הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

מודל פגיעת סחוס הניתן לשחזור ליצירת דלקת מפרקים ניוונית פוסט טראומטית בארנב

2.4K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/64450

⸱

21 בנובמבר 2023

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Anatomy, Cell Biology and Physiology, Indiana University School of Medicine, 2Department of Orthopaedic Surgery, Indiana University School of Medicine, 3Indiana Center for Musculoskeletal Health, Indiana University School of Medicine, 4School of Mechanical Engineering, Purdue University, 5Large Animal Resource Center, Indiana University School of Medicine, 6Department of Mechanical and Energy Engineering, Indiana University-Purdue University Indianapolis

* These authors contributed equally

במאמר זה

סיכום

מודל ההשפעה של קונדיל פמורלי מדיאלי פתוח בארנבים אמין לחקר דלקת מפרקים ניוונית פוסט-טראומטית (PTOA) ואסטרטגיות טיפוליות חדשניות למיתון התקדמות PTOA. פרוטוקול זה יוצר פגם סחוס מבודד של קונדיל הירך המדיאלי האחורי בארנבים באמצעות מגדל טיפה מבוסס כרכרה עם ראש משפיע.

תקציר

דלקת מפרקים ניוונית פוסט-טראומטית (PTOA) אחראית ל-12% מכלל מקרי דלקת מפרקים ניוונית בארצות הברית. PTOA יכול להיות יזום על ידי אירוע טראומטי יחיד, כגון עומס בעל השפעה גבוהה הפועל על הסחוס המפרקי, או על ידי חוסר יציבות במפרק, כפי שקורה עם קרע ברצועה הצולבת הקדמית. אין כיום טיפולים יעילים למניעת PTOA. פיתוח מודל אמין של PTOA בבעלי חיים נחוץ כדי להבין טוב יותר את המנגנונים שבאמצעותם נגרם נזק לסחוס ולחקור אסטרטגיות טיפול חדשניות כדי להקל או למנוע את התקדמות PTOA. פרוטוקול זה מתאר מודל פתוח המבוסס על מגדל נפילה של קונדיל הירך כדי לגרום נזק לסחוס. דגם זה סיפק עומסי שיא של 579.1 ± 71.1 N, ועומסי שיא של 81.9 ± 10.1 MPa עם עומס זמן לשיא של 2.4 ± 0.5 אלפיות השנייה. לסחוס מפרקי מקונדילים פמורליים מדיאליים מושפעים (MFCs) היו שיעורים גבוהים יותר של תאים אפופטוטיים (p = 0.0058) והיו בעלי ציונים גבוהים יותר של Osteoarthritis Research Society International (OARSI) של 3.38 ± 1.43 בהשוואה ל- MFCs קונטרלטרליים שלא נפגעו (0.56 ± 0.42), ומשטחי סחוס אחרים של הברך הפגועה (p < 0.0001). לא נמצאו הבדלים בציוני OARSI בין המשטחים המפרקיים שלא נפגעו (p > 0.05).

מבוא

דלקת מפרקים ניוונית פוסט-טראומטית (PTOA) היא גורם מוביל לנכות ברחבי העולם, ומהווה 12%-16% מדלקת מפרקים ניוונית סימפטומטית (OA)1. תקן הזהב הנוכחי לניהול OA סופי הוא ארתרופלסטיקה כוללת של הברך והירך 2 או ארתרודזיס, כמו במקרהשל דלקת מפרקים טיביוטלרית או תת-קרקעית בשלב הסופי. למרות הצלחה רבה, arthroplasty יכול להיות סיבוכים יקרים וחולניים3. בנוסף, ארתרופלסטיקה פחות רצויה בחולים מתחת לגיל 50, בהתחשב בהישרדות השתל ללא תיקון נמוכה של 77%-83%4,5. נכון לעכשיו, אין טיפולים שאושרו על ידי ה- FDA כדי למנוע או למתן את התקדמות PTOA.

PTOA משפיע על כל המפרק, כולל הרקמה הסינוביאלית, העצם הסובכונדרלית והסחוס המפרקי. הוא מאופיין בניוון סחוס מפרקי, דלקת סינוביאלית, עיצוב מחדש של עצם סובכונדרלית והיווצרות אוסטאופיטים 6,7. הפנוטיפ של PTOA מתפתח בתהליך מורכב של יחסי גומלין בין סחוס, סינוביום ועצם סובכונדרלית. ההבנה כיום היא שפגיעה בסחוס מובילה לשחרור רכיבי מטריצה חוץ-תאיים (ECM) כגון קולגן מסוג 2 (COL2) ואגרקן (ACAN). מקטעי רכיבי ECM אלה הם פרו-דלקתיים וגורמים לייצור מוגבר של מיני חמצן IL-6, IL-1β וחמצן תגובתי. מתווכים אלה פועלים על כונדרוציטים, וגורמים להגברת הוויסות של מטאלופרוטאזות מטריצה (MMPs), כגון MMP-13, אשר פוגעות בסחוס המפרקי תוך הפחתת סינתזת המטריצה, מה שמוביל לסביבה קטבולית כוללת לסחוס המפרקי8. בנוסף, יש עדויות לאפופטוזיס כונדרוציטים מוגבר בדלקת מפרקים ניוונית ראשונית ו- PTOA 9,10. תפקוד לקוי של המיטוכונדריה מתרחש לאחר העמסה על-פיזיולוגית של סחוס 11,12,13,14, מה שעלול להוביל לעלייה בכונדרוציטים אפופטוזיס 12,15. אפופטוזיס כונדרוציטים משופר נקשר לדלדול מוגבר של פרוטאוגליקן ולקטבוליזם סחוס והוכח כי הוא מקדים שינויים בסחוס ובעיצוב מחדש של עצם סובכונדרלית16,17,18.

כמו ברוב המחלות האנושיות, יש צורך במודלים אמינים ותרגומיים של PTOA כדי להבין עוד יותר את הפתופיזיולוגיה של המחלה ולבחון טיפולים חדשניים. בעלי חיים גדולים כגון חזירים וכלבים שימשו במודלים של שבר תוך מפרקי ופגיעה של PTOA17,19, אך הם יקרים. מודלים קטנים יותר של בעלי חיים, כגון עכברים, חולדות וארנבות הם פחות יקרים ומשמשים לחקר PTOA שנוצר באמצעות ערעור יציבות המפרקים, אשר בדרך כלל כרוך טרנסקציה כירורגית של הרצועה הצולבת הקדמית (ACL) ו / או הפרעה של המניסקוס המדיאלי 20,21,22,23,24,25. למרות שטראומה במפרק יכולה להוביל לתוצאות שונות, כולל פגיעה ברצועה26, עומס מכני של הסחוס מתרחש כמעט בכל המקרים.

ישנן עדויות מתפתחות לכך שהפתולוגיה מאחורי התפתחות PTOA לאחר חוסר יציבות רצועתית (כמו בטרנסקציה ACL) ופגיעה כונדרלית חריפה נובעת ממנגנונים ברורים27. לכן, פיתוח מודלים של פגיעה ישירה בסחוס הוא חשוב. כיום יש מספר מוגבל של מודלי פגיעה המייצרים פגיעה אוסטאוכונדרלית או כונדרלית בחולדות ועכברים28,29. עם זאת, סחוס מורין אינו מתאים היטב ליצירת פגמים כונדרליים מבודדים. הסיבה לכך היא שהסחוס המפרקי של מורין הוא בעובי של 3-5 שכבות תאים בלבד וחסר אזורי סחוס שטחיים מאורגנים, רדיאליים ואזורי מעבר, כמו גם שכבת הסחוס המסוידת העבה המצויה בבני אדם ובבעלי חיים גדולים יותר. דגמי מורין מציגים גם רזולוציה ספונטנית של פגמים בסחוס חלקי30,31. לפיכך, בחרנו בארנב עבור מודל השפעה זה מכיוון שעובי הסחוס שלו וארגונו דומים לאלה של בני אדם, והוא מודל החיות הקטן ביותר שיאפשר העברת פגיעה כונדרלית עקבית שתוצאתה PTOA. מודלים כירורגיים פתוחים קודמים של פגיעת קונדיל הירך בארנב השתמשו במטוטלת32, מכשיר לפגיעה בסחוס טעון קפיץידני 33, ומגדל נפילה שאפשר יצירת משפיען ספציפי לארנב34. עם זאת, מחקרים אלה חסרו נתוני vivo. אחרים דיווחו על נתוני in vivo עם מכשירי פגיעה מבוססי מטוטלת35, פנאומטיים36 ו-37 טעוני קפיץ10, ומחקרים אלה מראים שיעור גבוה של שונות בשיא הלחץ ושיעורי ההעמסה בין השיטות. עם זאת, בתחום חסרה גישה עקבית למודל אמין של טראומת סחוס חריפה in vivo.

הפרוטוקול הנוכחי משתמש במערכת מבוססת מגדל טיפה כדי לספק השפעה עקבית על הקונדיל המדיאלי האחורי של ברך הארנב. גישה אחורית לברך משמשת לחשיפת קונדיל הירך המדיאלי האחורי. לאחר מכן מניחים סיכת שטיינמן על פני קונדיל הירך מהמדיאלי לצדדי בקו אחד עם פני המפרק ומאובטחים לפלטפורמה. לאחר האבטחה, מועבר עומס לקונדיל הירך המדיאלי האחורי. שיטה זו מאפשרת העברת נזק עקבי לסחוס למשטח נושא המשקל של עצם הירך הדיסטלית של הארנב.

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

פרוטוקול

ההליך הבא בוצע באישור הוועדה המוסדית לטיפול ושימוש בבעלי חיים של בית הספר לרפואה של אוניברסיטת אינדיאנה (IACUC). כל ניתוחי ההישרדות בוצעו בתנאים סטריליים, כפי שנקבע בהנחיות ה-NIH. סיכוני כאב וזיהום נוהלו באמצעות משככי כאבים ואנטיביוטיקה מתאימים כדי לייעל את התוצאות המוצלחות. ארנבים לבנים מניו זילנד זכרים בוגרים בשלד, במשקל 3.0-4.0 ק"ג, שימשו במחקר הנוכחי.

1. ייצור מגדל טיפה

  1. צור שרטוטי CAD עבור רכיבים של מגדל הטיפה, פלטפורמת הבסיס והמנגנון לאבטחת סיכת שטיינמן (איורים משלימים 1-14).
  2. רכישת רכיבים זמינים מסחרית (ראה טבלת חומרים).
  3. לרכוש את חלקי המכונה של המכשיר או לתת שרטוטי CAD למכונאי לייצור.
    הערה: נדרש מכונאי בדיוק גבוה עם יכולת ייצור כלים כדי לייצר את קצה הפגיעה בקוטר 3 מ"מ (איור משלים 1, חלק 20 ואיורים משלימים 13,14). לפנים הפוגעות של ראש הפגיעה היו עקמומיות של 7.14 מ"מ ו-5.56 מ"מ במישור הקשת והעטרה, בהתאמה, כדי להתאים לעקמומיות של קונדיל הארנב המדיאלי35 (איורים משלימים 13,14).
  4. הרכיבו חלקים כך שמגדל הצניחה מורכב ממרכבה הנעה על שני מוטות אנכיים באמצעות מיסבים כדוריים ליניאריים בעלי יישור קבוע, ופלטפורמת הבסיס תומכת בארנב ומאבטחת את סיכת שטיינמן (איור 1 ואיור 2).
    הערה: לקרן הצולבת של המרכבה בעיצוב זה יש קשיחות כיפוף השווה לזו של מגדל נפילה38 קודם עם רמת רטט מקובלת.

2. הכנת בעלי חיים

  1. לשקול את הארנב ולהרדים אותו באמצעות 2.5 מ"ג / ק"ג alfaxalone ו 0.15 מ"ג / ק"ג midazolam IM (ראה טבלה של חומרים). יש למרוח משחת עיניים על שתי העיניים לאחר הזירוז. שמור על הרדמה באמצעות ~ 2%-3% isoflurane. תן buprenorphine SR (0.1 מ"ג / ק"ג) SQ עבור שיכוך כאבים ו enrofloxacin perioperative (10 מ"ג / ק"ג) SQ. במקום Buprenorphine, NSAIDs כגון Carprofen, 4mg / kg או Meloxicam, 0.2 – 0.3mg / kg או Ketoprofen, 3mg / kg ניתן לתת כמו זריקות SQ.
  2. לגלח את האיבר האחורי של הארנב מהקרסול ועד האחורי. זהירות יתרה נדרשת בהסרת שיער ארנב כדי למנוע זיהום של החתך. חשוב להשתמש בסט של קוצצי שיער ארנבים ייעודיים וחדים.
  3. הניחו את בלוק הרגל הקדמית מפלדת אל-חלד (איור משלים 1, חלק מס' 2 ואיור משלים 4) מתחת לקצה משטח הפגיעה וכסו את המשטח בכרית חימום. הניחו את עצם החזה של הארנב (כלומר, נוטה) על כרית החימום. הניחו בליטה מרופדת מתחת לירך הנגדית.
    1. ודאו שהגפיים הניתוחיות ממורכזות ומונחות על גוש הפוליאתילן (איור 2A1). השתמש בסרט משי כדי למשוך בעדינות את הזנב מעולה ונגד הגפיים האופרטיביות.
  4. נגבו את אתר הניתוח עם כלורוהקסידין וגזה סטרילית ספוגה באלכוהול 70%. יש לשפשף את אזור הניתוח, החל מהברך האחורית, עם טאטוא מעגלי כלפי חוץ. חזרו על הפעולה לפחות 3 פעמים עם פילינג טרי, עם 70% אלכוהול.
  5. מניחים כפפה סטרילית מעל כף הרגל הניתוחית עד הקרסול ועוטפים אותה בעטיפה סטרילית מלוכדת.
  6. יש לעטוף את אתר הניתוח בשלושה וילונות: אחד ישירות מתחת לגפיים הניתוחיות והשניים האחרים כדי לכסות את שאר הגוף. הדקו את הווילונות בעזרת מהדקי מגבות.

3. חשיפה כירורגית

הערה: לפני הניתוח והפגיעה, יש לקבוע אמפירית את המשקל וגובה הנפילה המספקים נזק לסחוס הנראה לעין ללא שבר עצם סובכונדרלי עבור הזן הספציפי, הגיל והמין של הארנב.

  1. מישוש המיקום של הפטלה קדמית כדי להעריך את המיקום של מפרק הברך, אשר ממוקם דיסטלי לפטלה. באמצעות 15 להבים, לבצע חתך 3-4 ס"מ לאורך האספקט האחורי של הברך המורחבת מגובה המוט העליון של patella distally.
  2. בצעו דיסקציות בוטות וחדות דרך הפאשיה השטחית שמתחתיה. לפתח את המרווח בין העור מדיאלי ואת gastrocnemius מדיאלי לרוחב. מקם משענת Weitlaner השומרת את עצמה במרווח זמן זה (ראה טבלת חומרים).
    1. שכבה פשיאלית משנית תיראה רק מעל העורק והווריד הספני. לנתח לרוחב את saphenous ולמשוך את כלי הדם מדיאלי ואת קומפלקס גסטרוקוזולי האחורי לרוחב.
      הערה: יש להקפיד לא לחתוך כלי דם זה. אם עורק זה ניזוק, להבטיח קשירה נכונה, כמו הלם דימום לאחר הניתוח יכול להתרחש.
  3. יש לנתח באופן דיסטלי עד לזיהוי פאבלה ניידת קטנה מעל קונדיל הירך המדיאלי האחורי. בצע arthrotomy כדי לגייס את fabella superolateral, לחשוף את קונדיל הירך המדיאלי הבסיסי. יש להסיר בעדינות את הרקמה הרכה על ידי דיסקציה קהה וחדה כדי לחשוף את האספקט האחורי של קונדיל הירך המדיאלי. השתמש במשענת עצמית חופשית יותר וקריקט (ראה טבלת חומרים) כדי למשוך רקמות רכות ברמה זו.
  4. תוך שמירה על הקונדיל חשוף, מקדמים סיכת שטיינמן בקוטר 0.062 אינץ' (ראו טבלת חומרים) לרוחב עצם הירך הדיסטלית, החל מהאספקט העליון של קונדיל הירך המדיאלי וממורכז בכיוון הקדמי-אחורי של קונדיל הירך המדיאלי, בערך 5 מ"מ מהאספקט האחורי של הקונדיל.
    1. הניעו את החוט לרוחב דרך העצם והעור הצידי במקביל למשטח המפרק באמצעות דרייבר סיכות סטיינמן המופעל באמצעות סוללות. מישוש האפיקונדיל הצידי יבטיח את המסלול המתאים של סיכת שטיינמן.
  5. הסר את המשלימים וסגור את העור בתפר פוליסורב 3-0 (ראה טבלת חומרים) בצורה פועלת. מכסים את החתך בגזה סטרילית.

4. השפעת קונדיל הירך

  1. הסר את הווילון מתחת לגפה האופרטיבית וחבר את סיכת שטיינמן לפלטפורמת פגיעה בגובה הניתנת להתאמה אישית ומתכווננת. ראשית, הניחו מתחת לסיכה את ההיבט התחתון שניתן לכוונן את גובהו של מכשיר האבטחה של סיכת שטיינמן (איור 2A2). ודא שהחוט מקביל לקרקע על פלטפורמה זו על ידי התאמת גובה הבורג לפי הצורך.
    1. לאחר שווידאתם שפין שטיינמן מקביל לקרקע, הניחו את ההיבט העליון מבוסס הבורג של הפלטפורמה המאובטחת (איור 2A3) על ההיבט התחתון מבוסס הבורג של החלק הניתן לכוונון גובה. ודא שסיכת Steinman מאובטחת היטב על-ידי הברגת המוט העליון לחלק המתכוונן בגובה התחתון של פלטפורמת אחיזת הפינים (איור 2A2).
  2. לאחר הצמדת סיכת שטיינמן לפלטפורמה, יש להסיר את התפר ולפתוח מחדש את החתך. חשוף את קונדיל הירך המדיאלי עם Weitlaner ו retractors קריקט שמירה עצמית. ייתכן שיהיה צורך ב-Freer נוסף כדי למשוך רקמות רכות נוספות מהנתיב של קצה הפגיעה (איור 2B).
  3. נגבו את מגדל הטיפה עם חומר חיטוי מאושר. חברו את ראש הפגיעה הסטרילי בקוטר 3 מ"מ (איור 2A4) לעגלת מגדל הצניחה. הביאו את מגדל הצניחה מעל הקצה האופרטיבי ומקמו את בסיסו (איור 2A6) מתחת לפלטפורמה הפוגעת (איור 3A).
  4. הורידו בעדינות את המשפיע (איור משלים 2, חלק 20, ואיור משלים 13) למרכז קונדיל הירך המדיאלי האחורי. ודא שאין רקמה רכה בדרכו של המשפיע.
    1. הזיזו את הארנב או המגדל לפי הצורך כדי לוודא שראש הפוגע ממורכז מעל קונדיל הירך המדיאלי האחורי (איור 3B). בכל פעם שהארנב מועבר או ממוקם מחדש, יש להעריך את האתר הכירורגי עבור כל הפסקות אפשריות לסטריליות ולעקר מחדש את האזור במידת הצורך.
  5. לאחר הבטחת המסלול המתאים, הדקו את המגדל אל הרציף באמצעות מהדקי המתג (איור 2A5,  ראו טבלת חומרים).
  6. יש לתת מנה אחת של אלפקס תוך ורידי (0.5-0.7 מ"ג/ק"ג) 5-10 דקות לפני הפגיעה להרדמה עמוקה יותר מבלי להגביר את ההרדמה בממסים נדיפים.
    הערה: היעדר רפלקס מישוש, משיכת דוושה ורפלקס פינה מעידים על הרדמה עמוקה יותר. הרדמה עמוקה זו מסייעת למנוע תגובות גפיים אפשריות במהלך המיקום במכשיר ובמהלך הפגיעה.
    אזהרה: אם ניתן מהר מדי, alfaxalone יכול לגרום דום נשימה חולף היפוקסיה בארנבים ויש לתת אותו לאט במשך 1-2 דקות. אם היפוקסיה מתרחשת, להבטיח חמצון נאות ושיקום של חיוניות לפני שתמשיך.
  7. מקמו את המשפיע על מגדל הנפילה בגובה הרצוי מעל קונדיל הירך המדיאלי. עבור מכלול המרכבה הנוכחי, כולל המסבים, עם מסה של 1.41 ק"ג, זהו גובה של 7 ס"מ.
    הערה: גובה מגדל הנפילה נקבע ממחקרי פיילוט על רקמת גופה. גובה זה יצר נזק נראה לעין לסחוס אך לא שבר עצם סובכונדרלי עבור הארנבים במחקר זה.
  8. לחץ על לחצן התחל בתוכנת איסוף הנתונים LabVIEW (קובץ קידוד משלים 1) ממש לפני שחרור מעצור הציר (איור משלים 2, פריט מס' 14) כדי לשחרר את הכרכרה ולאפשר לה לצנוח תחת כוח הכבידה.
    הערה: תוכנת איסוף הנתונים תאסוף את הנתונים מתא עומס (איור 1, 6) הממוקם בין המשפיע למרכבה וממד תאוצה (איור 1, 7) במהלך הפגיעה במהירות של 100 קילוהרץ באמצעות מחשב נייד המחובר למודול איסוף נתונים.
  9. מקם את קובץ txt שנוצר על ידי תוכנת איסוף הנתונים באותה תיקייה עם קוד ניתוח הנתונים של Matlab (קובץ קידוד משלים 2) והפעל את קוד ניתוח הנתונים כדי לסנן נתונים גולמיים ולחשב פרמטרים של השפעה.
  10. ודא שהעומס המרבי מזוהה. נקודת הזמן המשויכת נחשבת לזמן של עיוות מקסימלי ומהירות אפס.
    הערה: קוד ניתוח נתונים ינתח את כל קבצי txt בתיקיה וידווח על התוצאות עבור כל קובץ. הקוד יקבע את תחילת וסיום ההשפעה בהתבסס על שינויים בנתוני זמן הטעינה. נתונים ממד התאוצה ישולבו מספרית לחישוב מהירות וישולבו שוב לחישוב התזוזה. קוד ניתוח נתונים יחשב מספרית את הדחף, העבודה והאנרגיה הקינטית מהנוסחאות הבאות:
    figure-protocol-1
    figure-protocol-2
    figure-protocol-3
    כאשר F הוא הכוח הנמדד על ידי חיישן העומס, x 0 ו- t 0 הם התזוזה והזמן בתחילת הפגיעה, ו- x, ו- t f הם התזוזה והזמן בסוף הפגיעה. קצב ההעמסה יחושב מספרית כממוצע של dσ/dt בשלב ההעמסה של ההשפעה. שיא הלחץ יחושב על ידי חלוקת עומס השיא באזור המגע של ראש המשפיע.
  11. בצעו הדמיה של משטח הסחוס כדי לקבוע אם נגרם נזק מתאים לסחוס (איור 4A).

5. סגירת אתר כירורגי

  1. הסר את מגדל הצניחה מעל הקצה האופרטיבי. הניחו את כל כלי הניתוח המשומשים בצד והחליפו לכפפות סטריליות חדשות.
    הערה: בהתחשב בכך שמגדל הנפילה אינו סטרילי, כל הכלים ששימשו עד לפגיעה צריכים להיחשב כעת מזוהמים.
  2. יש למרוח מחדש וילון סטרילי על הגפיים התחתונות ולקבל מסירים עצמיים סטריליים שאינם בשימוש.
  3. לחשוף מחדש את קונדיל הירך המדיאלי ולהשקות ביסודיות את אתר הניתוח עם 50-60 מ"ל של מלוחים סטריליים.
  4. סגור את הקפסולה האחורית בתפר פוליסורב 5-0, ולאחר מכן סגור את העור בתפר מונוסורב 4-0 (ראה טבלת חומרים).
  5. הזריקו 2 מ"ל של לידוקאין/בופיוואקאין לשיכוך כאבים מקומי סביב החתך תוך עורי.
  6. הסר את סיכת Steinman עם ערכת דרייבר כוח (ראה טבלת חומרים) על-ידי תנודה כדי למזער את הפגיעה ברקמות רכות.
  7. הלבישו את הפצע בחבישה לא דביקה, ואחריה סרט הדבקה. בצעו צילום רנטגן של הגפיים הניתוחיות כדי לוודא שלא התרחש שבר ומיקום סיכה מתאים (איור 4B).

6. ניהול לאחר הניתוח

  1. החזירו את הארנב לכלוב שלו והשגיחו עליו על שמיכות מחוממות עד שהוא מתאושש מהרדמה (~ 25 דקות).
  2. המשך לעקוב מקרוב אחר הארנבים במשך מספר ימים לאחר הניתוח כדי להבטיח שהם מחלימים כראוי וחוזרים לניידות. יש לתת אנרופלוקסצין (10 מ"ג/ק"ג) במשך יומיים לאחר הניתוח לטיפול מונע זיהום. מתן שיכוך כאבים buprenorphine SR (0.1 מ"ג / ק"ג) תת עורית כל 2-3 ימים לאחר הניתוח לפי הצורך. במקום Buprenorphine, NSAIDs כגון Carprofen, 4mg / kg SQ מדי יום, Meloxicam, 0.2 – 0.3mg / kg SQ מדי יום עד 3 ימים או Ketoprofen, 3mg / kg SQ מדי יום ניתן לתת 3-5 ימים לאחר הניתוח לפי הצורך.
    הערה: הצלחנו למנוע היחלשות פצעים לאחר הניתוח, עקב ליקוק ארנב או לעיסה, עם מיקום מכנסי ילודים אנושיים מעל הגפיים האחוריות39. אם הארנב לועס דרך המכנסיים, ניתן להניח צווארון אליזבתני (ראו טבלת חומרים) כדי למנוע לעיסת החתך.

7. הערכה היסטולוגית

  1. בגיל 16 שבועות לאחר הפציעה, קוצרים ברכיים מארנבים מומתים, מקבעים אותם בפורמלין חוצץ ניטרלי 10% למשך 48 שעות, ולאחר מכן מטמיעים פרפין וחותכים לפרוסות בעובי 5 מיקרומטר.
  2. לאחר דה-פרפיניזציה והתייבשות, יש להכתים את החלקים בספרנין O ירוק מהיר לפי פרוטוקולים סטנדרטיים40,41.
  3. בצע את בדיקת הסימון הסופית של deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling (TUNEL) על המקטעים באמצעות ערכת זיהוי אפופטוזיס כרומוגנית של TUNEL בהתאם להוראות היצרן, מוכתם בהמטוקסילין42 (ראה טבלת חומרים).

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

תוצאות

הצלחת ההליך הזה נוטרה מיד לאחר הפגיעה על-ידי הדמיה של הקונדיל על-ידי המנתח (איור 4A) ועל-ידי רדיוגרפיה כדי לוודא שלא התרחש שבר (איור 4B). קיים סיכון לכשל פגיעה המוביל לשבר תוך ניתוחי של הקונדיל. זה נבע בדרך כלל ממיקום לא נכון של סיכות שטיינמן (איור 5). במודל זה נמצא שיעור כשל בשבר משני לשבר תוך ניתוחי של 9.0% (6 מתוך 67 ניתוחים). שיא הלחץ הממוצע היה 81.9 ± 10.1 MPa (CV = 12.3%), וקצב הטעינה הממוצע היה 36.6 ± 11.0 MPa/ms (CV = 30.1%)...

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

דיון

הליך כירורגי זה נועד ליצור נזק סחוסי עקבי למשטח נושא המשקל של קונדיל הירך המדיאלי של הארנב במודל של PTOA. יתרונו של הליך זה הוא שהגישה האחורית לברך מאפשרת הדמיה ישירה של קונדיל הירך המדיאלי האחורי המלא, וניתן לבצעו תוך כ-37 דקות (טבלה 2). כמו כן יש לציין כי זהו מודל פציעה פתוח ועלול להוביל לשינויים דלקתיים חריפים מעבר להשפעה בלבד עקב נזק פוטנציאלי לסינוביום ולקפסולת המפרק17,44. היתרונות והחסרונות של המודל מסוכמים בטבלה 3. ננקטה ז...

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

גילויים

רומן נטולי מעביר הרצאות עבור AO Trauma North America, הוא עורך מדור עבור Current Osteoporosis Reports, וקיבל תמלוגים מספרי לימוד ממורגן וקלייפול. טוד מקינלי מקבל תמלוגים מאינומד. לשאר המחברים אין מה לחשוף.

תודות

מחקר זה נתמך על ידי DoD Peer Review Medical Research Program - Investigator-Initiated Research Award W81XWH-20-1-0304 מפעילות רכש המחקר הרפואי של צבא ארה"ב, על ידי NIH NIAMS R01AR076477 ותוכנית הכשרה מקיפה לשרירים ושלד T32 מה-NIH (AR065971) ועל ידי NIH NIAMS Grant R01 AR069657. המחברים רוצים להודות לקווין קאר על שסיפק את מומחיותו בעיבוד שבבי וייצור לפרויקט זה, ולדרו בראון ולמרכז אינדיאנה לבריאות השלד והשרירים ליבת היסטולוגיה של העצם על הסיוע בהיסטולוגיה.

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

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
בורג ראש שטוחMcMaster-Carr92210A194בורג ראש שטוח הנעה משושה מנירוסטה, 8-32, 1/2 אינץ'
#15 להבי אזמלMcKesson1029066אזמל McKesson מס' 15 נירוסטה / פלסטיק ידית אחיזה קלאסית סטרילית חד פעמית
1/2 "-20 מוט הברגהMcMaster-Carr99065A1201/2 "-20 מוט הברגה
מזרק10 מ"למק'קסון1031801להשקיה; מזרק לשימוש כללי McKesson 10 מ"ל חבילת שלפוחית Luer Lock Tip ללא בטיחות
3 מ"ל מזרקMcKesson1031804להזרקת לידוקאין/בופיביאקאין; מזרק לשימוש כללי McKesson 3 מ"ל חבילת שלפוחית קצה נעילת לואר ללא בטיחות.
3-0 פוליסורבEthiconJ332H3-0 Vircryl, CT-2, 1/2 מעגל, 26 מ"מ, מחודד
4-0 מונוסורבEthiconZ397H4-0 PDS 2, FS-2, 3/8 מעגל, 19 מ"מ, חוד החנית
5-0 פוליסורבMed Vet InternationalNC9335902Med Vet International 5-0 ETHICON COATED VICRYL C-3
מד תאוצהKistler8743A5מד תאוצה
Adson-Browns מלקחיים כלים מדויקיםבעולם 500177מלקחיים אדסון-בראון, 12 ס"מ, ישר, TC מלתעות, 7 x 7 שיניים
AlfaxaloneJurox49480-002-01Alfaxan Multidose by Jurox: 10 מ"ג/מ"ל
בופרנורפיןפאר פרמצבטיקה42023-0179-05הזרקת בופרנורפין הידרוכלוריד: 0.3 מ"ג/מ"ל
בוטאורפנול זוטיס54771-2033בוטאורפנול טרטרט  10 מ"ג/מ"ל מאת Zoetis
Chlorhexidine קרצוף ידייםBD371073BD E-Z Scrub 107 מברשת/ספוג קרצוף כירורגי, 4% CHG, קולט אדום
STRYKER14023Stryker 4100-62 חוט קולט 0.28-0.71'',
ידית נהג אלחוטיSTRYKEROR-S4300Stryker 4300 CD3 נהג אלחוטי 3
מחזירי קריקט ידיתNovosurgicalG3510 212x Heiss (Holzheimer) Cross Action Retractor
Dissector ScissorsJorvet labsJ0662Aesculap AG, Metzenbaum, מספריים, ישר 5 3/4″
צווארון אליזבתיElizaSoft62054ElizaSoft צווארון התאוששות אליזבתני
Enrofloxacinתרופות מותאמותEnrofloxacin מורכב על ידי Custom Meds
משחת עינייםPivetal 46066-753-55קרעים מפרקיים פיבטליים- נזכר לאחרונה
צווארון פיר להרכבה פניםמקמאסטר-קאר5631T11צווארון פיר להרכבה על הפנים
ירוק מהיר Millipore SigmaF7258ירוק מהיר
מעבדות FreerJorvetJ0226Qמעלית Freer
-1McMaster-Carr91251A197בורג ראש שקע פלדה מסגסוגת תחמוצת שחורה, 8-32, בורג ראש 3/4 אינץ'
-2McMaster-Carr92196A194בורג ראש שקע נירוסטה, 8-32, בורג ראש 1/2 אינץ'
-3McMaster-Carr92196A146בורג ראש שקע נירוסטה, 8-32, בורג ראש 1/2 אינץ'
-4McMaster-Carr92196A151בורג ראש שקע נירוסטה, 6-32, 3/4 אינץ'
תמיסת המטוקסילין, זימים מס' 1Millipore SigmaGHS132-1Lתמיסת המטוקסילין, זימים מס' 1
אגוז משושהMcMaster-Carr91841A007אגוז משושה מנירוסטה, 6-32
מהדק החלפה ממושךMcMaster-Carr5126A71מהדק החלפה מחזיק
התקן אימפקטn/an/a
פלטפורמת אימפקטn/an/aבהתאמה אישית
Jorvet LabsJ0250AJorVet סיכות שטיינמן תוך-מדולריות, טרוקר-טרוקר 1/16 אינץ' x 7 אינץ'
מעבדה הצגמכשירים לאומייםn/an/a
תא עומסKistler9712B5000תא עומס
MATLABThe MathWorks Inc.n/a n/a
מיקרוסקופLeicaDMi-8Leica DMi8 מיקרוסקופ עם תוכנת LAS-X
MidazolamAlmaject72611-749-10הזרקת מידזולם הידרוכלוריד: 5 מ"ג/מ"ל על ידי
מכונת כרסום Almaject עומק עומקMcMaster-Carr2949A71כרסום מהדקת עומק עומק
זרוע Cפיליפס718095BV  Pulsera, מיסב
כדורי ליניארי נייד רכובC McMaster-Carr9338T7מיסב כדורי ליניארי רכוב
נהג מחטA2Z ScilabA2ZTCIN39TC Webster מחזיק מחט לסתות חלקות 5 אינץ', פרימיום
פנטוברביטלVortech0298-9373-68פנטוברביטל 390 מ"ג/מ"ל מאת Vortech
Safranin OMillipore SigmaHT90432Safranin O
מארז סוללות קטןSTRYKERNS0140366212 מארז סוללות קטן- מוט פלדה 9.6 וולט
, 2 אינץ'McMaster-Carr89535K25, 2'
תמיסת מלח סטריליתICU רפואית6139-22בקבוקי תמיסת AquaLite, 250 מ"ל
Stryker 6110-120 מערכת 6 מטען סוללותSTRYKEROR-S6110-120
כפפות כירורגיותMcKesson1044729כפפה כירורגית McKesson Perry גודל 6.5 זוג סטרילי לטקס אורך שרוול מורחב חלק חום לא מאושר כימותרפיה
שמלה כירורגיתMcKesson1104452חלוק כירורגי לא מחוזק עם מגבת McKesson מספריים תפרים חד פעמיים כחולים גדולים AAMI רמה 3 מספריים חד פעמיים
Jorvet LabsJ0910SAמספריים סופר חתוכים, מיונז, ישר, 5 1/2 ופריים;
ערכת צביעה של TUNELABP BioscienceA049TUNEL ערכת זיהוי אפופטוזיס כרומוגני
Retractors WeitlanerFine ScienceTools 17012-112x Weitlaner-Locktite Retractors
אישית בורג ראש בהתאמה אישית חוטי K מכונת נייד על זרוע מוט פלדה

מקורות

  1. Thomas, A. C., Hubbard-Turner, T., Wikstrom, E. A., Palmieri-Smith, R. M. Epidemiology of posttraumatic osteoarthritis. Journal of Athletic Training. 52 (6), 491-496 (2017).
  2. Pasquale, M. K., et al. Healthcare Utilization and costs of knee or hip replacements versus pain-relief injections. American Health Drug Benefits. 8 (7), 384-394 (2015).
  3. Yao, J. J., et al. Direct Inpatient medical costs of operative treatment of periprosthetic hip and knee infections are twofold higher than those of aseptic revisions. Journal of Bone and Joint Surgery America. 103 (4), 312-318 (2021).
  4. Anatone, A. J., et al. Decreased implant survival is associated with younger patients undergoing total knee arthroplasty. HSS Journal. 18 (2), 290-296 (2022).
  5. Stone, B., Nugent, M., Young, S. W., Frampton, C., Hooper, G. J. The lifetime risk of revision following total knee arthroplasty : a New Zealand Joint Registry study. The Bone and Joint Journal. 104-B (2), 235-241 (2022).
  6. Chen, D., et al. Osteoarthritis: toward a comprehensive understanding of pathological mechanism. Bone Research. 5, 16044(2017).
  7. Robinson, W. H., et al. Low-grade inflammation as a key mediator of the pathogenesis of osteoarthritis. Nature Review Rheumatology. 12 (10), 580-592 (2016).
  8. Perez-Garcia, S., et al. Profile of matrix-remodeling proteinases in osteoarthritis: impact of fibronectin. Cells. 9 (1), 40(2019).
  9. Hashimoto, S., Ochs, R. L., Komiya, S., Lotz, M. Linkage of chondrocyte apoptosis and cartilage degradation in human osteoarthritis. Arthritis Rheumatology. 41 (9), 1632-1638 (1998).
  10. Natoli, R. M., Athanasiou, K. A. Traumatic loading of articular cartilage: Mechanical and biological responses and post-injury treatment. Biorheology. 46 (6), 451-485 (2009).
  11. Coleman, M. C., Brouillette, M. J., Andresen, N. S., Oberley-Deegan, R. E., Martin, J. M. Differential effects of superoxide dismutase mimetics after mechanical overload of articular cartilage. Antioxidants (Basel). 6 (4), 98(2017).
  12. Goodwin, W., et al. Rotenone prevents impact-induced chondrocyte death. Journal of Orthopaedic Research. 28 (8), 1057-1063 (2010).
  13. Wolff, K. J., et al. Mechanical stress and ATP synthesis are coupled by mitochondrial oxidants in articular cartilage. Journal of Orthopaedic Research. 31 (2), 191-196 (2013).
  14. Delco, M. L., Bonnevie, E. D., Bonassar, L. J., Fortier, L. A. Mitochondrial dysfunction is an acute response of articular chondrocytes to mechanical injury. Journal of Orthopaedic Research. 36 (2), 739-750 (2018).
  15. Coleman, M. C., Ramakrishnan, P. S., Brouillette, M. J., Martin, J. A. Injurious loading of articular cartilage compromises chondrocyte respiratory function. Arthritis Rheumatology. 68 (3), 662-671 (2016).
  16. Bobinac, D., Spanjol, J., Zoricic, S., Maric, I. Changes in articular cartilage and subchondral bone histomorphometry in osteoarthritic knee joints in humans. Bone. 32 (3), 284-290 (2003).
  17. Coleman, M. C., et al. Targeting mitochondrial responses to intra-articular fracture to prevent posttraumatic osteoarthritis. Science Translational Medicine. 10 (427), eaan5372(2018).
  18. Heraud, F., Heraud, A., Harmand, M. F. Apoptosis in normal and osteoarthritic human articular cartilage. Annals of Rheumatological Diseases. 59 (12), 959-965 (2000).
  19. Narez, G. E., Fischenich, K. M., Donahue, T. L. H. Experimental animal models of post-traumatic osteoarthritis of the knee. Orthopedic Reviews (Pavia). 12 (2), 8448(2020).
  20. Fischenich, K. M., et al. Chronic changes in the articular cartilage and meniscus following traumatic impact to the lapine knee. Journal of Biomechanics. 48 (2), 246-253 (2015).
  21. Isaac, D. I., Meyer, E. G., Kopke, K. S., Haut, R. C. Chronic changes in the rabbit tibial plateau following blunt trauma to the tibiofemoral joint. Journal of Biomechanics. 43 (9), 1682-1688 (2010).
  22. Wei, F., et al. Post-traumatic osteoarthritis in rabbits following traumatic injury and surgical reconstruction of the knee. Annals of Biomedical Engineering. 50 (2), 169-182 (2022).
  23. Terracciano, R., et al. Quantitative high-resolution 7T MRI to assess longitudinal changes in articular cartilage after anterior cruciate ligament injury in a rabbit model of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis and Cartilage Open. 4 (2), 100259(2022).
  24. Huang, K., Cai, H. L., Zhang, P. L., Wu, L. D. Comparison between two rabbit models of posttraumatic osteoarthritis: A longitudinal tear in the medial meniscus and anterior cruciate ligament transection. Journal of Orthopaedic Research. 38 (12), 2721-2730 (2020).
  25. Sun, Z. B., Peng, H. Experimental Study on the prevention of posttraumatic osteoarthritis in the rabbit knee using a hinged external fixator in combination with exercises. Journal of Investigative Surgery. 32 (6), 552-559 (2019).
  26. Gardner, M. J., et al. The incidence of soft tissue injury in operative tibial plateau fractures: a magnetic resonance imaging analysis of 103 patients. Journal of Orthopedic Trauma. 19 (2), 79-84 (2005).
  27. Dilley, J. E. B. M. A., Roman, N., McKinley, T. O., Sankar, U. Post-traumatic osteoarthritis: A review of pathogenic mechanisms and novel targets for mitigation. Bone Reports. 18, 101658(2023).
  28. Seol, D., et al. Effects of knockout of the receptor for advanced glycation end-products on bone mineral density and synovitis in mice with intra-articular fractures. Journal of Orthopedic Research. 36 (9), 2439-2449 (2018).
  29. Furman, B. D., et al. Joint degeneration following closed intraarticular fracture in the mouse knee: a model of posttraumatic arthritis. Journal of Orthopedic Research. 25 (5), 578-592 (2007).
  30. Glasson, S. S., Chambers, M. G., Van Den Berg, W. B., Little, C. B. The OARSI histopathology initiative - recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the mouse. Osteoarthritis Cartilage. 18 Suppl 3, S17-S23 (2010).
  31. McCoy, A. M. Animal models of osteoarthritis: comparisons and key considerations. Veterinary Pathology. 52 (5), 803-818 (2015).
  32. Fening, S. D., Jones, M. H., Moutzouros, V., Downs, B., Miniaci, A. Method for Delivering a controlled impact to articular cartilage in the rabbit knee. Cartilage. 1 (3), 211-216 (2010).
  33. Leucht, F., et al. Development of a new biomechanically defined single impact rabbit cartilage trauma model for in vivo-studies. Journal of Investigative Surgery. 25 (4), 235-241 (2012).
  34. Vrahas, M. S., Smith, G. A., Rosler, D. M., Baratta, R. V. Method to impact in vivo rabbit femoral cartilage with blows of quantifiable stress. Journal of Orthopedic Research. 15 (2), 314-317 (1997).
  35. Borrelli, J. Jr, Burns, M. E., Ricci, W. M., Silva, M. J. A method for delivering variable impact stresses to the articular cartilage of rabbit knees. Journal of Orthopedic Trauma. 16 (3), 182-188 (2002).
  36. Milentijevic, D., Rubel, I. F., Liew, A. S., Helfet, D. L., Torzilli, P. A. An in vivo rabbit model for cartilage trauma: a preliminary study of the influence of impact stress magnitude on chondrocyte death and matrix damage. Journal of Orthopedic Trauma. 19 (7), 466-473 (2005).
  37. Alexander, P. G., et al. An In vivo lapine model for impact-induced injury and osteoarthritic degeneration of articular cartilage. Cartilage. 3 (4), 323-333 (2012).
  38. Bonitsky, C. M., et al. Genipin crosslinking decreases the mechanical wear and biochemical degradation of impacted cartilage in vitro. Journal of Orthopedic Research. 35 (3), 558-565 (2017).
  39. Bartley, K. A., Johnson, C. H. Human Infant pants for postoperative protection during social housing of new zealand white rabbits (Oryctolagus cuniculus). Journal of the American Association for Laboratory Animal Science. 58 (4), 510-516 (2019).
  40. Lillie, R. D., Fullmer, H. M. Histopathologic technic and practical histochemistry. , 4th edn, Blakiston Division, McGraw-Hill. (1976).
  41. Armed Forces Institute of Pathology: Laboratory Methods in Histotechnology. Washington DC: American Registry of Pathology. Prophet, E., Mills, B., Arrington, J. B., Sobin, L. H. , (1992).
  42. Dilley, J. E., et al. CAMKK2 is upregulated in primary human osteoarthritis and its inhibition protects against chondrocyte apoptosis. Osteoarthritis and Cartilage. 31 (7), 908-918 (2023).
  43. Pritzker, K. P., et al. Osteoarthritis cartilage histopathology: grading and staging. Osteoarthritis Cartilage. 14 (1), 13-29 (2006).
  44. Christiansen, B. A., et al. Non-invasive mouse models of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 23 (10), 1627-1638 (2015).
  45. Borrelli, J., Zaegel, M. A., Martinez, M. D., Silva, M. J. Diminished cartilage creep properties and increased trabecular bone density following a single, sub-fracture impact of the rabbit femoral condyle. Journal of Orthopaedic Research. 28 (10), 1307-1314 (2010).
  46. Borrelli, J., Silva, M. J., Zaegel, M. A., Franz, C., Sandell, L. J. Single high-energy impact load causes posttraumatic OA in young rabbits via a decrease in cellular metabolism. Journal of Orthopedic Research. 27 (3), 347-352 (2009).
  47. Borrelli, J. Jr, Zhu, Y., Burns, M., Sandell, L., Silva, M. J. Cartilage tolerates single impact loads of as much as half the joint fracture threshold. Clinical Orthopedics and Related Research. 426, 266-273 (2004).
  48. Karnik, S., et al. Decreased SIRT1 activity is involved in the acute injury response of chondrocytes to ex vivo injurious mechanical overload. International Journal of Molecular Sciences. 24 (7), 6521(2023).
  49. Mevel, E., et al. Systemic inhibition or global deletion of CaMKK2 protects against post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 30 (1), 124-136 (2022).

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

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

OARSI
מודל פגיעת סחוס הניתן לשחזור ליצירת דלקת מפרקים ניוונית פוסט טראומטית בארנב
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.