$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Zaburzenia układu mięśniowo-szkieletowego dotykają milionów ludzi i są główną przyczyną niepełnosprawności na całym świecie1. Mimo to zaburzenia układu mięśniowo-szkieletowego są niedostatecznie zbadane i gorzej poznane w porównaniu z innymi powszechnymi chorobami przewlekłymi (np. rakiem i cukrzycą). Ponadto przewiduje się, że częstość występowania niepełnosprawności związanej z zaburzeniami układu mięśniowo-szkieletowego będzie rosła, co podkreśla znaczenie badań nad mechanizmami molekularnymi i szlakami komórkowymi, które leżą u podstaw rozwoju i progresji chorób układu mięśniowo-szkieletowego. W związku z tym istnieje coraz większe zapotrzebowanie na metodologie, które pozwolą na lepsze zrozumienie chorób układu mięśniowo-szkieletowego na poziomie molekularnym i ułatwią rozwój innowacyjnych metod leczenia.
Uszkodzenie nerwów obwodowych wiąże się z ~3% przypadków urazów i jest częstą przyczyną zachorowalności u pacjentów z urazami ortopedycznymi2. Jednak precyzyjne leczenie, które ratuje funkcje nerwowe i odwraca atrofię mięśni związaną z urazowym uszkodzeniem nerwów obwodowych (TPNI), pozostaje nieuchwytne3. Dlatego badania na modelach mysich mają zasadnicze znaczenie dla oceny skuteczności eksperymentalnych terapii TPNI; Jednak w tej dziedzinie brakuje przewidywalnych modeli zwierzęcych do transsekcji nerwów, które pozwoliłyby na wiarygodne pomiary funkcjonalnej regeneracji lub scharakteryzowanie regeneracji nerwów. W swoim badaniu zawartym w tym zbiorze metod, Lee i in. opisują model TPNI, który zapewnia stały wzorzec urazu i ułatwia pomiar funkcjonalnego powrotu do zdrowia4. Ogólnie rzecz biorąc, powrót do zdrowia funkcjonalnego po TPNI zależy od ciężkości urazu, a główną zaletą protokołu opisanego przez Lee i wsp.4 jest użycie skalibrowanego urządzenia cyfrowego, które monitoruje zmiany ciśnienia w czasie rzeczywistym podczas operacji zmiażdżenia nerwu. Ogranicza to zmienność w stopniu nasilenia wywołanego urazu, a następnie w powrocie do zdrowia.
Choroba zwyrodnieniowa stawów (OA) jest główną przyczyną niepełnosprawności kończyn dolnych u osób starszych, a tym samym stanowi poważne obciążenie społeczne i ekonomiczne5. Istnieją modele mysie, które naśladują fazy rozwoju choroby zwyrodnieniowej stawów, w tym szeroko stosowaną destabilizację modelu łąkotki przyśrodkowej (DMM) pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów 6,7. W artykule Dunninga i wsp. przedstawiono model destabilizacji i zadrapań chrząstki (DCS) choroby zwyrodnieniowej stawów, który jest zmodyfikowaną wersją modelu DMM i polega na dalszym uszkodzeniu chrząstki poprzez wprowadzenie trzech rys na powierzchni chrząstki8. Model DCS reprezentuje przyspieszony model choroby zwyrodnieniowej stawów i nadaje się do badań koncentrujących się na tworzeniu osteofitów, zapaleniu błony maziowej, przebudowie kości i pomiarach bólu we wczesnych fazach choroby zwyrodnieniowej stawów. Model podsumowuje również uszkodzenia zadane bezpośrednio chrząstce podczas operacji artroskopowych i innych interwencji klinicznych.
Kilka badań mechanistycznych, które są niewykonalne na myszach, można przeprowadzić w hodowanych komórkach, co podkreśla znaczenie eksperymentów in vitro , które uzupełniają badania in vivo . Komórki pierwotne są ważnym narzędziem badawczym, ponieważ wierniej odwzorowują endogenne warunki in vivo niż stabilne linie komórkowe. W związku z tym opracowanie protokołów, które ułatwiają izolację żywotnych komórek pierwotnych z różnych tkanek mięśniowo-szkieletowych, jest niezbędne do postępu badań w tej dziedzinie. Artykuł Jagadeeshaprasad i wsp. szczegółowo opisuje metodologię enzymatycznego i mechanicznego trawienia ludzkiego napletka nowonarodzonego w celu jednoczesnej izolacji trzech typów komórek pierwotnych: keratynocytów, fibroblastów i komórek Schwanna (SCs)9. Izolacja SC ze skóry stanowi duży postęp, który ten protokół wprowadza do dobrze znanych protokołów izolacji keratynocytów i fibroblastów. Protokół ułatwia kohodowlę trzech typów komórek, co jest niezbędne w badaniach nad potencjalną rolą SC w modulowaniu homeostazy i funkcji keratynocytów i fibroblastów.
Nadekspresja i knockdown są powszechnie stosowanymi podejściami do badania funkcji genów. Chociaż eksperymenty te są łatwe i rutynowo przeprowadzane w hodowlach komórkowych in vitro, manipulowanie ekspresją genów in vivo jest trudniejsze ze względu na wyzwania związane z osiągnięciem efektywnego dostarczania plazmidowego DNA lub małego interferującego RNA do komórek / tkanek docelowych. Hain i Waning opisują prosty protokół elektroportowania plazmidu DNA do mięśni szkieletowych myszy w celu nadekspresji zakodowanego białka we włóknach mięśniowych10. Główną wadą istniejących protokołów wstrzykiwania lub elektroporowania plazmidów DNA do mięśni szkieletowych jest negatywny wpływ tych procedur na kurczliwość mięśni. Protokół wprowadzony przez Haina i Waninga10 odnosi się do tego ograniczenia, ponieważ nie narusza kurczliwości mięśni szkieletowych, co pozwala na ocenę kurczliwości mięśni jako funkcjonalnego wyniku zróżnicowanej ekspresji białek.
Mikrotomografia komputerowa (μCT) to metoda obrazowania, która jest powszechnie stosowana do oceny trójwymiarowej (3D) struktury kości11. μCT jest złotym standardem w obrazowaniu kości człowieka w klinice i jest bardzo szeroko stosowany w ocenie struktury kości i regeneracji kości w badaniach przedklinicznych12. μCT obejmuje dużą liczbę obrazów rentgenowskich uzyskanych ze zmineralizowanej kości, która z natury ma doskonały kontrast z promieniowaniem rentgenowskim. Stosowany do oceny tworzenia się kości podczas procesu gojenia się złamań, μCT dostarcza szczegółowych informacji na temat struktury 3D i gęstości gojącego się kalusa. Chociaż ocena ilościowa nienaruszonej kości za pomocą μCT jest dobrze znana, brakuje konsensusu co do protokołu μCT do oceny złamania modzela. Wee i wsp. zapewniają ustandaryzowany protokół krok po kroku do dokładnej oceny modzela złamania podczas różnych faz gojenia złamań kości13. Protokół wykorzystuje najnowocześniejszą platformę analityczną, która umożliwia wizualizację obrazu, ponowne wyrównanie i segmentację kalusa. Wkład ten pomoże w ustanowieniu bardziej ustandaryzowanego i spójnego podejścia do analizy złamań kalusa w całej dziedzinie.
Podsumowując, niniejszy zbiór metod przedstawia protokoły eksperymentalne stosowane w szerokim zakresie tkanek mięśniowo-szkieletowych: kości, chrząstek, nerwów obwodowych, mięśni szkieletowych i skóry. Mamy nadzieję, że ta kolekcja okaże się przydatna zarówno dla nowicjuszy, jak i ekspertów w szybko rozwijającej się dziedzinie badań nad układem mięśniowo-szkieletowym. Przyszłość tej dziedziny zostanie znacznie wzmocniona dzięki ciągłym wysiłkom zmierzającym do opracowania nowatorskich metodologii badawczych. Szczególnie cenne są wysiłki zmierzające do stworzenia nowych mysich modeli zaburzeń układu mięśniowo-szkieletowego oraz opracowania innowacyjnych podejść do miejscowego i celowanego dostarczania leków do tkanek mięśniowo-szkieletowych.