דלקת מפרקים ניוונית (OA) משפיעה על 32.5 מיליון מבוגרים בארה"ב. זה נגרם על ידי אובדן פרוגרסיבי של סחוס מפרקי, דלקת קלה של הרקמות בתוך ומסביב למפרקים, והיווצרות של אוסטאופיטים וציסטות עצם 1,2. הסימפטומים מתבטאים בדרך כלל בשלבים מאוחרים יותר של המחלה, כאשר הטיפולים הנוכחיים מספקים הקלה פליאטיבית בלבד, כמו גם תופעות לוואי מערכתיות. המחסור בתרופות משנות מחלה נובע מהבנה לקויה של המנגנונים הבסיסיים של המחלה3. כתוצאה מכך, קיים צורך רפואי קריטי ומתמשך בחומרים משופרים לטיפול ב- OA.
קיימים מספר מודלים של בעלי חיים של OA הבוחנים מרכיבים שונים של תהליכי המחלה4. בעוד שקיימים מספר מודלים כירורגיים, כולל טרנסקציה של הרצועה הצולבת הקדמית וערעור יציבות המניסקוס המדיאלי, אלה פולשניים ודורשים רמה גבוהה של מיומנות טכנית5. מודלים המושרים כימית הם הליכים פחות פולשניים באופן יחסי המשמשים בדרך כלל לחקר מנגנוני כאב OA6. מודל עכבר נפוץ אחד כזה כולל השראת OA על ידי הזרקת ברך תוך מפרקית של מונוסודיום יודואצטט (MIA). מודל זה מייצר פנוטיפ דמוי כאב הניתן לשחזור, חזק ומהיר שניתן לדרג על ידי שינוי מינון MIA7. פרטים טכניים של השראת מודל זה תוארו בעבר7. תרגום טכניקה זו למכרסמים גדולים יותר, כמו שרקנים, קשה בשל ההבדלים האנטומיים ביניהם. הבדלים מסוימים כוללים שרירים מוגברים סביב העצמות הסמוכות וחלל המפרק בשרקן ופיבולה מפרקית וטיביה בהשוואה לאיחוי דיסטלי שנראה בעכברים8. שרקנים Dunkin-Hartley, זן שרקנים זמין באופן נרחב, הם מודל מבוסס של בעלי חיים OA מכיוון שהם מפתחים את המחלה באופן טבעי, ובכך מציעים מודל חזק לחקר ההשפעות של טיפולים חדשניים הניתנים על ידי הזרקה תוך מפרקית על התקדמות המחלה9. שרקנים דנקין-הארטלי מתחילים לפתח OA בגיל שלושה חודשים, כאשר הזכרים מציגים התפתחות מואצת ופנוטיפ10 חמור יותר. אצל שרקנים, OA מתקדם עם הגיל, ובגיל 12 חודשים, פתולוגיה קשורה ניכרת בהדמיה11. מודלים ספונטניים של OA, כמו מודל דנקין-הארטלי, אינם דורשים כל התערבות כדי לגרום ל-OA ובכך לשחזר את ההתפתחות וההתקדמות של פנוטיפ המחלה בבני אדם, ובכך לספק מודל תרגומי רב עוצמה10. יתר על כן, ההתפתחות הספונטנית של OA מאפשרת שליטה פנימית כאשר טיפולים חדשניים ניתנים באופן חד צדדי בברך אחת של בעל חיים נתון. בקרה פנימית זו ממזערת את ההשפעות של שונות בין בעלי חיים בעת ניתוח נתונים ועשויה לסייע בהפחתת מספר בעלי החיים הכולל.
ניתוח טומוגרפיה ממוחשבת מיקרו רנטגן (μCT) הוא כלי רב עוצמה המאפשר הערכה כמותית של חומרת OA12. μCT כולל סריקת תמונות רנטגן מרובות ברזולוציה גבוהה, המתקבלות מדגימה מסתובבת או ממקור וגלאי רנטגן מסתובב13. לאחר מכן, נתונים נפחיים תלת מימדיים (3D) משוחזרים בצורה של פרוסות תמונה מוערמים14. מכיוון שלעצם מינרלית יש ניגודיות מצוינת ב- μCT, ניתן להשתמש בשיטה זו כדי להעריך תכונות תלת-ממדיות ולבצע ניתוחים כמותיים של שינויים הקשורים ל- OA 15,16,17. μCT מציע מספר יתרונות על פני כלים נפוצים יותר, כולל היסטופתולוגיה וניתוח הליכה. בניגוד להערכה היסטולוגית של מקטע אחד או כמה של רקמות, μCT סורק את כל המפרק ומציע הערכה הוליסטית יותר של נגעי OA18. בעוד ניתוח הליכה יכול להבחין בשינויים סימפטומטיים בתפקוד המפרקים לאורך זמן, שינויים במפרקים מתפתחים הרבה לפני שינויים תפקודיים הקשורים OA. μCT יכול לספק מדד רגיש יותר של התפתחות OA לפני תחילת הצליעה. שתי מדידות כמותיות רלוונטיות במיוחד כוללות צפיפות מינרלים בעצם ועובי טרבקולרי כאשר שניהם עולים לאורך ההתקדמות של OA19,20. זה יכול להיות מועיל לפצל את הניתוח לצלחת subchondral ועצם trabecular, כפי שיש להם תכונות שונות, כדי להשיג מדידות חזקות יותר השוואות.
המטרה הכוללת של שיטה זו היא לסייע לחוקרים לבצע בהצלחה זריקות תוך מפרקיות על שרקנים. הפרוטוקול המוצג השתמש בחמישה (n=2), תשעה (n=1) ו-12 חודשים (n=2) שרקנים זכרים בני חודש דנקין-הארטלי; ניתן להסיק פרוצדורות לזני שרקנים אחרים ולגילאים הדורשים זריקות ברך תוך מפרקיות. במודלים ספונטניים של OA, כמו מודל דנקין-הארטלי, התקדמות המחלה והתגובה לטיפול סדרתי מנוטרים לעתים קרובות לאורך תקופות זמן ארוכות, הנמשכות שבועות עד חודשים9. פרוטוקול מורחב זה מביא למספר רב של זריקות תוך מפרקיות, ולכן חשוב שתהיה טכניקת הזרקה מתאימה כדי למנוע תופעות לוואי, כולל כאב, צליעה או זיהומים, שכולם יכולים להשפיע על רווחת בעלי החיים ולבלבל את תוצאות המחקר תוך צורך בבעלי חיים נוספים במחקר. הפרוטוקול המוצג מתאר מתודולוגיה של זריקות תוך מפרקיות בשרקנים וניתוח עוקב של נתוני μCT.