Ayak Bileği Subtalar Kompleks Eklem İnstabilitesinin Bir Fare Modeli
Summary
Ayak bileği-subtalar kompleks eklem (ASCJ) ayağın çekirdeğidir ve günlük aktivitelerde denge kontrolünde önemli bir rol oynar. Spor yaralanmaları genellikle bu eklemde dengesizliğe yol açar. Burada, ASCJ’nin bağ transeksiyonuna bağlı instabilitesinin bir fare modelini açıklıyoruz.
Abstract
Ayak bileği burkulmaları belki de günlük yaşamda en sık görülen spor yaralanmalarıdır, sıklıkla ayak bileği-subtalar kompleks eklemin (ASCJ) instabilitesine neden olur ve sonunda uzun vadede travma sonrası osteoartrite (PTOA) yol açabilir. Bununla birlikte, yaralanma mekanizmasının karmaşıklığı ve ekimoz, hematom veya lateral ayakta hassasiyet gibi klinik belirtiler nedeniyle, ASCJ instabilitesinin tanısı ve tedavisi konusunda klinik bir fikir birliği yoktur. Fare arka ayağının kemiklerinin ve bağlarının kas-iskelet yapısı insanlarınkiyle karşılaştırılabilir olduğundan, ASCJ etrafındaki bağların transeksiyonu ile farelerde ASCJ instabilitesinin bir hayvan modeli oluşturulmuştur. Model, bir denge ışını testi, bir ayak izi analizi (farelerde egzersiz seviyesi ve denge yeteneğinin bir değerlendirmesi), bir termal nosisepsiyon değerlendirmesi (farelerde ayak duyusal fonksiyonunun bir değerlendirmesi), mikro bilgisayarlı tomografi (BT) taraması ve eklem kıkırdağının kesit boyaması (farelerde eklem kıkırdağı hasarı ve dejenerasyonunun değerlendirilmesi) dahil olmak üzere bir dizi davranışsal test ve histolojik analiz yoluyla iyi bir şekilde doğrulandı. ASCJ instabilitesinin bir fare modelinin başarılı bir şekilde oluşturulması, yaralanma mekanizması üzerine klinik araştırmalar için değerli bir referans sağlayacak ve ayak bileği burkulması için daha iyi tedavi seçenekleri ile sonuçlanacaktır.
Introduction
Ayak bileği burkulmaları dünya çapında en yaygın spor yaralanmalarından biridir. Amerika Birleşik Devletleri’nde günde 10.000 kişinin yaralandığı tahmin edilmektedir1 ve bunların %15-45’ini sporla ilgili yaralanmalar oluşturmaktadır2. Amerika Birleşik Devletleri’nde ayak bileği burkulmalarının tedavisiyle ilgili tıbbi maliyetler yıllık 4,2 milyar dolartutarındadır 3,4,5. Kronik ayak instabilitesi, ayak bileği burkulmalarını takiben yaygın bir sorundur ve ayak bileği veya subtalar instabilite dahil olmak üzere ayak bileği burkulmalarının yaklaşık %74’ündegörülür 6. Bununla birlikte, benzer klinik semptom ve bulgular nedeniyle, sağlık personelinin kronik ayak bileği instabilitesine klinikte kronik subtalar eklem instabilitesinin de eşlik edip etmediğini ayırt etmesi zordur ve sonuç olarak kronik subtalar instabilite kolayca gözden kaçabilir. Bu nedenle, kronik ayak bileği-subtalar kompleks eklem (ASCJ) instabilitesinin (hem kronik ayak bileği instabilitesini hem de kronik subtalar instabiliteyi içeren spesifik bir kronik ayak instabilitesi türü) gerçek insidansı bildirilenden daha yüksek olabilir 7,8,9. Tedavi edilmezse, kronik ayak bileği subtalar kompleks eklem instabilitesi, tekrarlayan ayak bileği burkulmalarına neden olarak ayak bileği burkulmaları ve kronik ayak bileği subtalar kompleks instabilitesi kısır döngüsüne yol açabilir. Uzun süreli kronik ayak bileği-subtalar kompleks instabilitesi, ASCJ’nin dejenerasyonuna ve ciddi vakalarda komşu eklemleri etkileyebilecek travma sonrası osteoartrite yol açabilir10. Bu hastalıklar için mevcut klinik tedavi, bağ onarımı ve bağ rekonstrüksiyonu gibi cerrahi tedavi yöntemlerine ek olarak esas olarak konservatiftir11,12.
ASCJ, ayağın çekirdek yapısıdır ve hareket sırasında vücudun dengesini korur13. Ayak bileği eklemi ve subtalar eklemin yapısı hakkında ayrı ayrı kapsamlı araştırmalar yapılmıştır14,15,16,17. Bununla birlikte, tüm ayak bileği-subtalar eklem üzerine araştırmalar nadirdir. Ayak bileği yaralanması vakalarının yaklaşık dörtte biri subtalar eklem yaralanması ile ilişkilidir18. ASCJ instabilitesinin karmaşık yaralanma mekanizması nedeniyle, klinik ortamda tanı ve tedavisi konusunda fikir birliği yoktur. Klinikte ayak bileği yaralanmalarının mevcut durumu göz önüne alındığında, ayak bileği ve subtalar eklemi bir bütün olarak incelemek için daha bilimsel bir yönteme ihtiyaç duyulmakta ve böylece ayak hastalıklarının incelenmesi için yeni bir anlayış sağlanmaktadır.
Farenin arka ayağının kas-iskelet sistemi seviyesindeki anatomik yapısı insan ayağınınkiyle karşılaştırılabilir olduğundan19, çeşitli çalışmalarda ayak/ayak bileği araştırmaları için fare modelleri zaten uygulanmıştır10,19. Chang ve ark.19, ayak bileği osteoartritinin üç farklı fare modelini başarıyla geliştirdi. Fare modelinde ayak bileği instabilitesinin başarılı bir şekilde kurulmasından esinlenerek, ayak bileği-subtalar kompleks instabilitesi için bir fare modeli oluşturduk ve farenin arka ayağındaki kısmi bağların transeksiyonunun ASCJ’nin mekanik instabilitesine yol açacağını ve bunun da ASCJ’nin travma sonrası osteoartritine (PTOA) yol açacağını varsaydık. ASCJ instabilite hayvan modeli, hem ayak bileği instabilitesinin hem de subtalar instabilitenin tedavisi için kullanılabilir, bu da şu anda kullanılan basit ayak bileği instabilitesimodeli 7,8,9,19’dan daha gerçek klinik durumla daha uyumludur. Bu hipotezi test etmek için, ASCJ’nin bağ transeksiyonuna bağlı instabilitesinin iki fare modeli tasarlandı. Modelin fizibilitesini değerlendirmek için duyusal-motor fonksiyon sonuçları – denge ışını testi, ayak izi analizi ve termal nosisepsiyon değerlendirmesi – kullanıldı ve fare eklem kıkırdağının hasarını ve dejenerasyonunu değerlendirmek için mikro-bilgisayarlı tomografi (BT) ve histolojik boyama kullanıldı. ASCJ instabilitesinin bir fare modelinin başarılı bir şekilde kurulması, sadece ayak hastalıklarının incelenmesi için yeni bir anlayış sağlamakla kalmaz, aynı zamanda yaralanma ile ilgili mekanizmalar üzerine klinik araştırmalar için değerli bir referans sağlar, ayak bileği burkulmaları için daha iyi tedavi seçenekleri sağlar ve hastalıkla ilgili daha ileri çalışmalar için yararlıdır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışmada, ASCJ kararsızlığının iki fare modeli, CL + ATFL veya CL + DL transekte edilerek başarılı bir şekilde oluşturulmuştur. Farelerin denge kirişinden geçme süresi, ameliyattan 8 hafta ve 12 hafta sonra önemli ölçüde artmıştır, bu da Hubbard-Turner ekibi tarafından ayak bileği ekleminin yan bağını keserek elde edilen sonuçlara benzer23,24. Sağ ayak kayma testinde, bağları kopmuş iki fare grubunun kayma sürelerinin, sahte…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, Jiangsu eyalet hükümeti burs programı ve Jiangsu Yüksek Öğretim Kurumlarının Öncelikli Akademik Program Geliştirme (PAPD) tarafından desteklenmiştir.
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
- Waterman, B. R., Belmont, P. J., Cameron, K. L., Deberardino, T. M., Owens, B. D. Epidemiology of ankle sprain at the United States Military Academy. American Journal of Sports Medicine. 38 (4), 797-803 (2010).
- Fong, D. T., Chan, Y. Y., Mok, K. M., Yung, P. S., Chan, K. M. Understanding acute ankle ligamentous sprain injury in sports. Sports Medicine Arthroscopy Rehabilitation Therapy & Technology. 1 (1), 14 (2009).
- Herzog, M. M., Kerr, Z. Y., Marshall, S. W., Wikstrom, E. A. Epidemiology of ankle sprains and chronic ankle instability. Journal of Athletic Training. 54 (6), 603-610 (2019).
- Medina McKeon, J. M., Hoch, M. C. The ankle-joint complex: A kinesiologic approach to lateral ankle sprains. Journal of Athletic Training. 54 (6), 589-602 (2019).
- Jones, M. H., Amendola, A. S. Acute treatment of inversion ankle sprains: immobilization versus functional treatment. Clinical Orthopaedics and Related Research. 455 (463), 169-172 (2007).
- Anandacoomarasamy, A., Barnsley, L. Long term outcomes of inversion ankle injuries. British Association of Sport and Medicine. 39 (3), 14 (2005).
- Ringleb, S. I., Dhakal, A., Anderson, C. D., Bawab, S., Paranjape, R. Effects of lateral ligament sectioning on the stability of the ankle and subtalar joint. Journal of Orthopaedic Research. 29 (10), 1459-1464 (2011).
- Mittlmeier, T., Wichelhaus, A. Subtalar joint instability. European Journal of Trauma and Emergency Surgery. 41 (6), 623-629 (2015).
- Barg, A., et al. Subtalar instability: Diagnosis and treatment. Foot & Ankle International. 33 (02), 151-160 (2012).
- Liu, P., et al. A mouse model of ankle-subtalar joint complex instability induced post-traumatic osteoarthritis. Journal of Orthopaedic Surgery and Research. 16 (1), 541 (2021).
- Lui, T. H. Modified arthroscopic Brostrom procedure with bone tunnels. Arthroscopy Techniques. 5 (4), 775-780 (2016).
- Wang, W., Xu, G. H. Allograft tendon reconstruction of the anterior talofibular ligament and calcaneofibular Ligament in the treatment of chronic ankle instability. BMC Musculoskeletal Disorders. 18 (1), 150 (2017).
- Yang, N., Waddington, G., Adams, R., Han, J. Age-related changes in proprioception of the ankle complex across the lifespan. Journal of Sport and Health Science. 8 (6), 548-554 (2019).
- Michels, F., et al. Searching for consensus in the approach to patients with chronic lateral ankle instability: Ask the expert. Knee Surgery Sports Traumatology Arthroscopy. 26 (7), 2095-2102 (2017).
- Kamada, K., Watanabe, S., Yamamoto, H. Chronic subtalar instability due to insufficiency of the calcaneofibular ligament: A case report. Foot & Ankle International. 23 (12), 1135-1137 (2002).
- Kato, T. The diagnosis and treatment of instability of the subtalar joint. The Journal of Bone and Joint Surgery. 77 (3), 400-406 (1995).
- Meyer, J. M., Garcia, J., Hoffmeyer, P., Fritschy, D. The subtalar sprain. A roentgenographic study. Clinical Orthopaedics and Related Research. (226), 169-173 (1988).
- Mittlmeier, T., Rammelt, S. Update on subtalar joint instability. Foot and Ankle Clinics. 23 (3), 397-413 (2018).
- Chang, S. H., et al. Comparison of mouse and human ankles and establishment of mouse ankle osteoarthritis models by surgically-induced instability. Osteoarthritis & Cartilage. 24 (4), 688-697 (2016).
- Naito, K., et al. Evaluation of the effect of glucosamine on an experimental rat osteoarthritis model. Life Sciences. 86 (13-14), 538-543 (2010).
- Pritzker, K. P. H., et al. Osteoarthritis cartilage histopathology: Grading and staging. Osteoarthritis Cartilage. 14 (1), 13-29 (2006).
- Glasson, S. S., et al. The OARSI histopathology initiative – Recommendations for histological assessments of osteoarthritis in the mouse. Osteoarthritis and Cartilage. 18, 17-23 (2010).
- Hubbard-Turner, T., Wikstrom, E. A., Guderian, S., Turner, M. J. Acute ankle sprain in a mouse model. Medicine & Science in Sports & Exercise. 45 (8), 1623-1628 (2013).
- Wikstrom, E. A., Hubbard-Turner, T., Guderian, S., Turner, M. J. Lateral ankle sprain in a mouse model: Lifelong sensorimotor dysfunction. Journal of Athletic Training. 53 (3), 249-254 (2018).
- Bell-Krotoski, J. A., Fess, E. E., Figarola, J. H., Hiltz, D. Threshold detection and Semmes-Weinstein monofilaments. Journal of Hand Therapy. 8 (2), 155-162 (1995).
- Wieland, H. A., Michaelis, M., Kirschbaum, B. J., Rudolphi, K. A. Osteoarthritis – An untreatable disease. Nature Reviews Drug Discovery. 4 (4), 331-344 (2005).
