Передняя крестообразная связка (ПКС) является важнейшей структурой в коленном суставе, обеспечивающей стабильность и предотвращающей чрезмерное движение большеберцовой кости вперед относительно бедренной кости1. Травмы передней крестообразной связки являются одними из наиболее распространенных травм колена, особенно в видах спорта, которые связаны с внезапными остановками, прыжками или изменениями направления2. Эти травмы могут варьироваться от частичных разрывов до полных разрывов и часто требуют хирургического вмешательства для оптимального восстановления3. Тем не менее, даже после хирургического лечения травмы передней крестообразной связки часто приводят к долгосрочным изменениям суставов, включая хондральный износ, образование остеофитов и структурные изменения субхондральной кости. Эти изменения в совокупности способствуют дегенерации суставов, обычно называемой посттравматическим остеоартритом (ПТОА)4,5.
В то время как прогрессирование от первоначальной травмы передней крестообразной связки до симптоматического PTOA может длиться от 2 лет до 20 лет после травмы, ранние изменения в суставах могут быть обнаружены в течение всего нескольких недель 6,7,8,9. Одной из ключевых особенностей этих ранних изменений является повышенное присутствие воспалительных цитокинов (например, интерлейкина (ИЛ)-1, ИЛ-6, фактора некроза опухоли (ФНО)) и маркеров распада внеклеточного матрикса (например, металлопротеиназ (ММП) и CTX-II). Оценка этих маркеров воспаления и деградации в синовиальной жидкости дает решающее представление об острой и хронической фазах патологии суставов. Например, уровни IL-1 и IL-6 достигают пика в синовиальной жидкости поврежденного сустава в течение первого месяца после травмы. Хотя эти уровни со временем снижаются, они редко возвращаются к нормальному, исходному уровню, даже спустя годы после лечения 10,11,12. Эта первоначальная провоспалительная реакция запускает каскад повреждений суставов, включая воспаление синовиальной оболочки, деградацию хряща и биомеханические изменения, продолжая разрушение тканей и ускоряядегенерацию суставов. Кроме того, острое воспаление после травмы передней крестообразной связки часто приводит к выпоту в суставах и отеку колена, что проявляется в отеке и скоплении жидкости в суставе14.
Для реплицации повреждения передней крестообразной связки и исследования прогрессирования PTOA широко используется модель хирургически индуцированной пересечения передней крестообразной связки (ACLT) у мышей15,16. Эта модель включает в себя разрезание передней крестообразной связки для имитации травмы и оценки полученных биологических и механических последствий. Модель ACLT является ценным инструментом для изучения воспалительной реакции, деградации хряща и биомеханических изменений после травмы, позволяя получить представление о молекулярных и клеточных механизмах, управляющих PTOA. Кроме того, это позволяет оценить терапевтические стратегии, направленные на смягчение дегенерации суставов и сохранение функции. У людей анализ синовиальной жидкости широко используется для мониторинга воспаления и деградации хряща с течением времени, поскольку получить синовиальную жидкость относительно просто17,18. Однако у мышей сбор синовиальной жидкости после моделей травмы является сложной задачей. В этой рукописи мы описываем нашу хирургическую технику АКЛТ и метод лаважа коленного сустава для сбора синовиальной жидкости для оценки воспалительных и деградирующих маркеров. Мы также представляем метод измерения размера колена для количественной оценки отека после травмы сустава. Кроме того, мы описываем наш метод оценки микрокомпьютерной томографии для оценки тяжести PTOA после ACLT. Эти подходы обеспечивают дополнительные инструменты для оценки острых и хронических последствий повреждения передней крестообразной связки в доклинических условиях.