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I disturbi muscoloscheletrici affliggono milioni di persone e sono una delle principali cause di disabilità in tutto il mondo1. Nonostante ciò, i disturbi muscoloscheletrici sono poco studiati e meno compresi rispetto ad altri disturbi cronici prevalenti (ad esempio, cancro e diabete). Inoltre, si prevede che la prevalenza delle disabilità associate ai disturbi muscoloscheletrici aumenterà, il che sottolinea l'importanza della ricerca che indaga i meccanismi molecolari e le vie cellulari che sono alla base dello sviluppo e della progressione delle malattie muscoloscheletriche. Di conseguenza, vi è una crescente necessità di metodologie che consentano una migliore comprensione delle malattie muscoloscheletriche a livello molecolare e facilitino lo sviluppo di terapie innovative.
La lesione dei nervi periferici è associata a ~3% dei casi di trauma ed è una causa comune di morbilità nei pazienti con trauma ortopedico2. Tuttavia, un trattamento preciso che salvi le funzioni nervose e inverta l'atrofia muscolare associata alla lesione traumatica del nervo periferico (TPNI) rimane sfuggente3. Pertanto, gli studi su modelli murini sono strumentali per valutare l'efficacia dei trattamenti sperimentali di TPNI; Tuttavia, il campo manca di modelli animali di transezione nervosa prevedibile che consentano misurazioni affidabili del recupero funzionale o la caratterizzazione della rigenerazione nervosa. Nel loro studio incluso in questa raccolta di metodi, Lee et al. descrivono un modello TPNI che garantisce un modello di lesione fisso e facilita la misurazione del recupero funzionale4. In generale, il recupero funzionale dopo TPNI dipende dalla gravità della lesione e uno dei principali vantaggi del protocollo descritto da Lee et al.4 è l'uso di un dispositivo digitale calibrato che monitora la variazione di pressione in tempo reale durante l'intervento chirurgico di schiacciamento dei nervi. Ciò limita la variabilità della gravità della lesione indotta e, successivamente, il recupero.
L'osteoartrite (OA) è la principale causa di disabilità che colpisce gli arti inferiori negli anziani e, pertanto, costituisce un importante onere sociale ed economico5. Esistono modelli murini che imitano le fasi di sviluppo dell'OA, tra cui il modello di destabilizzazione del menisco mediale (DMM) dell'OA post-traumatica 6,7, ampiamente utilizzato. L'articolo di Dunning et al. introduce un modello di destabilizzazione e graffio della cartilagine (DCS) di OA, che è una versione modificata del modello DMM e comporta l'impartire ulteriori danni alla cartilagine introducendo tre graffi sulla superficie della cartilagine8. Il modello MDD rappresenta un modello accelerato di OA ed è adatto per studi incentrati sulla formazione di osteofiti, sull'infiammazione sinoviale, sul rimodellamento osseo e sulla misurazione del dolore durante le prime fasi dell'OA. Il modello ricapitola anche il danno inflitto direttamente alla cartilagine durante gli interventi chirurgici artroscopici e altri interventi clinici.
Diversi studi meccanicistici che non sono fattibili nei topi possono essere eseguiti in cellule in coltura, il che sottolinea l'importanza degli esperimenti in vitro che completano gli studi in vivo . Le cellule primarie sono un importante strumento di ricerca in quanto ricapitolano le condizioni endogene in vivo più fedelmente rispetto alle linee cellulari stabili. Di conseguenza, lo sviluppo di protocolli che facilitino l'isolamento di cellule primarie vitali da diversi tessuti muscoloscheletrici è essenziale per far progredire la ricerca in questo campo. L'articolo di Jagadeeshaprasad et al. descrive in dettaglio una metodologia per la digestione enzimatica e meccanica del prepuzio umano appena nato per isolare simultaneamente tre tipi di cellule primarie: cheratinociti, fibroblasti e cellule di Schwann (SC)9. L'isolamento delle SC dalla pelle rappresenta un importante passo avanti che questo protocollo introduce ai protocolli consolidati per l'isolamento di cheratinociti e fibroblasti. Il protocollo facilita la co-coltura dei tre tipi di cellule, che è essenziale per gli studi che indagano i potenziali ruoli delle SC nella modulazione dell'omeostasi e delle funzioni dei cheratinociti e dei fibroblasti.
La sovraespressione e il knockdown sono approcci comunemente usati per studiare le funzioni geniche. Sebbene questi esperimenti siano facilmente e di routine condotti in colture cellulari in vitro, è più difficile manipolare l'espressione genica in vivo a causa delle sfide nel raggiungere la consegna efficiente di DNA plasmidico o di piccolo RNA interferente alle cellule/tessuti bersaglio. Hain e Waning descrivono un protocollo semplice per elettroporare il plasmide di DNA nel muscolo scheletrico del topo per sovraesprimere la proteina codificata nelle miofibre10. Uno dei principali svantaggi dei protocolli esistenti per l'iniezione o l'elettroporazione di plasmidi di DNA nei muscoli scheletrici è l'impatto negativo di queste procedure sulla contrattilità muscolare. Il protocollo introdotto da Hain e Waning10 affronta questa limitazione in quanto non compromette la contrattilità del muscolo scheletrico, che consente la valutazione della contrattilità muscolare come esito funzionale della variazione dell'espressione proteica.
La tomografia microcomputerizzata (μCT) è una modalità di imaging comunemente utilizzata per valutare la struttura tridimensionale (3D) dell'osso11. La μCT è il gold standard per l'imaging dell'osso umano in clinica ed è molto utilizzata nella valutazione della struttura ossea e della rigenerazione ossea negli studi preclinici12. La μCT coinvolge un gran numero di immagini a raggi X ottenute da osso mineralizzato, che ha intrinsecamente un eccellente contrasto con i raggi X. Quando viene utilizzata per valutare la formazione ossea durante il processo di guarigione della frattura, la μCT fornisce informazioni dettagliate sulla struttura 3D e sulla densità del callo di guarigione. Sebbene la quantificazione dell'osso intatto mediante μCT sia ben consolidata, manca un consenso su un protocollo μCT per la valutazione del callo di frattura. Wee et al. forniscono un protocollo standardizzato passo dopo passo per una valutazione accurata del callo di frattura durante le diverse fasi della guarigione della frattura ossea13. Il protocollo utilizza una piattaforma di analisi all'avanguardia che consente la visualizzazione delle immagini, il riallineamento e la segmentazione dei calli. Questo contributo aiuterà a stabilire un approccio più standardizzato e coerente per l'analisi del callo di frattura in tutto il campo.
In sintesi, questa raccolta di metodi presenta protocolli sperimentali utilizzati in un'ampia gamma di tessuti muscoloscheletrici: ossa, cartilagine, nervi periferici, muscoli scheletrici e pelle. Ci auguriamo che questa collezione si riveli utile sia per i nuovi arrivati che per gli esperti nel campo in rapida crescita della ricerca muscoloscheletrica. Il futuro del settore sarà notevolmente rafforzato dai continui sforzi volti a sviluppare nuove metodologie di ricerca. Gli sforzi per stabilire nuovi modelli murini per i disturbi muscoloscheletrici e per sviluppare approcci innovativi per la somministrazione locale e mirata di terapie ai tessuti muscoloscheletrici sono particolarmente preziosi.