פיתוח מודל פגיעה בשרוול מסובב דמוי ארנב כרוני לחקר פיברוזיס וניוון שומן שרירי
31 במרץ 2023
מחקר זה מפרט נהלים לביסוס פגיעה כרונית בשרוול מסובב ארנב (RC). באופן ספציפי, הפציעה נוצרת ביחידה תת-סקפולארית (SSC) של גיד-שריר/מיוטנדי כדי לחקות אנטומיה ופתופיזיולוגיה של RC אנושי, כולל ניוון שומן שרירי חמור (FD). פרוטוקול זה יכול להיות מיושם כדי לחקור פציעות RC ולהעריך טיפולים רגנרטיביים.
פרוטוקול זה מדגים טכניקה כירורגית מורכבת לגרימת פציעה כרונית דמוית שרוול מסובב בארנבים, והוא שימושי בחקר פתוגנזה של השרוול המסובב ופיתוח טיפולים רגנרטיביים. ארנבים הם מודלים בינוניים עד גדולים של בעלי חיים שקל לאכלס מבחינה לוגיסטית, לתפעל אותם בניתוח ולהראות רמות גבוהות של ניוון שומן בשרוול המסובב כאשר הם נפצעים, בדומה לבני אדם. מודל הפציעה subscapularis המוצג כאן מקביל אנטומית לקומפלקס שרירי גיד העצם supraspinatus, אחת מיחידות השרוול המסובב הפצועות בתדירות הגבוהה ביותר.
כדי להתחיל, להכין את חלון הניתוח על ידי גילוח אתר החתך המיועד של ארנב מורדם. בעזרת צמר גפן, נקו את האזור עם שלושה מריחה לסירוגין של בטאדין ו-70% אלכוהול בתנועות סיבוביות. לנהל 20 מיליגרם לק"ג של cephalexin תוך שרירית כמו סוכן אנטי זיהומי מניעתי.
בצע חתך עור של שלושה עד ארבעה סנטימטרים נחות מעצם הבריח, פצל את המרווח הדלטופקטורלי באמצעות מספריים, ונסוג כדי לקבל גישה לכתף. כדי לאתר את יחידת גיד השריר subscapularis, תחילה לזהות את שריר coracobrachialis. לאחר מכן זהו את הגיד subscapularis והכניסו מהדק זווית ישרה כדי לחשוף את הגיד כולו בהחדרתו על הטוברוזיות הפחותות של עצם הזרוע.
בודד את גיד השריר subscapularis. לאחר מתן משכך כאבים לפני הניתוח באופן מקומי בסמוך לאתר הטרנסקציה, יש לעטוף את יחידת גיד השריר subscapularis בצינורות פנרוז מבוססי סיליקון כדי למנוע חיבור לא רצוי לרקמות הסובבות ולסייע בשאיבת רקמות לאחר מכן. כדי לגרום לפציעה, יש ליצור טרנססקציה בעובי מלא בצומת גיד השריר באמצעות אזמל כירורגי מספר 11.
במידת הצורך, להפסיק את הדימום על ידי הפעלת לחץ עם חתיכת גזה ולהשתמש מלוחים כדי להשקות את הפצע לפי הצורך. כדי לסגור את הפצע, השתמש בתפר חומצה פוליגליקולית 4-0 כדי לקרב מחדש את רקמת שריר הדלטואיד ובתפר ניילון או משי 4-0 כדי לסגור את פצע העור, ולאחר מכן ניקוי הפצע. לנהל 0.03 מיליגרם לקילוגרם של buprenorphine תת עורית כמו משכך כאבים פעם אחת מיד לאחר הניתוח, ופעמיים ביום במשך 48 השעות הבאות.
הניתוח ההיסטולוגי של מודל הפציעה של השרוול המסובב דמוי השרוול המסובב הכרוני לאחר ארבעה שבועות מוצג באיור זה. צביעת H&E אישרה את אובדן התא והארגון של השריר, אשר הוחלף במספר רב של אדיפוציטים בשרירי subscapularis הפגועים ביחס לקבוצת הביקורת. כימות אחוז הצטברות השומן בשריר הפגוע מוצג באיור זה.
צביעת הטריכרום של מאסון אישרה גם ניוון שרירים וסידור לא מאורגן של סיבי קולגן בשרירי תת-סקפולריס הפגועים ביחס לקבוצת הביקורת. כימות שיעור השריר והרקמה הפיברוטית מוצגים באיור זה. ההערכה הראתה ירידה בתאי השריר עבור שרירים תת-סקפולאריים פגועים ביחס לקבוצת הביקורת.
רמה גבוהה של פיברוזיס נצפתה גם בשרירים subscapularis פגועים. זיהוי גיד subscapularis ועטיפת יחידת גיד שריר subscapularis בצינורות penrose הם השלבים החשובים ביותר של הליך זה. בעקבות הליך זה, ניתן ליישם התערבות טיפולית.
במקרה זה, הניתוחים המתוארים כאן, יחד עם מיוגרפיה נוספת או ניתוח הליכה, עשויים לשמש להערכת תוצאות ההתערבות. טכניקה זו חיונית לסיוע לחוקרים בחקר הפתופיזיולוגיה של השרוול המסובב, כמו גם להקלה על פיתוח טיפולים חדשניים לתיקון והתחדשות גידי שריר.
סקירה כללית
מחקר זה מציג טכניקה כירורגית מורכבת להשראת פגיעה כרונית-דמוית בקופטורה (rotator cuff) בארנבים, המספקת מודל רלוונטי לחקר הפתוגנזה של פגיעות בקופטורה ולפיתוח טיפולים רגנרטיביים. יחידת השריר-גיד של ה-subscapularis היא היעד, וזאת כדי לשחזר פגיעות בקופטורה אצל בני אדם, הכוללות דגנרציה שומנית ניכרת של השריר.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מחקר
- מידול פגיעות בגיד השרוול המסובב
- מנגנוני דגנרציה ותיקון של שרירים
- טכניקות כירורגיות וטרינריות
רקע
- ארנבונים משמשים כמודל של בעל חיים בינוני עד גדול עם דמיון אנטומי לקופ rotator cuff אנושי.
- המחקר מתמקד בשחזור של ניוון שומני חמור של השריר הנראה בפגיעות אנושיות.
- פגיעות ב-Subscapularis הן דומות לפגיעות שכיחות בגיד ה-supraspinatus.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- השראה כירורגית של פגיעה בגיד השכם (rotator cuff) באמצעות חיתוך בעובי מלא
- שימוש בארנב כמודל ביולוגי
- ניתוח היסטולוגי וכמותי של הצטברות שומן ופיברוזיס
תוצאות עיקריות
- אישור לאובדן תאי שריר שהוחלפו על ידי אדיפוציטים בקבוצה הפגועה.
- צביעה היסטולוגית חשפה אטרופיה של השריר ומבני קולגן לא תקינים.
- הערכות כמותיות הדגימו הבדלים משמעותיים בין הקבוצות הפגועות לקבוצות הביקורת.
מסקנות
- הפרוצדורה מקיימת מודל בר-קיימא למחקר נוסף של הפתופיזיולוגיה של השרוול המסובב.
- הממצאים משמעותיים לפיתוח אסטרטגיות טיפוליות חדשניות לתיקון ולהחדשות של גיד השריר.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הקמה של מודל פגיעה כרונית-דמוית בגידי השכמה בארנב מאפשרת מחקר תרגומי של פיברוזיס בשרירים ודגנרציה שומנית, המהווים חסמים מרכזיים ברפואה רגנרטיבית של מערכת השלד והשרירים. מודל זה מספק פלטפורמה מבוקרת לבחינת מנגנוני מחלה ולהערכת התערבויות טיפוליות הרלוונטיות לפתולוגיה של השכמה בבני אדם. הדיוק האנטומי והפתופיזיולוגי שלו תומך בביטחון חיזוי בשלבי אימות מטרה מוקדמים ובמחקר פרה-קליני.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח בביופארמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית של מסלולי פיברוזיס ודגנרציה שומנית במחלות של השריר והשלד.
- תומך בתיקוף תפקודי של מטרות על ידי שחזור של דגנרציה של שריר-גיד בעלת רלוונטיות קלינית.
- מקל על חקירה מונחית-השערה של אסטרטגיות רגנרטיביות ואנטי-פיברוטיות.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מספק מערכת in vivo שעברה תיקוף לקבלת תוצאות היסטולוגיות ופונקציונליות כמותיות.
- מאפשר הערכה הדירה של יעילות ההתערבות באמצעות פרוטוקולים סטנדרטיים של פגיעה וניתוח.
- תומך בפיתוח בדיקות לכימות של ניוון שרירים, הצטברות שומן ופיברוזיס.
מחקר תרגומי ופרה-קליני
- תואם למדדים רלוונטיים למחלה שנצפו בפתולוגיה של השרוול המסובב באדם.
- מאפשר רצף משלב הגילוי ועד לאימות פרה-קליני של מועמדים רגנרטיביים.
- תומך בקידום מותאם-סיכון של טיפולים המיועדים לתיקון שריר-גיד.
שילוב תהליכי עבודה וצינורות עיבוד
מודל ארנב זה משתלב ברצף השלב הגילוי עד השלב הפרה-קליני עבור תוכניות לרפואה רגנרטיבית ומערכת השריר-שלד.
- ביולוגיה של גילוי: מאפשרת בדיקה של היפותזות על מנגנוני פיברוזיס וניוון שומני בהקשר מבוקר של in vivo.
- סריקה: מספקת פגיעה סטנדרטית וניתנת לשחזור וכימות היסטולוגי לצורך הערכת התערבות.
- אנליזה: מאפשרת מדידה כמותית של תכולת השומן בשריר ושל פיברוזיס לצורך ניתוח השוואתי.
- מחקר תרגומי: מגשרת בין ממצאי גילוי מוקדמים לתיקוף פרה-קליני במערכת הרלוונטית למחלה.
- שימוש חוזר ארגוני: משמשת כפלטפורמה לשימוש חוזר לצורך הערכה איטרטיבית של מודליות טיפוליות מגוונות.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מגביר את הביטחון החזוי בתיקוף מטרה ובהפחתת סיכונים מכניסטיים עבור פתולוגיות של שריר-גיד.
- ערך תפעולי: מבצע סטנדרטיזציה של מידול in vivo ושל ניתוח היסטולוגי למען הדירות ויכולת הרחבה.
- ערך אסטרטגי: מספק בסיס לקבלת החלטות go/no-go עבור מועמדים רגנרטיביים ואנטי-פיברוטיים, ובכך מפחית סיכון ביולוגי בשלבים מאוחרים.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר תיעדוף מותאם סיכון של תוכניות טיפוליות המכוונות לניוון כרוני של שריר-גיד.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות כירורגית במודלים של בעלי חיים ופרוטוקולים לטיפול לאחר ניתוח.
- מחייב גישה לתשתית של צביעה היסטולוגית וניתוח תמונות כמותי.
- דורש סטנדרטיזציה בין-צוותית של השראת הפגיעה ומדידת התוצאות.
- התאמה למינים אחרים או לאתרי פגיעה אחרים עשויה לדרוש אופטימיזציה של הפרוטוקול.
- מגבלות המודל כוללות תגובות תלויות-מין והצורך בתיקוף לרוחב זמן (longitudinal validation).
