발목-거골하 복합 관절 불안정성의 마우스 모델
Summary
발목-거골하 복합 관절(ASCJ)은 발의 핵심이며 일상 활동에서 균형을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다. 스포츠 부상은 종종 이 관절의 불안정성을 초래합니다. 여기에서는 ASCJ의 인대 절개로 인한 불안정성의 마우스 모델을 설명합니다.
Abstract
발목 염좌는 아마도 일상 생활에서 가장 흔한 스포츠 부상일 것이며, 종종 발목-거골하 복합 관절(ASCJ)의 불안정성을 초래하고 결국 장기적으로 외상 후 골관절염(PTOA)으로 이어질 수 있습니다. 그러나 부상 메커니즘의 복잡성과 외측 발의 반상출혈, 혈종 또는 압통과 같은 임상 증상으로 인해 ASCJ 불안정성을 진단하고 치료하는 것에 대한 임상적 합의는 없습니다. 쥐 뒷발의 뼈와 인대의 근골격계 구조가 인간과 비슷하기 때문에 ASCJ 주변의 인대 횡단에 의해 마우스의 ASCJ 불안정성에 대한 동물 모델이 확립되었습니다. 이 모델은 균형 빔 테스트, 발자국 분석(생쥐의 운동 수준 및 균형 능력 평가), 열 통각 평가(생쥐의 발 감각 기능 평가), 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔 및 관절 연골 단면 염색(생쥐의 관절 연골 손상 및 퇴행 평가)을 포함한 일련의 행동 테스트 및 조직학적 분석을 통해 잘 검증되었습니다. ASCJ 불안정성의 마우스 모델을 성공적으로 확립하면 부상 메커니즘에 대한 임상 연구에 귀중한 참고 자료를 제공하고 발목 염좌에 대한 더 나은 치료 옵션을 제공할 것입니다.
Introduction
발목 염좌는 전 세계적으로 가장 흔한 스포츠 부상 중 하나입니다. 미국에서는 매일 10,000명이 부상을 입는 것으로 추정되며1 그 중 스포츠 관련 부상이 15%-45%2를 차지합니다. 미국에서 발목 염좌 치료와 관련된 의료 비용은 연간 42억 달러에 달합니다 3,4,5. 만성 발 불안정은 발목 염좌 후 흔히 발생하는 문제로, 발목 염좌의 약 74%에서 발생하며, 발목 또는 거골하 불안정성을 포함한다6. 그러나 임상적 증상 및 징후가 유사하기 때문에 의료진은 클리닉에서 만성 발목 불안정성이 만성 거골하 관절 불안정을 동반하는지 여부를 구별하기 어렵고, 그 결과 만성 거골하 불안정성을 쉽게 놓칠 수 있습니다. 따라서 만성 발목-거골하 복합 관절(ASCJ) 불안정성(만성 발목 불안정성과 만성 거골하 불안정성을 모두 포함하는 특정 유형의 만성 발 불안정성)의 실제 발생률은 보고된 것보다 높을 수 있습니다 7,8,9. 치료하지 않고 방치하면 만성 발목-거골하 복합 관절 불안정이 반복되어 발목 염좌와 만성 발목-거골하 복합 불안정성의 악순환으로 이어질 수 있습니다. 장기간의 만성 발목-거골하 복합체 불안정은 ASCJ의 퇴행과 외상 후 골관절염으로 이어질 수 있으며, 심한 경우 인접 관절에 영향을 미칠 수 있다10. 이러한 질환에 대한 현재의 임상적 치료는 주로 보존적 치료이며, 인대 재건 및 인대 재건과 같은 수술적 치료 방법11,12.
ASCJ는 발의 핵심 구조이며 동작13 동안 신체의 균형을 유지합니다. 발목 관절과 거골하 관절의 구조에 대한 광범위한 연구가 수행되었습니다14,15,16,17. 그러나 발목-거골하 관절 전체에 대한 연구는 드뭅니다. 발목 부상의 약 1/4은 거골하 관절 손상과 관련이 있다18. ASCJ 불안정성의 복잡한 손상 메커니즘으로 인해 임상 환경에서 진단 및 치료에 대한 합의가 이루어지지 않았습니다. 현재 임상에서 발목 부상의 현황을 고려할 때, 발목과 거골하 관절을 전체적으로 연구하여 발 질환 연구에 대한 새로운 이해를 제공하기 위해서는 보다 과학적인 방법이 필요합니다.
근골격계 수준에서 쥐 뒷발의 해부학적 구조는 인간의 발과 비슷하기 때문에19 여러 연구에서 발/발목 연구를 위한 마우스 모델이 이미 구현되었다10,19. Chang et al.19은 발목 골관절염에 대한 세 가지 다른 마우스 모델을 성공적으로 개발했습니다. 마우스 모델에서 발목 불안정성을 성공적으로 확립한 것에서 영감을 받아 발목-거골하 복합 불안정성에 대한 마우스 모델을 확립하여 마우스 뒷발의 부분 인대 절개가 ASCJ의 기계적 불안정성을 초래하여 ASCJ의 외상 후 골관절염(PTOA)으로 이어질 것이라는 가설을 세웠습니다. ASCJ 불안정성 동물모델은 발목 불안정성과 거골하 불안정성 모두에 사용될 수 있으며, 이는 현재 사용되는 단순 발목 불안정성 모델 7,8,9,19보다 실제 임상 상황에 더 부합합니다. 이 가설을 테스트하기 위해 ASCJ의 인대 절개로 인한 불안정성의 두 마우스 모델을 설계했습니다. 균형 빔 테스트, 발자국 분석 및 열 통각 평가와 같은 감각 운동 기능 결과는 모델의 타당성을 평가하는 데 사용되었으며 마이크로 컴퓨터 단층 촬영(CT) 및 조직학적 염색은 마우스 관절 연골의 손상 및 변성을 평가하는 데 사용되었습니다. ASCJ 불안정성 마우스 모델의 성공적인 확립은 발 질환 연구에 대한 새로운 이해를 제공할 뿐만 아니라 부상 관련 메커니즘에 대한 임상 연구에 귀중한 참고 자료를 제공하고 발목 염좌에 대한 더 나은 치료 옵션을 제공하며 질병에 대한 추가 연구에 도움이 됩니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구에서는 CL + ATFL 또는 CL + DL을 transecting하여 ASCJ 불안정성의 두 마우스 모델을 성공적으로 구축했습니다. 마우스가 밸런스 빔을 통과하는 시간은 수술 후 8 주 및 12 주에 크게 증가했으며, 이는 Hubbard-Turner 팀이 발목 관절의 측면 인대를 절단하여 얻은 결과와 유사합니다23,24. 오른발 슬라이딩 테스트에서 인대가 절단된 두 그룹의 쥐의 슬라이딩 시?…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 장쑤성 정부 장학금 프로그램과 장쑤성 고등 교육 기관(PAPD)의 우선 학술 프로그램 개발의 지원을 받았습니다.
Materials
| 5-0 Surgical Nylon Suture | Ningbo Medical Needle Co., Ltd. | 191104 | |
| Acidic ethanol differentiation solution (1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20778 | |
| Adhesive slides | Jiangsu Shitai Company | ||
| Ammonia solution (1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20788 | |
| Anhydrous ethanol | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| Aqueous acetic acid (1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20773 | |
| Black cube cassette | Shanghai Yizhe Instrument Co., Ltd. | ||
| Centrifuge tube 15ml | Beijing Soleibo Technology Co., Ltd. | YA0476 | |
| Centrifuge tube 50ml | Beijing Soleibo Technology Co., Ltd. | YA0472 | |
| Cover glass | Jiangsu Shitai Company | ||
| CTAn software | Blue scientific | micro-CT analysis software | |
| Dataview software | AEMC instruments | commercial data analysing software | |
| Disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA-2Na) | Beijing Soleibo Technology Co., Ltd. | E8490 | |
| Electric incubator | Suzhou Huamei Equipment Factory | ||
| Embedding paraffin | Leica, Germany | 39001006 | |
| Eosin staining solution (alcohol soluble, 1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R30117 | |
| Fast green staining solution | Sigma-Aldrich, USA | F7275 | |
| Gait paper | Baoding Huarong Paper Factory | ||
| GraphPad Prism 8.0 | Graphpad software | online statistical analysis tools | |
| Iodophor cotton balls | Qingdao Hainuo Bioengineering Co., Ltd. | ||
| Leica 818 blade | Leica, Germany | ||
| Micro-CT | Skyscan, Belgium | SkyScan 1176 | |
| Micromanipulation microscope | Suzhou Omet Optoelectronics Co., Ltd. | ||
| Mimics software | Materialise | 3D medical image processing software | |
| Modified Harris Hematoxylin Stain | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20566 | |
| Mouse anti-mouse type II collagen | American Abcam Company | ||
| NaOH | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| N-butanol | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| Neutral formalin fixative (10%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Neutral resin | Sigma-Aldrich, USA | ||
| Nrecon reconstrcution software | Micro Photonics Inc. | ||
| Oaks hair clipper | Oaks Group Co., Ltd. | ||
| Paraffin Embedding Machine | Leica, Germany | ||
| PH meter | Shanghai Leitz Company | ||
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | American Biosharp | ||
| Physiological saline (for mammals, sterile) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R22172 | |
| Safranin O-staining solution | Sigma-Aldrich, USA | HT90432 | |
| Saline (0.9%) | Shanghai Baxter Medical Drug Co., Ltd. | 309107 | |
| Shaker | Haimen Qilin Bell Instrument Manufacturing Co., Ltd. | 2008779 | |
| SPSS 23 | IBM | online statistical analysis tools | |
| Tablet machine | Leica, Germany | ||
| Tissue slicer | Leica, Germany | ||
| Ugo Basile | Ugo Basile Biological Research Company | ||
| Upright fluorescence microscope | Zeiss Axiovert, Germany | ||
| U-shaped plastic channel | Shanghai Yizhe Instrument Co., Ltd. | ||
| Veterinary eye ointment | Pfizer | ||
| Xylene | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| YLS-10B Wheel Fatigue Tester | Jinan Yiyan Technology Development Co., Ltd. |
Referencias
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