Name: Powtarzalny model wpływu chrząstki w celu wygenerowania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów u królika (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2023-11-21T12:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 42 s
Description: Poznaj model udaru kondylu udowego u królików do badania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów. Ta metoda umożliwia ocenę nowych terapii hamujących progresję PTOA.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie było wspierane przez DoD Peer Reviewed Medical Research Program - Investigator-Initiated Research Award W81XWH-20-1-0304 od U.S. ARMY MEDICAL RESEARCH ACQUISITION ACTIVITY, przez NIH NIAMS R01AR076477 oraz przez Comprehensive Musculoskeletal T32 Training Program od NIH (AR065971) oraz przez NIH NIAMS Grant R01 AR069657. Autorzy chcieliby podziękować Kevinowi Carrowi za udostępnienie swojej wiedzy w zakresie obróbki skrawaniem i produkcji w tym projekcie, a także Drew Brownowi i Indiana Center for Musculoskeletal Health Bone Histology Core za pomoc w histologii.

Poniższa procedura została przeprowadzona po uzyskaniu zgody Instytucjonalnego Komitetu ds. Opieki i Korzystania ze Zwierząt (IACUC) przy Indiana University School of Medicine. Wszystkie operacje przeżyciowe przeprowadzono w warunkach sterylnych, zgodnie z wytycznymi NIH. Ryzyko bólu i infekcji ograniczono poprzez podawanie odpowiednich leków przeciwbólowych i antybiotyków w celu optymalizacji wyników. W obecnym badaniu wykorzystano dorosłe samce królików białych nowozelandzkich o masie 3,0-4,0 kg.
1. Budowa wieży zrzutowej
<ol>
	<li>Przygotuj rysunki CAD dla komponentów wieży spadkowej, platformy bazowej oraz mechanizmu zabezpieczającego pin Steinmana (Rysunki uzupełniające 1-14).</li>
	<li>Zakup dostępne komercyjnie komponenty (zob. Tabelę materiałów).</li>
	<li>Pozyskaj części maszynowe urządzenia lub przekaż rysunki CAD tokarzowi/ślusarzowi w celu wykonania. 
	UWAGA: Do wykonania końcówki impaktora o średnicy 3 mm (Rysunek uzupełniający 1, część 20 oraz Rysunki uzupełniające 13, 14) wymagany jest wysokoprecyzyjny mechanik z możliwościami narzędziowymi. Powierzchnia uderzeniowa głowicy impaktora posiadała krzywizny odpowiednio 7,14 mm i 5,56 mm w płaszczyźnie strzałkowej i czołowej, aby dopasować się do krzywizny przyśrodkowego kłykcia królika35(Rysunki uzupełniające 13, 14).</li>
	<li>Zmontuj części w taki sposób, aby wieża spadkowa składała się z wózka poruszającego się na dwóch pionowych prętach za pomocą liniowych łożysk kulkowych o stałym ustawieniu, a platforma bazowa podtrzymywała królika i zabezpieczała pin Steinmana (Rysunek 1 oraz Rysunek 2). 
	​UWAGA: Belka poprzeczna wózka w tej konstrukcji posiada sztywność na zginanie równą sztywności poprzedniej wieży spadkowej38 z akceptowalnym poziomem wibracji.</li>
</ol>
2. Przygotowanie zwierząt
<ol>
	<li>Zważ królika i poddaj go znieczuleniu, stosując 2,5 mg/kg alfaxalonu i 0,15 mg/kg midazolamu domięśniowo (patrz Tabela materiałów). Po indukcji nanieś maść do oczu na oba oczy. Podtrzymuj znieczulenie, stosując ~2%-3% izofluranu. Podaj buprenorfinę SR (0,1 mg/kg) podskórnie w celu przeciwbólowego oraz okołoperacyjnie enrofloksacynę (10 mg/kg) podskórnie. Zamiast buprenorfiny można podać podskórnie NLPZ, takie jak karprofen (4 mg/kg), meloksykam (0,2–0,3 mg/kg) lub ketoprofen (3 mg/kg).</li>
	<li>Wygol tylną kończynę królika od kostki do zadka. Zaleca się zachowanie szczególnej ostrożności podczas usuwania sierści królika, aby zapobiec kontaminacji miejsca nacięcia. Ważne jest użycie zestawu dedykowanych, ostrych maszynek do strzyżenia królików.</li>
	<li>Umieść stalowy blok pod przednią kończynę (Rycina uzupełniająca 1, element nr 2 oraz Rycina uzupełniająca 4) pod końcem platformy uderzeniowej i przykryj platformę matą grzewczą. Połóż królika na brzuchu (pozycja pronowana) na macie grzewczej. Pod biodrem po stronie przeciwległej umieść wyściełaną podkładkę.
	<ol>
		<li>Upewnij się, że kolano operowanej kończyny znajduje się w centrum i opiera się o blok polietylenowy (Rycina 2A1). Użyj jedwabnej taśmy, aby delikatnie odsunąć ogon ku górze i w stronę przeciwległą do operowanej kończyny.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Przetrzyj pole operacyjne chloreksydyną i sterylną gazą nasączoną 70% alkoholem. Oczyść pole operacyjne, zaczynając od tylnej części kolana, wykonując koliste ruchy na zewnątrz. Powtórz czynność co najmniej 3 razy, używając świeżych gaz, kończąc 70% alkoholem.</li>
	<li>Nałóż sterylną rękawiczkę na stopę operowaną aż do kostki i owiń ją sterylnym bandażem spójnym.</li>
	<li>Sterylnie odizoluj pole operacyjne za pomocą trzech sterylnych pól: jednego bezpośrednio pod operowaną kończyną i dwóch pozostałych, aby przykryć resztę ciała. Przymocuj pola za pomocą klamer ręcznikowych.</li>
</ol>
3. Odsłonięcie chirurgiczne
UWAGA: Przed przeprowadzeniem operacji i uderzeniem należy empirycznie określić masę oraz wysokość upadku, które spowodują widoczne uszkodzenie chrząstki bez złamania kości podchrzstnej, dostosowując je do konkretnego szczepu, wieku i płci królika.
<ol>
	<li>Zbadaj palpacyjnie położenie rzepki od strony przedniej, aby określić pozycję stawu kolanowego, który znajduje się dystalnie w stosunku do rzepki. Za pomocą ostrza nr 15 wykonaj nacięcie o długości 3-4 cm wzdłuż tylnej powierzchni wyprostowanego kolana, od poziomu górnego bieguna rzepki w kierunku dystalnym.</li>
	<li>Przeprowadź rozwarstwienie tępe i ostre przez znajdującą się pod spodem powięź powierzchowną. Wypracuj przestrzeń między skórą przyśrodkowo a przyśrodkową częścią mięśnia brzuchatego łydki bocznie. W tej przestrzeni umieść samorozwierający się rozwieracz Weitlanera (patrz Tabela materiałów).
	<ol>
		<li>Widoczna stanie się wtórna warstwa powięziowa, znajdująca się bezpośrednio nad tętnicą i żyłą saphunous. Wykonaj preparację bocznie od naczyń saphunous, odsuwając naczynia przyśrodkowo, a tylny kompleks mięśnia brzuchatego i płaszczkowatego bocznie. 
		UWAGA: Należy uważać, aby nie przeciąć tych naczyń. W przypadku uszkodzenia tętnicy należy zapewnić prawidłowe podwiązanie, ponieważ może dojść do pooperacyjnego wstrząsu krwotocznego.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wykonuj preparację dystalnie, aż zostanie zidentyfikowana mała, ruchoma kostka fabella nad tylną częścią kłykcia przyśrodkowego kości udowej. Wykonaj artrotomię, aby przesunąć fabellę górno-bocznie, odsłaniając leżący pod nią kłykcie przyśrodkowy kości udowej. Ostrożnie usuń tkanki miękkie poprzez rozwarstwienie tępe i ostre, aby odsłonić tylną powierzchnię kłykcia przyśrodkowego kości udowej. Użyj kleszczyka Freera i rozwieracza Cricket (patrz Tabela materiałów) do odsunięcia tkanek miękkich na tym poziomie.</li>
	<li>Utrzymując kłykcie odsłoniętym, wprowadź pin Steinmana o średnicy 0.062 inch (patrz Tabela materiałów) przez dystalną część kości udowej, zaczynając od górnej części kłykcia przyśrodkowego, centrując go w kierunku przednio-tylnym kłykcia przyśrodkowego, około 5 mm od tylnej powierzchni kłykcia.
	<ol>
		<li>Wprowadź pin bocznie przez kość i skórę boczną, równolegle do powierzchni stawowej, używając akumulatorowego wkrętaka do pinów Steinmana. Palpacja nadkłykcia bocznego zapewni odpowiednią trajektorię pinu Steinmana.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Usuń rozwieracze i zamknij skórę szwem Polysorb 3-0 (patrz Tabela materiałów) metodą szwu ciągłego. Przykryj nacięcie sterylną gazą.</li>
</ol>
4. Wpływ kłykcia kości udowej
<ol>
	<li>Usuń chustę spod operowanej kończyny i przymocuj pinu Steinmana do platformy udarowej o regulowanej i dostosowywalnej wysokości. Najpierw umieść regulowaną w wysokości dolną część urządzenia mocującego pin Steinmana pod pinem (Rysunek 2A2). Upewnij się, że drut jest równoległy do podłoża tej platformy, regulując wysokość śrub w razie potrzeby.
	<ol>
		<li>Po upewnieniu się, że pin Steinmana jest równoległy do podłoża, umieść górną część platformy stabilizującej opartą na śrubach (Rysunek 2A3) na dolną, śrubową część elementu z regulacją wysokości. Należy upewnić się, że pin Steinmana jest mocno zabezpieczony, przykręcając górny pręt do dolnej, regulowanej wysokościowo części platformy utrzymującej piny (Rysunek 2A2).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po przymocowaniu pinu Steinmana do platformy, usuń szew i ponownie otwórz nacięcie. Odsłoń przyśrodkowy kłyk kości udowej za pomocą samopodtrzymujących się rozieraczy Weitlanera i rozieraczy typu cricket. Może być potrzebny dodatkowy rozieracz Freera do odsunięcia tkanek miękkich z drogi wprowadzenia końcówki impaktora (Rycina 2B).</li>
	<li>Przetrzyj wieżę spadkową zatwierdzonym środkiem dezynfekcyjnym. Przymocuj sterylną głowicę uderzeniową o średnicy 3 mm (Rycina 2A4) do wózka wieży spadkowej. Przesuń wieżę spadkową nad operowaną kończynę i ustaw jej podstawę (Rysunek 2A6) pod platformą uderzeniową (Rysunek 3A).</li>
	<li>Ostrożnie opuść impaktor (Rycina uzupełniająca 2, część 20, oraz Rysunek uzupełniający 13) na środek tylnej części przyśrodkowego nadkłykcia kości udowej. Należy upewnić się, że na drodze wprowadzania implantera nie znajdują się żadne tkanki miękkie.
	<ol>
		<li>Przesuń królika lub wieżę w razie potrzeby, aby upewnić się, że głowica impaktora znajduje się w osi przyśrodkowej kłykci tylnych kości udowej (Rysunek 3BZa każdym razem, gdy królik jest przemieszczany lub zmiana jego pozycji następuje, należy ocenić pole operacyjne pod kątem ewentualnych naruszeń sterylności i w razie potrzeby ponownie wysterylizować ten obszar. </li>
	</ol>
	</li>
	<li>Po upewnieniu się, że trajektoria jest właściwa, należy przymocować wieżę do platformy za pomocą zacisków szybkozamykających (Rycina 2A5, patrz Tabela materiałów).</li>
	<li>Podaj jedną dawkę alfaxalonu dożylnie (0,5–0,7 mg/kg) na 5–10 min przed uderzeniem, aby uzyskać głębszą anestezję bez zwiększania stężenia anestetyku wziewnego. 
	UWAGA: Brak odruchu mrugania, odruchu wycofania kończyny oraz odruchu małżowinki usznej świadczy o głębszym znieczuleniu. Głębsza anesthesia pomaga zapobiec ewentualnym reakcjom kończyn podczas umieszczania w aparaturze oraz w momencie uderzenia. 
	OSTROŻNIE: Podanie alfaxalonu zbyt szybko może spowodować przejściową bezdech i hipoksję u królików, dlatego należy go podawać powoli w ciągu 1–2 min. W przypadku wystąpienia hipoksji należy zapewnić odpowiednie dotlenienie i przywrócenie funkcji życiowych przed kontynuacją procedury.</li>
	<li>Ustaw impaktor na wieży zrzutowej na żądanej wysokości nad przyśrodkowym kłykciem kości udowej. Dla obecnego zespołu wózka, wliczając łożyska, o masie 1,41 kg, wysokość ta wynosi 7 cm. 
	UWAGA: Wysokość wieży zrzutowej została określona na podstawie badań pilotażowych na tkankach od zwłok. Wysokość ta spowodowała widoczne uszkodzenie chrząstki, ale nie doprowadziła do złamania kości podchrzęstnej u królików biorących udział w niniejszym badaniu.</li>
	<li>Kliknij w Start przycisk w oprogramowaniu do akwizycji danych LabVIEW (Uzupełniający plik z kodem 1) tuż przed zwolnieniem blokady wrzeciona (Rycina uzupełniająca 2, przedmiot nr 14), aby zwolnić wózek i pozwolić mu opaść pod wpływem siły grawitacji. 
	UWAGA: Oprogramowanie do akwizycji danych będzie zbierać dane z ogniwa obciążnika (Rycina 1, 6) umieszczony pomiędzy impaktorem a wózkiem oraz akcelerometr (Rycina 1, 7) podczas uderzenia przy częstotliwości 100 kHz przy użyciu laptopa podłączonego do modułu akwizycji danych.</li>
	<li>Umieść plik txt wygenerowany przez oprogramowanie do akwizycji danych w tym samym folderze co kod Matlab do analizy danych (Uzupełniający plik z kodem 2) i uruchom kod analizy danych, aby przefiltrować surowe dane i obliczyć parametry wpływu.</li>
	<li>Należy zidentyfikować maksymalne obciążenie. Powiązany z nim punkt czasowy uznaje się za moment maksymalnej deformacji i zerowej prędkości. 
	UWAGA: Kod do analizy danych przeanalizuje wszystkie pliki txt w folderze i przedstawi wyniki dla każdego z nich. Kod wyznaczy początek i koniec uderzenia na podstawie zmian w danych obciążenia w czasie. Dane z akcelerometru zostaną zintegrowane numerycznie w celu obliczenia prędkości, a następnie zintegrowane ponownie w celu obliczenia przemieszczenia. Kod do analizy danych obliczy numerycznie impuls, pracę oraz energię kinetyczną na podstawie następujących wzorów: 
	<img alt="Równanie impulsu, \( I = \int_{t_0}^{t_f} F \, dt \), wzór na schemacie do nauki fizyki." src="/files/ftp_upload/64450/64450eq01.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 1"> 
	<img alt="Wzór na obliczanie pracy: \( W = \int_{x_0}^{x_f} F dx \). Schemat równania matematycznego." src="/files/ftp_upload/64450/64450eq02.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 2"> 
	<img alt="Wzór na energię kinetyczną KE=1/2mVt²; koncepcja fizyczna, mechanika, obliczanie energii." src="/files/ftp_upload/64450/64450eq03.jpg" style="margin: auto;" data-altupdatedat="1788304762000" data-alt="Równanie 3"> 
	gdzie F czy siła mierzona przez czujnik obciążenia, Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia.0 i t0 stanowią przemieszczenie i czas w momencie rozpoczęcia uderzenia, a Proszę podać tekst źródłowy do tłumaczenia.i tf Są to przemieszczenie i czas w momencie zakończenia uderzenia. Szybkość obciążania zostanie obliczona numerycznie jako średnia z dσ/dt w fazie obciążenia podczas uderzenia. Szczytowe naprężenie zostanie obliczone poprzez podzielenie maksymalnego obciążenia przez powierzchnię styku głowicy uderzeniowej.</li>
	<li>Przeprowadzić wizualizację powierzchni chrząstki, aby ocenić, czy doszło do odpowiedniego uszkodzenia chrząstki (Rysunek 4A).</li>
</ol>
5. Zamknięcie pola operacyjnego
<ol>
	<li>Usuń wieżę operacyjną znad operowanej kończyny. Odstaw wszystkie użyte narzędzia chirurgiczne i zmień rękawiczki na nowe, sterylne. 
	UWAGA: Ze względu na to, że wieża zrzutowa nie jest sterylna, wszystkie narzędzia użyte do momentu uderzenia należy obecnie uznać za zanieczyszczone.</li>
	<li>Ponownie załóż sterylną draperię na kończynę dolną i przygotuj niewykorzystane sterylne samorozwieracze.</li>
	<li>Ponownie odsłoń kłykieć przyśrodkowy kości udowej i dokładnie wypłucz pole operacyjne 50–60 ml jałowej soli fizjologicznej.</li>
	<li>Zamknąć torebkę tylną szwem Polysorb 5-0, a następnie zamknąć skórę szwem Monosorb 4-0 (patrz Tabela materiałów).</li>
	<li>Wstrzyknąć 2 ml lidokainy/bupiwakainy w celu miejscowego znieczulenia wokół nacięcia w sposób śródskórny.</li>
	<li>Usuń pin Steinmana za pomocą zestawu wkrętarki elektrycznej (patrz Tabela materiałów) poprzez oscylację, aby zminimalizować uszkodzenia tkanek miękkich.</li>
	<li>Zaopatrzyć ranę nieprzylegającym opatrunkiem, a następnie zabezpieczyć go taśmą klejącą. Wykonać zdjęcie rentgenowskie operowanej kończyny, aby upewnić się, że nie doszło do złamania i że piny zostały umieszczone prawidłowo (Rycina 4B).</li>
</ol>
6. Opieka pooperacyjna
<ol>
	<li>Umieścić królika z powrotem w klatce i monitorować go na ogrzewanych matach do czasu wybudzenia z anestezji (~25 min).</li>
	<li>Kontynuować uważną obserwację królików przez kilka dni po operacji, aby upewnić się, że goją się prawidłowo i odzyskują sprawność ruchową. W celu profilaktyki przeciwbakteryjnej podawać enrofloksacynę (10 mg/kg) przez 2 dni po zabiegu. Podawać buprenorfinę SR jako lek przeciwbólowy (0,1 mg/kg) podskórnie co 2-3 dni po operacji oraz w razie potrzeby. Zamiast buprenorfiny można podać NLPZ, takie jak karprofen (4 mg/kg podskórnie codziennie), meloksykam (0,2 – 0,3 mg/kg podskórnie codziennie do 3 dni) lub ketoprofen (3 mg/kg podskórnie codziennie), 3-5 dni po operacji oraz w razie potrzeby. 
	UWAGA: Udało nam się zapobiec pooperacyjnemu rozszewowi rany spowodowanemu lizaniem lub gryzieniem przez królika poprzez założenie noworodkowych spodni dla ludzi na kończyny tylne39. Jeśli królik przegryzie spodnie, można założyć kołnierz elżbietański (patrz Tabela materiałów), aby zapobiec gryzieniu miejsca ncięcia.</li>
</ol>
7. Ocena histologiczna
<ol>
	<li>W 16. tygodniu po urazie pobrać kolana od uśpionych królików, utrwalić je w 10% neutralnym buforowanym formalinie przez 48 h, a następnie poddać zatopieniu w parafinie i pociąć na plastry o grubości 5 µm.</li>
	<li>Po deparafinizacji i rehydratacji zabarwić przekroje metodą safraniny O i fast green zgodnie ze standardowymi protokołami40,41.</li>
	<li>Wykonać na przekrojach test końcowego znakowania nukleotydów metodą TUNEL (terminal deoxynucleotidyl transferase dUTP nick end labeling), wykorzystując zestaw TUNEL Chromogenic Apoptosis Detection zgodnie z instrukcją producenta, z przeciwbarwieniem hematoksyliną42 (patrz Tabela materiałów).</li>
</ol>

Roman Natoli wygłasza wykłady dla AO Trauma North America, jest redaktorem działu Current Osteoporosis Reports i otrzymał tantiemy za podręczniki od Morgana i Claypoola. Todd McKinley otrzymuje tantiemy od Innomed. Pozostali autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Ten zabieg chirurgiczny ma na celu wygenerowanie konsekwentnego uszkodzenia chrząstki na powierzchni nośnej przyśrodkowego kłykcia kości udowej królika w modelu PTOA. Zaletą tego zabiegu jest to, że dostęp tylny do kolana pozwala na bezpośrednią wizualizację całego tylnego przyśrodkowego kłykcia kości udowej i może być wykonany w około 37 minut (tab. 2). Należy również zauważyć, że jest to otwarty model urazu i może prowadzić do ostrych zmian zapalnych wykraczających poza samo uderzenie z powodu potencja...

Pourazowa choroba zwyrodnieniowa stawów (PTOA) jest główną przyczyną niepełnosprawności na całym świecie i odpowiada za 12%-16% objawowej choroby zwyrodnieniowej stawów (OA)1. Obecnie złotym standardem w leczeniu schyłkowej choroby zwyrodnieniowej stawów kolanowych i biodrowych jest całkowita endoprotezoplastyka stawu kolanowego i biodrowego2 lub artrodeza, jak w przypadku schyłkowego stadium zapalenia stawów piszczelowo-skokowych lub podskokowych. Chociaż w dużej mierze udana, endoprotezoplastyka może mieć kosztowne i chorobliwe powikłania3. Ponadto endoprotezoplastyka jest mniej pożądana u pacjentów poniżej 50 roku życia, biorąc pod uwagę niską przeżywalność implantu bez rewizji wynoszącą 77%-83%4,5. Obecnie nie ma zatwierdzonych przez FDA metod leczenia, które zapobiegałyby lub łagodziły postęp PTOA.
PTOA wpływa na cały staw, w tym na tkankę maziową, kość podchrzęstną i chrząstkę stawową. Charakteryzuje się zwyrodnieniem chrząstki stawowej, zapaleniem błony maziowej, przebudową kości podchrzęstnej i tworzeniem osteofitów6,7. Fenotyp PTOA rozwija się w wyniku złożonego procesu wzajemnego oddziaływania między chrząstką, błoną maziową i kością podchrzęstną. Obecnie wiadomo, że uszkodzenie chrząstki prowadzi do uwolnienia składników macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM), takich jak kolagen typu 2 (COL2) i aggrekan (ACAN). Te fragmenty składowe ECM są prozapalne i powodują zwiększoną produkcję IL-6, IL-1β i reaktywnych form tlenu. Mediatory te działają na chondrocyty, powodując regulację w górę metaloproteinaz macierzy (MMP), takich jak MMP-13, które degradują chrząstkę stawową, jednocześnie zmniejszając syntezę macierzy, co prowadzi do ogólnego środowiska katabolicznego dla chrząstki stawowej8. Ponadto istnieją dowody na zwiększoną apoptozę chondrocytów w pierwotnej chorobie zwyrodnieniowej stawów i PTOA9,10. Dysfunkcja mitochondriów występuje po suprafizjologicznym obciążeniu chrząstki11,12,13,14, co może prowadzić do zwiększonej apoptozy chondrocytów12,15. Zwiększona apoptoza chondrocytów wiąże się ze zwiększonym zubożeniem proteoglikanów i katabolizmem chrząstki i wykazano, że poprzedza zmiany w przebudowie chrząstki i kości podchrzęstnej16,17,18.
Podobnie jak w przypadku większości chorób ludzkich, potrzebne są wiarygodne i translacyjne modele PTOA, aby lepiej zrozumieć patofizjologię choroby i przetestować nowe metody leczenia. Duże zwierzęta, takie jak świnie i psy, były używane w modelach złamań śródstawowych i uderzeń PTOA17,19, ale są one kosztowne. Mniejsze modele zwierzęce, takie jak myszy, szczury i króliki, są tańsze i są wykorzystywane do badania PTOA generowanego przez destabilizację stawów, która zazwyczaj obejmuje chirurgiczne przecięcie więzadła krzyżowego przedniego (ACL) i/lub przerwanie łąkotki przyśrodkowej20,21,22,23,24,25. Chociaż uraz stawu może prowadzić do różnych konsekwencji, w tym do uszkodzenia więzadeł26, mechaniczne przeciążenie chrząstki występuje w prawie wszystkich przypadkach.
Pojawiają się dowody na to, że patologia stojąca za rozwojem PTOA po niestabilności więzadeł (jak w przypadku przecięcia ACL) i ostrym uszkodzeniu chrzęstnym wynika z odrębnych mechanizmów27. Dlatego ważne jest opracowanie modeli bezpośredniego uszkodzenia chrząstki. Obecnie istnieje ograniczona liczba modeli uderzeniowych generujących uszkodzenia kostno-chrzęstne lub chrzęstne u szczurów i myszy28,29. Jednak chrząstka mysia nie nadaje się dobrze do generowania izolowanych ubytków chrzęstnych. Dzieje się tak, ponieważ mysia chrząstka stawowa ma tylko 3-5 warstw komórek grubości i brakuje zorganizowanych powierzchownych, promieniowych i przejściowych stref chrząstki, a także grubej zwapniałej warstwy chrząstki występującej u ludzi i większych zwierząt. Modele mysie wykazują również spontaniczne ustąpienie częściowych wad chrząstki30,31. Dlatego wybraliśmy królika do tego modelu uderzeniowego, ponieważ jego grubość i organizacja chrząstki są podobne do ludzkich i jest to najmniejszy model zwierzęcy, który pozwoli na zapewnienie spójnego uderzenia chrzęstnego, które skutkuje PTOA. Wcześniejsze otwarte modele chirurgiczne uderzenia kłykcia kości udowej u królika wykorzystywały wahadło32, ręczne sprężynowe urządzenie do zaklinania chrząstki33, oraz wieżę zrzutową, która umożliwiała tworzenie impaktora specyficznego dla królika34. Jednak w badaniach tych brakowało danych in vivo. Inni zgłosili dane in vivo z wahadłem35, pneumatic36 i spring-loaded37 impact devices10, a badania te wykazują wysoki wskaźnik zmienności naprężeń szczytowych i wskaźników obciążenia między metodami. Nadal jednak w tej dziedzinie brakuje spójnego podejścia do wiarygodnego modelowania ostrych urazów chrząstki in vivo.
Obecny protokół wykorzystuje system oparty na wieży opadającej, aby zapewnić stałe oddziaływanie na tylny kłykieć przyśrodkowy kolana królika. Dostęp tylny do kolana stosuje się w celu odsłonięcia tylnego przyśrodkowego kłykcia kości udowej. Szpilka Steinmana jest następnie umieszczana w poprzek kłykci kości udowej od przyśrodkowej do bocznej w linii z powierzchnią stawową i mocowana do platformy. Po zabezpieczeniu ładunek jest dostarczany do tylnego przyśrodkowego kłykcia kości udowej. Metoda ta pozwala na równomierne dostarczanie uszkodzeń chrząstki do powierzchni nośnej dystalnej kości udowej królika.

<table><tbody><tr><td>Śruba z płaskim</td><td>McMaster-Carr</td><td>92210A194</td><td>Śruba z sześciokątnym ze stali nierdzewnej, ostrza skalpela 8-32, 1/2"</td></tr><tr><td>#15</td><td>McKesson</td><td>1029066</td><td>Skalpel McKesson nr 15 ze stali nierdzewnej / tworzywa sztucznego Klasyczny uchwyt Sterylny jednorazowy</td></tr><tr><td>pręt gwintowany 1/2"-20</td><td>McMaster-Carr</td><td>99065A120</td><td>pręt gwintowany 1/2"-20</td></tr><tr><td>strzykawka</td> <td>10 mlMcKesson</td><td>1031801</td><td>Do nawadniania; Strzykawka ogólnego przeznaczenia McKesson 10 ml Blister Pack Luer Lock Tip Bez bezpieczeństwa</td></tr><tr><td>Strzykawka 3 ml</td><td>McKesson</td><td>1031804</td><td>Do wstrzykiwań lidokainy/bupiwakainy; Strzykawka ogólnego przeznaczenia McKesson 3 ml blister z końcówką Luer Lock bez zabezpieczenia.</td></tr><tr><td>3-0 polysorb</td><td>Ethicon</td><td>J332H</td><td>3-0 Vircryl, CT-2, 1/2 koła, 26 mm, stożkowy</td></tr><tr><td>4-0 monosorb</td><td>Ethicon</td><td>Z397H</td><td>4-0 PDS 2, FS-2, 3/8 koła, 19mm, krawędź tnąca</td></tr><tr><td>5-0 polysorb</td><td>Med Vet International</td><td>NC9335902</td><td>Med Vet International 5-0 ETIKOMETR POWLEKANY VICRYL C-3</td></tr><tr><td>Akcelerometr</td><td>Kistler</td><td>8743A5</td><td>Akcelerometr</td></tr><tr><td>Adson-Browns Kleszcze</td><td>Narzędzia precyzyjne World</td><td>500177</td><td>Kleszcze Adson-Brown, 12 cm, proste, szczęki TC, 7 x 7 zębów</td></tr><tr><td>Alfaxalone</td><td>Jurox</td><td>49480-002-01</td><td>Alfaxan Multidose firmy Jurox : 10 mg/ml</td></tr><tr><td>Buprenorphine</td><td>Par Pharmaceuticals</td><td>42023-0179-05</td><td>Buprenorfina HCL do wstrzykiwań: 0,3 mg/ml</td></tr><tr><td>Butorfanol&nbsp;</td><td>Zoetis</td><td>54771-2033</td><td>Winian butorfanolu&nbsp; 10 mg / ml firmy Zoetis</td></tr><tr><td>Chlorheksydyna do szorowania rąk</td><td>BD</td><td>371073</td><td>BD E-Z Scrub 107 Chirurgiczna szczotka/gąbka do szorowania, 4% CHG, czerwona</td></tr><tr><td>tuleja zaciskowa</td><td>STRYKER</td><td>14023</td><td>Stryker 4100-62 drut Tuleja zaciskowa 0,28-0,71'</td></tr><tr><td>' Rękojeść wkrętarki akumulatorowej</td><td>STRYKER</td><td>OR-S4300</td><td>Stryker 4300 CD3 Sterownik bezprzewodowy 3 rękojeść</td></tr><tr><td>Zwijacze do krykieta</td><td>Novosurgical</td><td>G3510 21</td><td>2x Heiss (Holzheimer) Retraktor krzyżowy</td></tr><tr><td>Nożyczki dyssektorowe</td><td>Jorvet labs</td><td>J0662</td><td>Aesculap AG, Metzenbaum, Nożyczki, Proste 5 3/4 i Prime;</td></tr><tr><td>Obroża elżbietańska</td><td>ElizaSoft</td><td>62054</td><td>ElizaSoft Elżbietańska obroża regeneracyjna</td></tr><tr><td>Enrofloksacyna</td><td>Niestandardowe leki</td><td></td><td>Enrofloksacyna zmieszana z maścią do oczu Custom Meds</td></tr><tr><td></td><td>Pivetal&nbsp;</td><td>46066-753-55</td><td>Pivetal Articifical Tears - ostatnio wycofany</td></tr><tr><td>Kołnierz wału</td><td>montowany na twarzy McMaster-Carr</td><td>5631T11</td><td>Kołnierz wału montowany na twarzy</td></tr><tr><td>Fast green</td><td>Millipore Sigma</td><td>F7258</td><td>Fast green</td></tr><tr><td>Freer</td><td>Jorvet labs</td><td>J0226Q</td><td>Freer winda</td></tr><tr><td>Śruba z walcowym -1</td><td>McMaster-Carr</td><td>91251A197</td><td>Śruba z walcowym ze stali stopowej oksydowanej na czarno, 8-32, śruba z 3/4"</td></tr> <tr><td>-2</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A194</td><td>Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej, 8-32, śruba z 1/2"</td></tr> <tr><td>-3</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A146</td><td>Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej, 8-32, śruba z 1/2"</td></tr> <tr><td>-4</td><td>McMaster-Carr</td><td>92196A151</td><td>Śruba z gniazdowym ze stali nierdzewnej, 6-32, 3/4"</td></tr><tr><td>Roztwór hematoksyliny, Gill nr 1</td><td>Millipore Sigma</td><td>GHS132-1L</td><td>Roztwór hematoksynyliny, skrzela nr 1</td></tr><tr><td>Nakrętka sześciokątna</td><td>McMaster-Carr</td><td>91841A007</td><td>Nakrętka sześciokątna ze stali nierdzewnej, 6-32</td></tr><tr><td>Docisk dociskowy</td><td>McMaster-Carr</td><td>5126A71</td><td>Docisk dociskowy</td></tr><tr><td>Urządzenie udarowe</td><td>nie</td><td>dotyczy nie dotyczy</td><td>wykonane na zamówienie</td></tr><tr><td>Platforma udarowa</td><td>n/a</td><td>n/a</td><td>wykonane na zamówienie</td></tr><tr><td>K-wires</td><td>Jorvet Labs</td><td>J0250A</td><td>JorVet Śródszpikowe szpilki Steinmana, trokar-trokar 1/16" x 7"</td></tr> <tr><td>Lab View</td><td>National Instruments</td><td>n/a</td><td>n/d</td></tr><tr><td>Ogniwo obciążnikowe</td><td>Kistler</td><td>9712B5000</td><td>Ogniwo obciążnikowe</td></tr><tr><td>MATLAB</td><td>The MathWorks Inc.</td><td>nie</td><td>dotyczy</td></tr><tr><td>Mikroskop</td><td>Leica</td><td>DMi-8</td><td>Mikroskop Leica DMi8 z oprogramowaniem LAS-X</td></tr><tr><td>Midazolam</td><td>Almaject</td><td>72611-749-10</td><td>Wtrysk chlorowodorku midazolamu: 5 mg / ml przez Almaject</td></tr><tr><td>ograniczniki głębokości frezarki</td><td>McMaster-Carr</td><td>2949A71</td><td>Ograniczniki głębokości frezarki zaciskowej</td></tr><tr><td>Mobilne ramię C</td><td>Philips</td><td>718095</td><td>BV&nbsp; Pulsera, Mobilne ramię C</td></tr><tr><td>Łożysko kulkowe liniowe</td><td>McMaster-Carr</td><td>9338T7</td><td>Łożysko kulkowe liniowe</td></tr><tr><td></td><td>A2Z Scilab</td><td>A2ZTCIN39</td><td>TC Webster Uchwyt igły Szczęki gładkie 5",</td></tr><tr><td>Premium Pentobarbital</td><td>Vortech</td><td>0298-9373-68</td><td>Pentobarbital 390 mg/ml firmy Vortech</td></tr><tr><td>Safranin O</td><td>Millipore Sigma</td><td>HT90432</td><td>Safranin O</td></tr><tr><td>Mały akumulator</td><td>STRYKER</td><td>NS014036</td><td>6212 Mały akumulator - 9,6 V</td></tr><tr><td>Pręt stalowy, 2'</td><td>McMaster-Carr</td><td>89535K25</td><td>Pręt stalowy, 2'</td></tr><tr><td>Sterylna sól fizjologiczna</td><td>ICU Medical</td><td>6139-22</td><td>Butelki z roztworem AquaLite, 250 ml</td></tr><tr><td>Ładowarka Stryker 6110-120 System 6</td> Rękawice chirurgiczne <td>STRYKER</td><td>OR-S6110-120</td><td></td></tr><tr><td>Rękawice chirurgiczne</td><td>Rękawica chirurgiczna McKesson 1044729 McKesson Perry Rozmiar 6.5 Sterylna para lateksu o przedłużonej długości mankietu Gładka brązowa Nie zatwierdzona przez chemię</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Fartuch chirurgiczny</td><td>McKesson</td><td>1104452</td><td>Niewzmocniony fartuch chirurgiczny z ręcznikiem McKesson Duże niebieskie sterylne</td></tr><tr><td>jednorazowe nożyczki do szwów</td> AAMI Level 3 <td>Nożyczki Jorvet Labs</td><td>J0910SA</td><td>Super Cut, Mayo, proste, 5 1/2 i prime;</td></tr><tr><td>Zestaw do barwienia TUNEL</td><td>ABP Bioscience</td><td>A049</td><td>TUNEL Zestaw do wykrywania apoptozy chromogennej</td></tr><tr><td>Zwijacze Weitlaner</td><td>Narzędzia do nauki</td> precyzyjnej <td>17012-11</td><td>2x Retraktory Weitlaner-Locktite</td></tr></tbody></table>

powtarzalny model wpływu chrząstki w celu wygenerowania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów u królika

A Reproducible Cartilage Impact Model to Generate Post-Traumatic Osteoarthritis in the Rabbit

Pourazowa choroba zwyrodnieniowa stawów (PTOA) jest odpowiedzialna za 12% wszystkich przypadków choroby zwyrodnieniowej stawów w Stanach Zjednoczonych. PTOA może być zainicjowane przez pojedyncze zdarzenie urazowe, takie jak duże obciążenie udarowe działające na chrząstkę stawową, lub przez niestabilność stawu, jak ma to miejsce w przypadku zerwania więzadła krzyżowego przedniego. Obecnie nie ma skutecznych metod leczenia PTOA. Opracowanie wiarygodnego modelu zwierzęcego PTOA jest konieczne, aby lepiej zrozumieć mechanizmy zachodzące w procesie uszkodzenia chrząstki oraz zbadać nowe strategie leczenia w celu złagodzenia lub zapobieżenia postępowi PTOA. Protokół ten opisuje otwarty, oparty na wieży opadowej model uderzenia kłykcia kości udowej królika w celu wywołania uszkodzenia chrząstki. Model ten zapewniał obciążenia szczytowe 579,1 ± 71,1 N oraz naprężenia szczytowe 81,9 ± 10,1 MPa przy czasie do obciążenia szczytowego wynoszącym 2,4 ± 0,5 ms. Chrząstka stawowa z zaatakowanych przyśrodkowych kłykci kości udowej (MFC) miała wyższe wskaźniki komórek apoptotycznych (p = 0,0058) i miała wyższe wyniki Międzynarodowego Towarzystwa Badań nad Chorobą Zwyrodnieniową stawów (OARSI) wynoszące 3,38 ± 1,43 w porównaniu z niedotkniętymi przeciwległymi MFC (0,56 ± 0,42) i innymi powierzchniami chrząstki zatrzymanego kolana (p < 0,0001). Nie stwierdzono różnic w punktacji OARSI wśród powierzchni stawowych niedotkniętych chorobą (p > 0,05).

Powodzenie tej procedury monitorowano bezpośrednio po uderzeniu poprzez wizualną ocenę wyrostka stawowego dokonaną przez chirurga (Rycina 4A) oraz za pomocą radiografii, aby upewnić się, że nie doszło do złamania (Rycina 4B). Istnieje ryzyko niepowodzenia uderzenia, co może prowadzić do śródoperacyjnego złamania wyrostka stawowego. Było to zazwyczaj spowodowane nieprawidłowym umieszczeniem gwoździa Steinmana (Rycina 5). W tym modelu...

Model otwartego wpływu kłykcia kości udowej przyśrodkowej u królików jest wiarygodny do badania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów (PTOA) i nowych strategii terapeutycznych mających na celu złagodzenie progresji PTOA. Protokół ten generuje izolowany ubytek chrząstki tylnego przyśrodkowego kłykcia kości udowej u królików za pomocą wieży zrzutowej opartej na wózku z głowicą impaktora.

Powtarzalny model wpływu chrząstki w celu wygenerowania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów u królika

Post-traumatic osteoarthritis (PTOA) is responsible for 12% of all osteoarthritis cases in the United States. PTOA can be initiated by a single traumatic ...

Metoda ta powoduje ostre uszkodzenie chrząstki na powierzchni nośnej kolana królika i niezawodnie indukuje pourazową chorobę zwyrodnieniową stawów. Model ten odzwierciedla uraz stawu, który jest istotny dla praktyki klinicznej. Pozwoli to na ocenę nowych metod leczenia w celu złagodzenia pourazowego zapalenia stawów.Główną przeszkodą techniczną jest umieszczenie sworznia Steinmanna w trzonie kości udowej. Niewłaściwe przemieszczenie spowoduje złamanie wału kości udowej. Zalecamy najpierw przećwiczenie tego modelu na zwłokach królików.Aby rozpocząć, umieść blok przedniej nogi ze stali nierdzewnej pod końcem platformy udarowej i przykryj platformę poduszką grzewczą. Umieść znieczulonego królika w pozycji leżącej na poduszce grzewczej. Umieść wyściełany guzek pod przeciwległym biodrem.Za pomocą jedwabnej taśmy delikatnie cofnij ogon górny i przeciwległy do kończyny operacyjnej. Oczyść miejsce operacji chlorheksydyną i sterylną gazą nasączoną 70% alkoholem, zaczynając od tylnej części kolana okrężnym ruchem na zewnątrz. Umieść sterylną rękawicę na stopie operacyjnej aż do kostki i owiń ją sterylną folią spoistą.Ułóż pole operacyjne za pomocą trzech serwet, umieszczając jedną bezpośredn

a-reproducible-cartilage-impact-model-to-generate-post-traumatic

Research

JoVE Journal

Medicine

Medycyna

Opisano eksperymentalną technikę leczenia uszkodzeń chrzęstnych w stawie kolanowym królika. Implantacja autologicznych chondrocytów osadzonych na macierzy jest powszechnie akceptowaną metodą przebudowy i naprawy uszkodzeń chrząstki stawowej, zapewniającą satysfakcjonujące długoterminowe wyniki. Transplantacja autologicznych chondrocytów wspomagana macierzą (MACT) oferuje zstandaryzowaną i klinicznie uznaną metodę implantacji.

Przeszczep chrząstki autologicznej wspomagany macierzą w celu przebudowy i naprawy ubytków chrzęstnych w modelu królika

Tutaj prezentujemy model uszkodzenia chrząstki śródstawowej w kolanie szczura wywołany cyklicznym obciążeniem, generowany przez 60 cyklicznych uciśnięć powyżej 20 N, skutkujących uszkodzeniem chrząstki kłykciowej kości udowej u szczurów.

Nieinwazyjna metoda generowania modelu uszkodzenia chrząstki stawowej w kolanie szczura wywołanego cyklicznym obciążeniem

Obecny protokół opisuje kontrolowane zadrapania mikroostrza na powierzchni chrząstki stawowej po destabilizacji kolana myszy poprzez przecięcie przyśrodkowego więzadła minipiszczelowego. Ten model zwierzęcy przedstawia przyspieszoną postać choroby zwyrodnieniowej stawów (OA) odpowiednią do badania tworzenia osteofitów, osteosklerozy i bólu we wczesnym stadium.

Destabilizacja przyśrodkowego łąkotki i chrząstki rys mysiego modelu przyspieszonej choroby zwyrodnieniowej stawów

Ten protokół ustanawia model pełnogrubych wad chrząstki (FTCD) poprzez wiercenie otworów w rowku bloczkowym kości udowej szczurów i mierzenie późniejszego zachowania bólowego i zmian histopatologicznych.

Opracowanie i ocena szczurzego modelu ubytków chrząstki pełnej grubości

W tym protokole, model choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego został przygotowany przy użyciu zmodyfikowanej metody Videmana, a procedury operacyjne i środki ostrożności związane z akupotomią są szczegółowo opisane. Skuteczność akukotomii wykazano poprzez badanie właściwości mechanicznych mięśnia czworogłowego uda i ścięgna oraz właściwości mechanicznych i morfologicznych chrząstki.

Zastosowanie akupotomii w modelu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego u królika

Protokół opisuje metodę interwencji Tuina w króliczym modelu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego.

Interwencja Tuina w króliczym modelu choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego

Aby lepiej zrozumieć reakcję chondrocytów na mechaniczne przeciążenie chrząstki, protokół opisuje rozwój modelu wpływu chrząstki ex vivo, który był subletalny przez 24 godziny.

In vitro Model wpływu do generowania subletalnego uszkodzenia chondrocytów w eksplantatach chrząstki bydlęcej

W niniejszym artykule opisujemy chirurgiczną metodę transekcji więzadła krzyżowego przedniego (ACL) jako wiarygodny model wywoływania choroby zwyrodnieniowej stawu kolanowego u gryzoni oraz metody pobierania płynu maziowego kolana, pomiaru obrzęku kolana i oceny ciężkości choroby zwyrodnieniowej stawów.

Przecięcie więzadła krzyżowego przedniego i płukanie płynu maziowego w modelu gryzoni w celu zbadania zapalenia stawów i pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów

Przedstawiamy tutaj zintegrowany protokół generowania kontrolowanych zmian kostnych-chondralnych u kolan owiec, aby ustanowić eksperymentalny model odpowiedni do badań regeneracji tkanek kości i chrząstki. Protokół określa metodę wywołania pełnogrubego ubytku kości kostnodzielnej w kłykciu udowym, wykorzystując techniki minimalizujące wpływ na dobrostan zwierząt oraz zmienność wyników.

Ustanowienie i ocena modelu owiec o pełnej grubości ubytku kości kościowego

Choroba zwyrodnieniowa stawów (OA), czyli choroba zwyrodnieniowa stawów, jest wyniszczającym stanem związanym z bólem, który pozostaje tylko częściowo kontrolowany przez dostępne leki przeciwbólowe. Opracowywane są modele zwierzęce, które mają na celu lepsze zrozumienie mechanizmów bólu związanych z chorobą zwyrodnieniową stawów. W tym miejscu opisujemy metodologię monojodooctanowego modelu bólu zwyrodnieniowego stawów u myszy.

Model monojodooctanu bólu związanego z chorobą zwyrodnieniową stawów u myszy

Poznaj model udaru kondylu udowego u królików do badania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów. Ta metoda umożliwia ocenę nowych terapii hamujących progresję PTOA.

Powtarzalny model wpływu chrząstki w celu wygenerowania pourazowej choroby zwyrodnieniowej stawów u królika

Przeglądaj więcej filmów