Разработка модели хронической травмы вращательной манжеты плеча у кролика для изучения фиброза и мышечно-жировой дегенерации
31 марта 2023 г.
В этом исследовании подробно описаны процедуры установления хронической травмы вращательной манжеты плеча (RC) кролика. В частности, повреждение создается в подлопаточной мышце/миотендозном отделе, чтобы имитировать анатомию и патофизиологию РК человека, включая тяжелую мышечно-жировую дегенерацию (ФД). Этот протокол может быть применен для изучения травм РК и оценки регенеративной терапии.
Этот протокол демонстрирует сложную хирургическую технику индуцирования хронического повреждения вращательной манжеты плеча у кроликов и полезен для изучения патогенеза вращательной манжеты плеча и разработки регенеративной терапии. Кролики - это модели животных среднего и крупного размера, которых легко содержать с точки зрения логистики, манипулировать хирургическим путем и которые демонстрируют высокий уровень жировой дегенерации мышц вращательной манжеты плеча при травме, как и люди. Показанная здесь модель травмы подлопаточной мышцы анатомически аналогична сухожильному комплексу надостной кости, одной из наиболее часто травмируемых единиц вращательной манжеты плеча.
Для начала подготовьте операционное окно, сбрив предполагаемое место разреза кролика, находящегося под наркозом. Используя ватные палочки, очистите область тремя чередующимися аппликациями бетадина и 70% спирта круговыми движениями. Вводят 20 миллиграмм на килограмм цефалексина внутримышечно в качестве профилактического противоинфекционного средства.
Сделайте трех-четырехсантиметровый разрез кожи ниже ключицы, разделите дельтопекторальный промежуток с помощью ножниц и втяните, чтобы получить доступ к плечу. Чтобы найти сухожилие подлопаточной мышцы, сначала определите сухожилие коракобрахиальной мышцы. Затем определите сухожилие подлопаточной кости и вставьте зажим под прямым углом, чтобы обнажить все сухожилие в месте его прикрепления к малой бугристости плечевой кости.
Изолируйте сухожилие подлопаточной мышцы. После локального введения предоперационного анальгетика рядом с местом рассечения оберните сухожилие подлопаточной мышцы трубкой пенроуза на силиконовой основе, чтобы предотвратить нежелательное прикрепление к окружающим тканям и облегчить последующее извлечение тканей. Чтобы вызвать травму, создайте рассечение на всю толщину в месте соединения сухожилий мышцы с помощью хирургического скальпеля No 11.
При необходимости остановите кровотечение, надавливая куском марли, и используйте физиологический раствор для орошения раны по мере необходимости. Чтобы закрыть рану, используйте шовный материал из полигликолевой кислоты 4-0 для восстановления дельтовидной мышечной ткани и нейлоновый или шелковый шов 4-0 для закрытия кожной раны с последующей очисткой раны. Вводите 0,03 мг на килограмм бупренорфина подкожно в качестве анальгетика один раз сразу после операции и два раза в день в течение следующих 48 часов.
На рисунке показан гистологический анализ хронической модели повреждения вращательной манжеты плеча через четыре недели. Окрашивание H&E подтвердило потерю мышечной клеточности и организации, которая была заменена большим количеством адипоцитов в поврежденных подлопаточных мышцах по сравнению с контрольной группой. Количественная оценка процента накопления поврежденного мышечного жира представлена на этом рисунке.
Трихромное окрашивание по Массону также подтвердило мышечную атрофию и дезорганизацию расположения коллагеновых волокон в поврежденных подлопаточных мышцах по сравнению с контрольной группой. Количественная оценка доли мышечной и фиброзной ткани показана на этом рисунке. Оценка показала снижение мышечной клеточности поврежденных подлопаточных мышц по сравнению с контрольной группой.
Высокая степень фиброза наблюдалась и в травмированных подлопаточных мышцах. Идентификация сухожилия подлопаточной мышцы и обертывание сухожилия подлопаточной мышцы в трубку Пенроуза являются наиболее важными этапами этой процедуры. После этой процедуры может быть применено терапевтическое вмешательство.
В этом случае описанные здесь анализы, наряду с дополнительной миографией или анализом походки, могут быть использованы для оценки результата вмешательства. Этот метод имеет решающее значение для помощи исследователям в изучении патофизиологии вращательной манжеты плеча, а также для содействия разработке новых терапевтических средств для восстановления и регенерации мышечных сухожилий.
Обзор
В данном исследовании представлена сложная хирургическая методика моделирования хронического повреждения вращательной манжеты плеча у кроликов, что обеспечивает создание соответствующей модели для изучения патогенеза повреждений вращательной манжеты и разработки методов регенеративной терапии. Для имитации повреждений вращательной манжеты плеча у человека, которые сопровождаются выраженной жировой дегенерацией мышц, воздействие направлено на мышечно-сухожильный комплекс подлопаточной мышцы.
Основные компоненты исследования
Область исследования
- Моделирование повреждений ротаторной манжеты плеча
- Механизмы дегенерации и восстановления мышц
- Ветеринарные хирургические методы
Теоретическая часть
- Кролики используются в качестве модели животных среднего и крупного размера с анатомическим сходством с вращательной манжетой плеча человека.
- Исследование сосредоточено на воспроизведении тяжелой жировой дегенерации мышц, наблюдаемой при травмах у людей.
- Повреждения подлопаточной мышцы сопоставимы с часто встречающимися повреждениями сухожилия надостной мышцы.
Используемые методы
- Хирургическое моделирование повреждения вращательной манжеты плеча путем полнослойного пересечения
- Использование кролика в качестве биологической модели
- Гистологический анализ и количественная оценка накопления жира и фиброза
Основные результаты
- Подтверждена потеря клеточности мышц с замещением адипоцитами в группе с повреждением.
- Гистологическое окрашивание выявило атрофию мышц и аномальное расположение коллагена.
- Количественная оценка продемонстрировала значимые различия между группой с повреждением и контрольной группой.
Выводы
- Данная процедура позволяет создать жизнеспособную модель для дальнейшего изучения патофизиологии вращательной манжеты плеча.
- Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых терапевтических стратегий восстановления и регенерации мышечно-сухожильного соединения.
Часто задаваемые вопросы
Практическая значимость для промышленности
Создание модели хронического повреждения вращательной манжеты плеча у кролика позволяет проводить трансляционные исследования фиброза мышц и жировой дегенерации, которые являются основными препятствиями в регенеративной медицине опорно-двигательного аппарата. Данная модель представляет собой контролируемую платформу для изучения механизмов заболевания и оценки терапевтических воздействий, имеющих значение для патологии вращательной манжеты плеча у человека. Ее анатомическая и патофизиологическая достоверность обеспечивает прогностическую уверенность при валидации мишеней на ранних этапах и в ходе доклинических исследований.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Позволяет снизить механистические риски при изучении путей развития фиброза и жировой дегенерации при заболеваниях опорно-двигательного аппарата.
- Обеспечивает функциональную валидацию мишеней за счет воспроизведения клинически значимой дегенерации мышц и сухожилий.
- Способствует проверке гипотез при исследовании регенеративных и антифибротических стратегий.
Скрининг и разработка анализа
- Обеспечивает валидированную систему in vivo для количественного гистологического и функционального анализа.
- Позволяет проводить воспроизводимую оценку эффективности вмешательства с использованием стандартизированных протоколов нанесения повреждений и анализа.
- Служит базой для разработки методов количественного определения мышечной атрофии, накопления жира и фиброза.
Трансляционные и доклинические исследования
- Соответствует клинически значимым конечным точкам, наблюдаемым при патологии ротаторной манжеты плеча у людей.
- Обеспечивает непрерывность процесса от этапа поиска до доклинической валидации регенеративных кандидатов.
- Поддерживает риск-ориентированное продвижение методов терапии, направленных на восстановление мышечно-сухожильного соединения.
Интеграция в пайплайн и рабочий процесс
Данная модель на кроликах интегрируется в континуум от поиска до доклинических исследований для программ в области скелетно-мышечной и регенеративной медицины.
- Фундаментальная биология: способствует проверке гипотез о механизмах фиброза и жировой дегенерации в контролируемых условиях in vivo.
- Скрининг: обеспечивает стандартизированное, воспроизводимое повреждение и гистологическое количественное определение для оценки эффективности вмешательств.
- Аналитика: позволяет проводить количественное измерение содержания жира и степени фиброза в мышцах для сравнительного анализа.
- Трансляционные исследования: связывает результаты ранних открытий с доклинической валидацией в системе, соответствующей данной патологии.
- Повторное использование в корпоративном секторе: служит многократно используемой платформой для итеративной оценки различных терапевтических методов.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: повышает прогностическую достоверность валидации мишеней и снижение механистических рисков при изучении патологий мышц и сухожилий.
- Операционная ценность: стандартизирует моделирование in vivo и гистологический анализ для обеспечения воспроизводимости и масштабируемости.
- Стратегическая ценность: служит основанием для принятия решений о продолжении или прекращении разработки регенеративных и антифибротических кандидатов, снижая биологические риски на поздних стадиях.
- Влияние на портфель: позволяет осуществлять приоритизацию терапевтических программ по лечению хронической дегенерации мышц и сухожилий с учетом скорректированных рисков.
Особенности реализации
- Требуется хирургический опыт работы с животными моделями и знание протоколов послеоперационного ухода.
- Необходим доступ к оборудованию для гистологического окрашивания и инфраструктуре для количественного анализа изображений.
- Требуется межгрупповая стандартизация способов нанесения повреждений и методов измерения результатов.
- Адаптация метода для других видов животных или других локализаций повреждения может потребовать оптимизации протокола.
- Ограничения модели включают видоспецифические реакции и необходимость лонгитюдной валидации.
