Sviluppo di un modello di lesione della cuffia dei rotatori di tipo cronico di coniglio per lo studio della fibrosi e della degenerazione grassa muscolare
31 marzo 2023
Questo studio descrive in dettaglio le procedure per stabilire una lesione cronica della cuffia dei rotatori di coniglio (RC). In particolare, la lesione viene creata nell'unità muscolo-tendinea/miotendinea sottoscapolare (SSC) per imitare l'anatomia e la fisiopatologia della RC umana, compresa la grave degenerazione grassa muscolare (FD). Questo protocollo può essere applicato per studiare le lesioni RC e valutare le terapie rigenerative.
Questo protocollo dimostra una tecnica chirurgica complessa per indurre una lesione della cuffia dei rotatori di tipo cronico nei conigli ed è utile nello studio della patogenesi della cuffia dei rotatori e nello sviluppo di terapie rigenerative. I conigli sono modelli animali di taglia medio-grande che sono facili da alloggiare logisticamente, manipolare chirurgicamente e mostrano alti livelli di degenerazione grassa del muscolo della cuffia dei rotatori quando feriti, simili agli esseri umani. Il modello di lesione sottoscapolare mostrato qui è anatomicamente analogo al complesso muscolare del tendine osseo sovraspinato, una delle unità della cuffia dei rotatori più frequentemente lesionate.
Per iniziare, preparare la finestra chirurgica rasando il sito di incisione previsto di un coniglio anestetizzato. Utilizzando dei cotton fioc, pulire l'area con tre applicazioni alternate di Betadine e alcol al 70% con movimenti circolari. Somministrare 20 milligrammi per chilogrammo di cefalexina per via intramuscolare come agente anti-infettivo profilattico.
Fai un'incisione cutanea di tre o quattro centimetri al di sotto della clavicola, dividi l'intervallo deltopettorale usando una forbice e ritrai per accedere alla spalla. Per localizzare l'unità tendinea del muscolo sottoscapolare, identificare prima il muscolo coracobrachiale. Quindi identificare il tendine sottoscapolare e inserire una pinza ad angolo retto per esporre l'intero tendine al suo inserimento sulla tuberosità minore dell'omero.
Isolare il tendine del muscolo sottoscapolare. Dopo aver somministrato l'analgesico pre-operatorio localmente vicino al sito di transezione, avvolgere l'unità tendinea del muscolo sottoscapolare in un tubo penrose a base di silicone per prevenire l'adesione indesiderata ai tessuti circostanti e favorire il successivo recupero dei tessuti. Per indurre la lesione, creare una transezione a tutto spessore in corrispondenza della giunzione del tendine muscolare utilizzando un bisturi chirurgico numero 11.
Se necessario, fermare l'emorragia esercitando pressione con un pezzo di garza e utilizzare soluzione fisiologica per irrigare la ferita secondo necessità. Per chiudere la ferita, utilizzare una sutura 4-0 all'acido poliglicolico per riapprossimare il tessuto muscolare deltoide e una sutura 4-0 in nylon o seta per chiudere la ferita cutanea, seguita dalla pulizia della ferita. Somministrare 0,03 milligrammi per chilogrammo di buprenorfina per via sottocutanea come analgesico una volta subito dopo l'intervento chirurgico e due volte al giorno per le successive 48 ore.
L'analisi istologica del modello di lesione della cuffia dei rotatori di tipo cronico a quattro settimane è mostrata in questa figura. La colorazione H&E ha confermato la perdita di cellularità e organizzazione muscolare, che è stata sostituita con un gran numero di adipociti nei muscoli sottoscapolari danneggiati rispetto al gruppo di controllo. La quantificazione della percentuale di accumulo di grasso muscolare danneggiato è presentata in questa figura.
La colorazione tricromica di Masson ha anche confermato l'atrofia muscolare e la disposizione disorganizzata delle fibre di collagene nei muscoli sottoscapolari danneggiati rispetto al gruppo di controllo. La quantificazione della proporzione di tessuto muscolare e fibrotico è mostrata in questa figura. La valutazione ha mostrato una riduzione della cellularità muscolare per i muscoli sottoscapolari lesionati rispetto al gruppo di controllo.
Un alto grado di fibrosi è stato osservato anche nei muscoli sottoscapolari lesionati. L'identificazione del tendine sottoscapolare e l'avvolgimento dell'unità tendinea del muscolo sottoscapolare in un tubo penrose sono i passaggi più importanti di questa procedura. A seguito di questa procedura, può essere applicato un intervento terapeutico.
In questo caso, le analisi qui descritte, insieme a un'ulteriore miografia o analisi del cammino, possono essere utilizzate per valutare l'esito dell'intervento. Questa tecnica è fondamentale per aiutare i ricercatori nello studio della fisiopatologia della cuffia dei rotatori, oltre a facilitare lo sviluppo di nuove terapie per la riparazione e la rigenerazione dei tendini muscolari.
Panoramica
Questo studio presenta una tecnica chirurgica complessa per indurre una lesione del mantello dei rotatori simile a una cronica nei conigli, fornendo un modello rilevante per studiare la patogenesi del mantello dei rotatori e sviluppare terapie rigenerative. L'unità muscolo-tendinea del sovraspinato è mirata per replicare le lesioni del mantello dei rotatori umani, che includono una marcata degenerazione grassa muscolare.
Componenti chiave dello studio
Area di ricerca
- Modellizzazione delle lesioni del mantello dei rotatori
- Meccanismi di degenerazione e riparazione muscolare
- Tecniche chirurgiche veterinarie
Contesto
- I conigli servono come modello animale medio-grande con somiglianze anatomiche con i mantelli dei rotatori umani.
- Lo studio si concentra sulla replicazione della grave degenerazione grassa muscolare vista nelle lesioni umane.
- Le lesioni del sovraspinato sono paragonabili al tendine del sopraspinato frequentemente leso.
Metodi utilizzati
- Induzione chirurgica della lesione del mantello dei rotatori mediante transezione a pieno spessore
- Utilizzo del coniglio come modello biologico
- Analisi istologica e quantificazione dell'accumulo di grasso e della fibrosi
Principali risultati
- Confermata perdita di cellularità muscolare sostituita da adipociti nel gruppo leso.
- La colorazione istologica ha rivelato atrofia muscolare e disposizioni anomale del collagene.
- Le valutazioni quantitative hanno dimostrato differenze significative tra i gruppi lesi e di controllo.
Conclusioni
- La procedura stabilisce un modello valido per ulteriori ricerche sulla fisiopatologia del mantello dei rotatori.
- I risultati sono significativi per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per la riparazione e la rigenerazione del tendine muscolare.
Domande frequenti
Executive Industry Relevance
Establishing a chronic-like rabbit rotator cuff injury model enables translational investigation of muscle fibrosis and fatty degeneration, key barriers in musculoskeletal regenerative medicine. This model provides a controlled platform for interrogating disease mechanisms and evaluating therapeutic interventions relevant to human rotator cuff pathology. Its anatomical and pathophysiological fidelity supports predictive confidence in early-stage target validation and preclinical research.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables mechanistic de-risking of fibrosis and fatty degeneration pathways in musculoskeletal disease.
- Supports functional target validation by recapitulating clinically relevant muscle-tendon degeneration.
- Facilitates hypothesis-driven interrogation of regenerative and anti-fibrotic strategies.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for quantitative histological and functional readouts.
- Enables reproducible assessment of intervention efficacy using standardized injury and analysis protocols.
- Supports assay development for quantifying muscle atrophy, fat accumulation, and fibrosis.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant endpoints observed in human rotator cuff pathology.
- Enables continuity from discovery through preclinical validation of regenerative candidates.
- Supports risk-adjusted advancement of therapies targeting muscle-tendon repair.
Pipeline & Workflow Integration
This rabbit model integrates into the discovery-to-preclinical continuum for musculoskeletal and regenerative medicine programs.
- Discovery Biology: Facilitates hypothesis testing on fibrosis and fatty degeneration mechanisms in a controlled in vivo context.
- Screening: Provides standardized, reproducible injury and histological quantification for intervention assessment.
- Analytics: Enables quantitative measurement of muscle fat content and fibrosis for comparative analysis.
- Translational Research: Bridges early discovery findings with preclinical validation in a disease-relevant system.
- Enterprise Reuse: Serves as a reusable platform for iterative evaluation of diverse therapeutic modalities.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in target validation and mechanistic de-risking for muscle-tendon pathology.
- Operational Value: Standardizes in vivo modeling and histological analysis for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for regenerative and anti-fibrotic candidates, reducing late-stage biological risk.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of therapeutic programs targeting chronic muscle-tendon degeneration.
Implementation Considerations
- Requires surgical expertise in animal models and post-operative care protocols.
- Necessitates access to histological staining and quantitative image analysis infrastructure.
- Demands cross-team standardization of injury induction and outcome measurement.
- Adaptation to other species or injury sites may require protocol optimization.
- Model limitations include species-specific responses and the need for longitudinal validation.
