Opstel en evaluatie van een schapenmodel van een volledig dikte osteochondrale defect

Kraakbeen speelt een essentiële rol bij het behouden van de mechanische bekwaamheid van het skeletstelsel door een glad en gesmeerd oppervlak in de diarthrodiale gewrichten te bieden, waardoor erosie van het gewrichtsoppervlak wordt voorkomen. Ondanks het opmerkelijke vermogen om fysieke en mechanische belastingen in de gewrichten te ondersteunen en te verdelen, heeft gewrichtskraakbeen in geval van een letsel een beperkte capaciteit voor intrinsieke genezing en reparatie. De ophoping van spanning in het gewrichtskraakbeen kan leiden tot de pathologische aandoening die bekendstaat als artrose, de meest voorkomende vorm van degeneratieve gewrichtsziekte ter wereld, die bijna 10 tot 12% van de volwassen bevolking wereldwijd treft.

Kraakbeenregeneratie en het herstel van de functie in artritische gewrichten vertegenwoordigen belangrijke vooruitgang in de regeneratieve geneeskunde. Veelbelovende benadering omvat het gebruik van autologe chondrocyten en stamcellen in combinatie met biomaterialen. Om deze strategieën te valideren zijn geschikte diermodellen essentieel, terwijl kleinere dieren zoals ratten en konijnen nuttig zijn voor voorlopige studies, grote dieren zoals schapen geschikter zijn vanwege hun anatomische en biomechanische overeenkomsten met menselijke gewrichten.

Vervolgens presenteren we een efficiënt protocol voor het induceren van osteochondrale defecten bij grote dieren, dat een ideaal model biedt voor onderzoek naar regeneratieve geneeskunde. Na het desinfecteren van de geschonen knie in de operatiekamer, plaats je het dier in dorsale decubituspositie. Om de exacte locatie van de chirurgische snede te bepalen, raak je de knie van het dier aan om de gewrichtsholte te vinden.

Voer de chirurgische snede uit met een grootte van ongeveer drie tot vijf centimeter. Zorg ervoor dat de incisie wordt gemaakt in het gebied van de condylus van het dier. Verwijder de weefsellagen onder de huid om bij de condyl te komen.

Houd het incisiegebied schoon om mogelijke besmetting te voorkomen en zorg voor een goed zicht tijdens de procedure. Voer de afname van het synoviale vocht uit met een spuit en een naald. Plaats de retractoren zodat het condylaire oppervlak volledig blootgelegd wordt.

Hoe meer de condylus wordt blootgesteld, hoe makkelijker het is om letsel op te wekken in de volgende stap. Gebruik een orthopedische boor die is bevestigd aan een acht-millimeter trefineboor om een verwonding aan de condyl van het dier te bevorderen. Zorg ervoor dat de trefine correct in het midden van de condylus is geplaatst voordat je begint met boren, om verwondingen van ongewenste afmetingen te voorkomen.

Gebruik de orthopedische hamer en osteotoom om de chirurgische extractie van de osteochondrale plug uit te voeren. Maak de wondverlenging schoon met steriel gaas, zodat de binnenkant van de laesie vrij is van bloed en weefselresten. Breng voorzichtig 200 microliter van de vloeibare gelMA-formulering aan aan de binnenkant van de verwonding totdat het het oppervlak bereikt.

Richt het UV-licht drie minuten op de verwonding op een afstand van ongeveer vijf centimeter, zodat gelMA-kruisbinding mogelijk wordt. Verwijder voorzichtig de retractoren. Sluit de laesie met onafhankelijke hechtingen voor elke weefsellaag om de vorming van seromen te voorkomen.

Het aantal te geven hechtingen hangt af van de grootte van de chirurgische snede. Leg een verband op de hechtingen om infecties te voorkomen. Na zeven dagen operatie zullen de schapen nog steeds moeite hebben met voortbeweging.

Deze moeilijkheden worden aangetoond door de rotatiebeweging die tijdens de wandelbeoordelingen van het dier wordt waargenomen. Deze observatie toont aan dat ons protocol effectief was in het veroorzaken van osteochondrale schade in het gewricht van het dier. Gedurende vier dagen, afhankelijk van de behandeling die aan de laesie wordt gegeven, wordt de loopbeweging van het dier hersteld en begint het correct te lopen.

Zes maanden na de operatie werd een histologisch onderzoek uitgevoerd met hematoxyline- en eosine kleuring. De laesies verschenen als volledige verticale spleten die overeenkwamen met score vier op de beoordelingsschaal van de Osteoarthritis Research Society International. Bij sommige exemplaren werden milde synoviale hyperplasie en vervanging van kraakbeen door fibroconnectief weefsel waargenomen.

Histologische scores toonden aanzienlijke variabiliteit in zowel de natuurlijke progressie- als de met gelMA behandelde groepen en statistische analyse toonde geen significant verschil tussen behandelingen. Omdat dit een dierproef is gecombineerd met de invasieve chirurgische procedure, kunnen de dieren variaties in gedrag en herstel vertonen. Ons werk toonde een efficiënt protocol aan voor het inductie van osteochondrale letsels bij grote dieren zonder het ontstaan van langdurige bacteriële infecties.