ウサギの心的外傷後変形性関節症を発生させるための再現性軟骨衝撃モデル

Julian Dilley; Hessam Noori-Dokht; Abhijit Seetharam; Margaret Bello; Aaron Nanavaty; Roman M. Natoli; Todd McKinley; Zachary Bault; Diane Wagner; Uma Sankar

doi:10.3791/64450

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方法論記事

ウサギの心的外傷後変形性関節症を発生させるための再現性軟骨衝撃モデル

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DOI:

10.3791/64450

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2023年11月21日

Julian Dilley^*¹^,²^,³ , Hessam Noori-Dokht^*³^,⁴^,⁶ , Abhijit Seetharam¹ , Margaret Bello¹^,³ , Aaron Nanavaty¹^,³ , Roman M. Natoli²^,³ , Todd McKinley¹^,²^,³ , Zachary Bault⁵ , Diane Wagner²^,³^,⁶ , Uma Sankar¹^,³

¹Department of Anatomy, Cell Biology and Physiology, Indiana University School of Medicine, ²Department of Orthopaedic Surgery, Indiana University School of Medicine, ³Indiana Center for Musculoskeletal Health, Indiana University School of Medicine, ⁴School of Mechanical Engineering, Purdue University, ⁵Large Animal Resource Center, Indiana University School of Medicine, ⁶Department of Mechanical and Energy Engineering, Indiana University-Purdue University Indianapolis

^* These authors contributed equally

この記事について

サマリー

ウサギの開放内側大腿骨顆衝撃モデルは、心的外傷後変形性関節症(PTOA)およびPTOAの進行を緩和するための新しい治療戦略を研究するために信頼できます。このプロトコルは、インパクターヘッドを備えたキャリッジベースのドロップタワーを使用して、ウサギの後部内側大腿骨顆の孤立した軟骨欠損を生成します。

要約

心的外傷後変形性関節症(PTOA)は、米国における変形性関節症の全症例の12%を占めています。PTOAは、関節軟骨に作用する強い衝撃荷重などの単一の外傷性イベント、または前十字靭帯断裂で発生する関節の不安定性によって開始される可能性があります。現在、PTOAを予防する効果的な治療法はありません。軟骨損傷が進行するメカニズムをよりよく理解し、PTOAの進行を緩和または予防するための新しい治療戦略を調査するには、PTOAの信頼性の高い動物モデルを開発する必要があります。このプロトコルでは、軟骨の損傷を誘発するオープンドロップタワーベースのウサギ大腿骨顆衝撃モデルについて説明します。このモデルは、579.1 ± 71.1 N のピーク負荷と 81.9 ± 10.1 MPa のピーク応力、2.4 ± 0.5 ミリ秒のピーク負荷を実現しました。埋伏した内側大腿骨顆(MFC)の関節軟骨は、アポトーシス細胞の割合が高く(p = 0.0058)、非埋伏した反対側MFC(0.56±0.42)および埋伏した膝の他の軟骨表面(p < 0.0001)と比較して、3.38±1.43の変形性関節症研究協会(OARSI)スコアが高かった。非衝撃関節面ではOARSIスコアに差は検出されなかった(p > 0.05)。

概要

心的外傷後変形性関節症(PTOA)は、世界中の障害の主な原因であり、症候性変形性関節症(OA^)の12%〜16%を占めています1。末期OA管理の現在のゴールドスタンダードは、末期の脛距骨または距骨下関節炎の場合と同様に、膝関節および股関節全置換術²または関節固定術です。関節形成術はおおむね成功していますが、費用がかかり、病的な合併症^{を引き起こす可能性があります3。}さらに、関節形成術は、77%〜83^%の低修正無修正インプラント生存率を考えると、50歳未満の患者ではあまり望ましくありません^4,5。現在、PTOAの進行を予防または軽減するためのFDA承認の治療法はありません。

PTOAは、滑膜組織、軟骨下骨、関節軟骨を含む関節全体に影響を及ぼします。関節軟骨の変性、滑膜の炎症、軟骨下骨のリモデリング、骨棘の形成を特徴としています^6,7。PTOAの表現型は、軟骨、滑膜、および軟骨下骨の間の相互作用の複雑なプロセスを介して発生します。現在の理解では、軟骨損傷は2型コラーゲン(COL2)やアグリカン....