת רפלקס נסיגת הדוושה.
  6. יש למרוח משחת עיניים (למשל, 0.5 גרם רטינולפלמיטט) כדי למנוע נזק לקרנית.
  7. הסר שיער באזור הניתוח ובסמוך אליו, במיוחד בגפה האחורית השמאלית ובמפשעה. ניתן להשתמש בקרם אפילציה במקום סכיני גילוח או גוזמים כדי למנוע פגיעה בעור.
  8. קבע את החיה במצב שכיבה עם גפיים מורחבות על צלחת חימום בעזרת סרט דבק.
  9. לחטא ולנקות את אזור הניתוח עם 10% פובידון-יוד או חומר חיטוי דומה. השתמש בווילון שדה סטרילי.

2. נוהל

  1. השתמש במיקרוסקופ בהגדלה של פי 10 עד פי 20 כדי לבצע את הניתוח.
  2. בצע חתך עור (~1.5 ס"מ) פרוקסימלי למפרק הברך באמצעות מספריים כירורגיים.
  3. הפרד בעדינות את העור מהרקמה הבסיסית באמצעות מלקחיים קהים.
  4. זהה את כלי הירך. יש להפריד בזהירות את העורק, הווריד והעצב באמצעות מלקחיים ומספריים.
  5. החל מקרוב ברמת הרצועה המפשעתית, הסר בזהירות את רקמת החיבור שמסביב עד להצגה אופטימלית של העורק. כנקודת קצה דיסטלית, העורק המסתעף לעורק הספנוס והפופליטאלי צריך להיות גלוי.
  6. קשרו את עורק הירך הפרוקסימלי ברמת הרצועה המפשעתית באמצעות תפר פוליפרופילן 7-0.
  7. חסום את הקצה הדיסטלי של עורק הירך הפרוקסימלי להסתעפות לעורק ספנוס ופופליטאלי באמצעות תפר פוליפרופילן 7-0.
  8. כרתו את קטע עורק הירך בין הקשרים הדיסטליים והפרוקסימליים באמצעות הדיאתרמיה.
    הערה: כריתת עורק הירך על ידי חיתוך במספריים כירורגיים אפשרית גם כן. עם זאת, שימוש בדיאתרמיה חוסם את הכלי בנוסף לתפר למקרה שהקשרים נכשלים.
  9. ודא שעורק הירך חסום בבטחה ולא נראים דימומים בשדה הניתוח.
    הערה: מומלץ לשמור על מרחק צר בין תפרי העור כדי למנוע טיהור ג'ל קולי של הפצע במהלך מריחת SWT.
  10. תפרו את חתך העור באמצעות 5-0 תפרי ניילון שאינם נספגים עם קשרים בודדים.
  11. יש לחטא את אזור הניתוח בעזרת צמר גפן.

3. יישום טיפול בגלי הלם

  1. יש לוודא שהחתך בעור סגור לחלוטין.
  2. הגדר פרמטרי טיפול במכשיר גלי הלם. במסגרת ניסויית זו, נעשה שימוש בצפיפות שטף אנרגיה של 0.1 mJ/mm2 בתדר של 3 הרץ עבור סך של 300 דחפים.
    הערה: רמות האנרגיה אומצו מתוצאות קודמות14 תוך שימוש בטיפול ממוקד בגלי הלם חוץ-גופיים.
  3. מרחו ג'ל אולטראסוני על אזור הטיפול בירך הפנימית לצימוד נכון.
  4. ודא שאין בועות אוויר כלואות בתוך הג'ל.
    הערה: צימוד נכון עם מספיק ג'ל חיוני ליישום SWT נאות. בועות אוויר קטנות בתוך הג'ל יספגו גלי הלם ויפחיתו את השפעתם.
  5. הפעילו 300 דחפים על ידי החלפת מתג כף הרגל תוך הזזה איטית של האפליקטור מעל הירך.
    הערה: אם SWT לא מיושם מיד לאחר הניתוח, הימנע מספיגת אנרגיה אפשרית של גלי הלם עקב שיער שצמח מחדש על ידי הסרה לפני הטיפול.
  6. לאחר הטיפול, נגב את כל שאריות הג'ל האולטראסוני כדי למנוע קירור של הירך.
  7. העבירו את החיה לכלוב התאוששות החשוף למנורת חימום כדי למנוע היפותרמיה.
  8. יש לעקוב אחר בעל החיים בקפידה עד להתעוררות ולתת מינון של 0.05 מ"ג/ק"ג משקל גוף של בופרנורפין, תת עורי לשיכוך כאבים נאות.
  9. עקוב אחר בריאותם ורווחתם של בעלי חיים מדי יום עד שהחתך הניתוחי נרפא במלואו.
    הערה: ניתן להגביל את הטיפול לפגישה אחת או לחזור עליו מספר פעמים. בדוגמה זו, בוצעה אפליקציה יחידה.

4. מדידת זרימת דם

  1. בצע מדידת זרימת דם מיד לאחר הניתוח ובנקודות זמן שונות לאחר מכן בהתאם להגדרת הניסוי.
  2. הרגיעו את החיה בתא המחובר למכשיר אידוי איזופלורן ב-4%.
  3. כאשר בעל החיים מורדם, כבה את זרימת האיזופלורן ומתן חומרי הרדמה ומשככי כאבים. בהתאם לפרוטוקול הטיפול והשימוש המאושר בבעלי חיים, יש למרוח קטמין הידרוכלוריד (80 מ"ג/ק"ג משקל גוף) וקסילזין הידרוכלוריד (5 מ"ג/ק"ג משקל גוף) תוך צפקית.
  4. בדוק את עומק ההרדמה 5 דקות לאחר ההזרקה על ידי הערכת רפלקס נסיגת הדוושה.
  5. השתמשו במשחת עיניים (למשל, 0.5 גרם רטינולפלמיטט) כדי למנוע נזק לקרנית.
  6. קבע את החיה במצב שכיבה עם גפיים מורחבות על צלחת חימום בעזרת סרט דבק.
  7. הסר שיער משתי הגפיים האחוריות בקפידה.
  8. מדוד זלוף גפיים באמצעות דופלר לייזר לפי הוראות היצרן.
    הערה: יש להשתמש ביחס בין זרימת הדם של הגפה האיסכמית לעומת זרימת הדם הלא איסכמית כפרמטר העיקרי.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

באמצעות פרוטוקול זה ניתן לצפות ולעקוב אחר הבדלים משמעותיים בזלוף הגפיים האחוריות לאחר התערבות SWT. תמונות מייצגות מראות הבדל ניכר בגפיים שטופלו ב-SWT (איור 1B) בהשוואה לגפיים לא מטופלות (איור 1A). כאן, הזלוף מתואר באמצעות התלקחות תרמית עם צבעים קרים המייצגים זילוף נמוך וצבעים חמים המייצגים זילוף גבוה. כימות קריאות דופלר לייזר מראה עלייה משמעותית בזלוף 4 שבועות לאחר הניתוח. (איור 1C)...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

טיפול בגלי הלם מראה תוצאות מבטיחות במספר הגדרות התחדשות רקמות רכות. עם זאת, כדי להגדיל, לשפר או לבודד עוד יותר את יכולות ההתחדשות הללו, ראשית יש לחשוף את היסודות של התחדשות הנגרמת על ידי SWT ברמה המולקולרית. התחדשות רקמות היא מורכבת וכוללת תהליכים ביולוגיים רבים כולל חסינות מולדת ונרכשת, דלקת, התקדמות מחזור התא, אפופטוזיס, התמיינות תאים, אנגיוגנזה ואחרים17,18. ניתן לחקור מנגנונים מבודדים של SWT במבחנה, תוך שימוש ביישום א...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

הולפלד ג'יי וגרים מ. הם בעלי מניות ב-Heart Regeneration Technologies GmbH, ספין-אוף של האוניברסיטה הרפואית של אינסברוק שמטרתו לקדם טיפול בגלי הלם לבבי (www.heart-regeneration.com). לכל הסופרים האחרים אין מה לחשוף.

תודות

מחקר זה נתמך על ידי מענק מחקר בלתי מוגבל של AUVA ל-JH ו-CGT.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
10% Povidone
5-0 תפר ניילוןEthicon Inc.
7-0 תפר משיEthicon Inc.
CauteryMartinME-102
קרם אפילטוריNivea
GauzeGazin
חימום צלחת
קטמין הידרוכלורידהרדמה
לייזר דופלרמור מכשירים
כירורגייםבסדר Science Tools
הרדמהקסילזין הידרוכלוריד

מקורות

  1. Schaden, W., et al. Extracorporeal shockwave therapy (ESWT) - First choice treatment of fracture non-unions. International Journal of Surgery. 24, 179-183 (2015).
  2. Xu, Z. H., et al. Extracorporeal shock wave treatment in nonunions of long bone fractures. International Orthopaedics. 33, 789-793 (2009).
  3. Melegati, G., Tornese, D., Bandi, M., Rubini, M. Comparison of two ultrasonographic localization techniques for the treatment of lateral epicondylitis with extracorporeal shock wave therapy: A randomized study. Clinical Rehabilitation. 18, 366-370 (2004).
  4. Zhang, S., Li, H., Yao, W., Hua, Y., Li, Y. Therapeutic response of extracorporeal shock wave therapy for insertional achilles tendinopathy between sports-active and nonsports-active patients with 5-year follow-up. Orthopedic Journal of Sport Medicine. 8, 1-6 (2020).
  5. Dedes, V., et al. Effectiveness and safety of shockwave therapy in tendinopathies. Materia Socio Medica. 30, 141(2018).
  6. Surace, S. J., Deitch, J., Johnston, R. V., Shock Buchbinder, R. wave therapy for rotator cuff disease with or without calcification. Cochrane Database of Systematic Reviews. 3 (3), 008962(2020).
  7. Mittermayr, R., et al. Extracorporeal shock wave therapy (ESWT) for wound healing: Technology, mechanisms, and clinical efficacy. Wound Repair Regeneration. 20, 456-465 (2012).
  8. Fode, M., Hatzichristodoulou, G., Serefoglu, E. C., Verze, P., Albersen, M. Low-intensity shockwave therapy for erectile dysfunction: Is the evidence strong enough. Nature Reviews Urology. 14, 593-606 (2017).
  9. Guo, P., et al. Positive effects of extracorporeal shock wave therapy on spasticity in poststroke patients: a meta-analysis. Journal of Stroke and Cerebrovascular Diseases. 26 (11), 2470-2476 (2017).
  10. Vardi, Y., Appel, B., Jacob, G., Massarwi, O., Gruenwald, I. Can low-intensity extracorporeal shockwave therapy improve erectile function? A 6-month follow-up pilot study in patients with organic erectile dysfunction. European Urology. 58, 243-248 (2010).
  11. Gollmann-Tepeköylü, C., et al. miR-19a-3p containing exosomes improve function of ischaemic myocardium upon shock wave therapy. Cardiovascular Research. 116 (6), 1226-1236 (2019).
  12. Otrock, Z. K., Mahfouz, R. A. R., Makarem, J. A., Shamseddine, A. I. Understanding the biology of angiogenesis: Review of the most important molecular mechanisms. Blood Cells, Molecules and Diseases. 39, 212-220 (2007).
  13. Ahn, H., et al. A murine model of hind limb ischemia to study angiogenesis and arteriogenesis. Physiology and Behavior. 176, 139-148 (2017).
  14. Pölzl, L., et al. Defining a therapeutic range for regeneration of ischemic myocardium via shock waves. Science Reports. , 409(2021).
  15. Holfeld, J., et al. Low energy shock wave therapy induces angiogenesis in acute hind-limb ischemia via VEGF receptor 2 phosphorylation. PLoS One. 9, 1-7 (2014).
  16. Theurl, M., et al. The neuropeptide catestatin acts as a novel angiogenic cytokine via a basic fibroblast growth factor-dependent mechanism. Circulation Research. 107 (11), 1326-1335 (2010).
  17. Noonan, D. M., De Lerma Barbaro, A., Vannini, N., Mortara, L., Albini, A. Inflammation, inflammatory cells and angiogenesis: Decisions and indecisions. Cancer Metastasis Reviews. 27, 31-40 (2008).
  18. Aurora, A. B., Olson, E. N. Immune modulation of stem cells and regeneration. Cell Stem Cell. 15, 14-25 (2014).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

הסרטון יגיע בקרוב

מאמרים קשורים