Ортопедические травмы составляют 25% всех травм, ежегодно получаемых почти 500 миллионами человек во всем мире 1,2,3. Ортопедическая травма может быть связана со сложным повреждением мышц, костей, нервов и соединительной ткани, что требует госпитализации и хирургического вмешательства для обеспечения адекватного восстановления 3,4. Острая и хроническая боль после ортопедической травмы может привести к значительным физическим, психологическим и финансовым нагрузкам, которые влияют на качество жизни пациента 1,4. Кроме того, ортопедическая хирургия для стабилизации и фиксации переломов также связана с тяжелой острой и хронической послеоперационной болью 5,6,7,8,9.
Механизмы, лежащие в основе острой и хронической боли, связанной с травмой, должны быть лучше изучены для разработки более эффективных методов лечения. Для достижения этой цели необходимы надежные, воспроизводимые и клинически значимые доклинические модели. Поскольку большинство животных моделей ортопедической травмы не включали одновременное повреждение нескольких типов тканей (костей, мышц, нервов), они не были действительно репрезентативными для сложных ортопедических травм человека, например, травм после падений, автомобильных аварий или травм, связанных с войной. Поэтому мы разработали мышиную модель перелома большеберцового пальца для изучения основных проявлений такой травмы, включая повреждение костной и мышечной ткани, а также острую и хроническую боль11. Модель перелома большеберцовой кости состоит из одностороннего открытого перелома большеберцовой кости с внутренней фиксацией IMN и одновременной травмой мышцы ТА. Гистологические срезы ТА показывают повреждение мышцы, в котором развивается плотный фиброз с сопутствующей потерей крупных, зрелых мышечных волокон уже через 2 недели после травмы. Кроме того, костная мозоль перелома видна на микрокомпьютерной томографии (микрокомпьютерной томографии) через 4 недели после травмы и продолжает подвергаться ремоделированию11.
Различные анализы рефлексивного и нерефлексивного поведения могут быть использованы для оценки сенсорных и аффективных компонентов боли в модели перелома большеберцового пальца. Например, в этой модели можно использовать нити фон Фрея для демонстрации механической гиперчувствительности. Фактически, у мышей развивается длительная механическая гиперчувствительность в ипсилатеральной задней лапе после операции по перелому большеберцового пальца11. Еще одной особенно полезной поведенческой парадигмой является анализ горячей пластины, который традиционно измеряет латентность отхождения лапы от теплового стимула. Несмотря на то, что этот анализ используется уже несколько десятилетийи является поистине золотым стандартом в доклинических исследованиях боли, измерение рефлексивного поведения само по себеимеет свои ограничения. В результате мы разработали модифицированную парадигму горячей пластины, которая может захватывать элементы как рефлексивных, так и нерефлексивных реакций в условиях тепловогостимула.
Этот модифицированный анализ горячей пластины определяет задержку первоначального ответа, как и в исходном тесте горячей пластины, и увеличенный период наблюдения для регистрации дополнительных ноцифенсивных свойств. Классифицируя эти расширенные модели поведения по отдельным категориям (вздрагивание, облизывание, защита, прыжки), можно зафиксировать нерефлексивную реакцию на тепловой стимул. Вздрагивание – это быстрое удаление лапы и/или растопырение пальцев, но конечность быстро возвращается к горячей пластине. Облизывание и укус задних и передних лап определяются как вылизывание для анализа. Охрана — это непрерывное поднятие конечности за пределы момента, когда заканчивается афферентная ноцицептивная информация. Наконец, прыжки — это удаление всех четырех конечностей с поверхности горячей пластины. Эти модели поведения можно анализировать по отдельности и группировать вместе с особой тщательностью, чтобы по-прежнему отмечать начальную задержку отклика.