Um Método Não Invasivo para Gerar o Modelo de Lesão da Cartilagem Intra-Articular Induzida por Carga Cíclica do Joelho de Rato
5 de julho de 2021
Aqui, apresentamos o modelo de lesão da cartilagem intra-articular induzida por carga cíclica do joelho de rato, gerado por 60 compressões cíclicas acima de 20 N, resultando em danos à cartilagem condilar femoral em ratos.
Este protocolo mostra que é possível causar danos na cartilagem em animais, animais maiores, sem qualquer intervenção cirúrgica ou destruição estruturada do joelho animal. A maior vantagem é que o demonstra ser repetitivo em operadores mesmo sem experiência, o que é difícil de conseguir com qualquer método cirúrgico. Comece montando o rato anestesiado no dispositivo de fixação.
Coloque o rato anestesiado deitado de barriga para baixo na placa de base com o joelho direito preso a um pequeno pedaço de resina com um sulco côncavo. Coloque o membro posterior direito nas posições de extensão do quadril, flexão do joelho e extensão do tornozelo com o joelho flexionado a aproximadamente 140 graus. Acomodem o calcanhar do rato no sulco em forma de cunha no acessório móvel.
Mova o dispositivo de fixação para o instrumento de ensaio de tensão e tração e certifique-se de que não há contacto com a célula de carga. Abra o software de controle do instrumento de teste de tensão e tração e clique no botão de calibração. Após a calibração, prenda cuidadosamente a parte superior do quadro à célula de carga.
Ligue o botão rotativo no painel operacional principal móvel lentamente até que a pré-carga atinja cinco Newtons para manter a articulação do joelho intimamente ligada ao quadro. No menu principal, clique em criar um novo método e rótulo do sistema. Defina o modo de teste como ciclo e o tipo de teste como compactação.
Clique na etiqueta do sensor e selecione a guia de teste para verificar se o limite está dentro de 60 Newtons. Em seguida, selecione a guia traçado e verifique se o limite está dentro de 500 milímetros. Sob o rótulo de controle de teste, selecione a origem do crescimento para iniciar o programa principal com 0,3% ou escala total.
Defina a velocidade de curso no controle na primeira e terceira seções para um milímetro por segundo e, em seguida, defina a força máxima de teste na segunda seção para 20 Newtons e a força mínima de teste na quarta seção para cinco Newtons. Defina a duração de todo para 0,5 segundos para a carga de pico e 10 segundos para a carga mínima. Na guia de pré-carregamento na parte inferior da página, verifique se on está marcado, a velocidade de remoção de deflexão é definida como 100 milímetros por minuto e a força máxima é de cinco Newtons.
Defina o material como metal no rótulo do espécime. No menu principal, na seção Selecionar método e teste, selecione o método que acabou de ser construído e clique em Iniciar para iniciar o teste. Defina o número de ciclos como 60.
Devolva o rato à sua gaiola após o carregamento e mantenha um horário escuro claro de 12-12 horas em uma gaiola com espaço suficiente e comida ad libitum até que seja hora de análise. Foram estudadas as mudanças de curto prazo na viabilidade dos condrócitos em amostras submetidas a 20 Newtons de carga cíclica. O número de condrócitos mortos aumentou às 12 horas após o trauma.
Por outro lado, o número de condrócitos vivos continuou a diminuir. A cartilagem articular dos joelhos de ratos submetidos a 20 Newtons de carga dinâmica foi danificada e uma zona de lesão focal foi confirmada no côndilo femoral lateral em todas as amostras. O tamanho da lesão não aumentou progressivamente durante o período observacional de oito semanas.
A borda correspondente à interface da lesão e da cartilagem não afetada pôde ser observada na área afetada. O mais importante são as configurações adequadas da força de teste e o número de ciclos. Com esta técnica, pode-se controlar a carga mecânica para a cobertura articular do sangue, abrindo caminho para explorar como a carga mecânica afeta o desenvolvimento ou a prevenção da osteoartrite.
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Visão Geral
Este estudo apresenta um modelo de lesão cartilaginosa intra-articular induzida por carregamento cíclico no joelho de rato, obtido por meio de 60 compressões cíclicas de 20 N, levando a danos na cartilagem dos côndilos femorais. O método permite o dano cartilaginoso sem intervenção cirúrgica, tornando-o acessível para operadores com diferentes níveis de experiência.
Componentes Principais do Estudo
Área da Ciência
- Neurociência
- Biologia
- Pesquisa em Cartilagem
Contexto
- Danos na cartilagem são uma preocupação significativa na saúde articular.
- Os métodos tradicionais frequentemente exigem intervenção cirúrgica.
- Este modelo tem como objetivo simplificar o processo de indução de lesões na cartilagem.
- A aplicação repetitiva do método é viável por operadores inexperientes.
Objetivo do Estudo
- Desenvolver um modelo confiável para estudar danos na cartilagem.
- Avaliar os efeitos da carga cíclica na integridade da cartilagem.
- Fornecer um método fácil de replicar em diferentes ambientes de pesquisa.
Métodos Utilizados
- Posicionar ratos anestesiados em um dispositivo de fixação.
- Alinhar o joelho direito em uma posição específica para aplicação de carga.
- Aplicar compressões cíclicas para induzir dano na cartilagem.
- Monitorar os efeitos da carga na cartilagem dos côndilos femorais.
Resultados Principais
- Indução bem-sucedida de lesões na cartilagem no modelo de rato.
- Reprodutibilidade do método demonstrada em diferentes ensaios.
- Destacou a facilidade de uso para operadores sem experiência prévia.
- Forneceram informações sobre os efeitos da carga mecânica na saúde da cartilagem.
Conclusões
- O modelo de carga cíclica é eficaz para o estudo de danos na cartilagem.
- Este método pode facilitar pesquisas sobre a saúde articular sem procedimentos invasivos.
- Estudos futuros podem se basear neste modelo para explorar intervenções terapêuticas.
Perguntas Frequentes
Relevância Executiva para a Indústria
Modelos não invasivos de carga cíclica para lesões intra-articulares da cartilagem permitem a indução precisa e reprodutível de danos focais na cartilagem em sistemas pré-clínicos. Esta abordagem apoia a desmistificação mecanicista e a validação de alvos na pesquisa de osteoartrite, minimizando a inflamação confundida provocada por trauma cirúrgico. A reprodutibilidade do modelo e sua independência em relação ao operador aumentam a confiança preditiva nos pontos iniciais de descoberta e pré-clínicos.
Aplicações Estratégicas em P&D de Biotecnologia e Farmacêuticos
Descoberta Inicial e Validação de Alvo
- Permite a investigação controlada dos mecanismos de lesão da cartilagem relevantes para o início da osteoartrite.
- Apoia a validação funcional de alvos ao isolar os efeitos da lesão mecânica de fatores de confusão cirúrgicos.
- Facilita a redução de riscos mecanicistas para alvos candidatos envolvidos na adaptação e reparação da cartilagem.
Desenvolvimento de Triagem e Ensaios
- Oferece um modelo padronizado e reprodutível de lesão para avaliar intervenções moleculares ou celulares.
- Permite a avaliação quantitativa da viabilidade de condrócitos e formação de lesões após a aplicação de carga.
- Apóia o desenvolvimento de ensaios para leituras histológicas e moleculares de danos e reparo da cartilagem.
Pesquisa Translacional e Pré-clínica
- Alinha-se com as vias de lesão mecânica relevantes para a doença implicadas na osteoartrite pós-traumática.
- Permite o estudo longitudinal de alterações espaço-temporais na saúde da cartilagem e dos condrócitos.
- Apóia o avanço ajustado ao risco de candidatos terapêuticos direcionados à preservação ou reparo da cartilagem.
Integração de Pipeline e Fluxo de Trabalho
Este modelo de carregamento não invasivo se insere na continuidade entre a fase inicial de descoberta e a pré-clínica para pesquisas em biologia da cartilagem e osteoartrite.
- Biologia da Descoberta: Facilita a testagem de hipóteses sobre mecanismos de lesão mecânica e degeneração da cartilagem.
- Triagem: Fornece pontos finais reprodutíveis e quantitativos para estudos de intervenção.
- Análises: Permite a medição da viabilidade de condrocitos, tamanho da lesão e marcadores histológicos.
- Pesquisa Translacional: Conecta descobertas iniciais à validação pré-clínica em sistemas relevantes para a doença.
- Reutilização Empresarial: Oferece uma plataforma escalável e independente do operador para estudos repetidos em diversos programas.
Impacto Operacional e Empresarial
- Valor Científico: Aumenta a confiança preditiva e reduz a ambiguidade mecanicista em modelos de osteoartrite.
- Valor Operacional: Padroniza a indução de lesão e melhora a reprodutibilidade entre operadores e estudos.
- Valor Estratégico: Apoia decisões robustas de prosseguimento ou interrupção e reduz riscos biológicos em estágios avançados.
- Impacto no Portfólio: Permite a priorização ajustada ao risco de programas terapêuticos direcionados à cartilagem.
Considerações de Implementação
- Exige experiência em manejo de animais e em instrumentação para aplicação de carga mecânica.
- Necessita acesso a equipamentos calibrados para ensaios de tensão e tração.
- Exige padronização entre equipes nos parâmetros de carga e nos pontos finais analíticos.
- Adaptável a diferentes modelos de roedores, mas pode exigir otimização dos parâmetros.
- A estabilidade e focalidade do tamanho da lesão devem ser confirmadas em cada série experimental.
