Una tecnica di fissazione interna mini-invasiva per studiare la contrattura di flessione del ginocchio indotta dall'immobilizzazione nei ratti

Summary

Qui, presentiamo un protocollo per descrivere una tecnica minimamente invasiva per l’immobilizzazione dell’articolazione del ginocchio in un modello di ratto. Questo protocollo riproducibile, basato sul modus di separazione muscolo-gap e sull’abilità mini-incisione, è adatto per studiare il meccanismo molecolare sottostante della contrattura articolare acquisita.

Abstract

La contrattura congiunta, risultante da una prolungata immobilizzazione articolare, è una complicazione comune nell’ortopedia. Attualmente, l’utilizzo di una fissazione interna per limitare la mobilità delle articolazioni del ginocchio è un modello ampiamente accettato per generare contrattura sperimentale. Tuttavia, l’applicazione di impianto causerà inevitabilmente traumi chirurgici per gli animali. Con l’obiettivo di sviluppare un approccio meno invasivo, abbiamo combinato un modus di separazione muscolo-gap con una mini-incisione segnalata in precedenza durante la procedura chirurgica: due mini incisioni cutanee sono state fatte sulla coscia laterale e sulla gamba, seguite dall’esecuzione di muscolo-gap separazione per esporre la superficie ossea. L’articolazione del ginocchio del ratto è stata gradualmente immobilizzata da una fissazione interna precostruita a circa 135 gradi di flessione del ginocchio senza interferire i nervi essenziali o i vasi sanguigni. Come previsto, questa semplice tecnica consente una rapida riabilitazione postoperatoria negli animali. La corretta posizione della fissazione interna è stata confermata da un’analisi di scansione a raggi X o micro-CT. La gamma di movimento è stata significativamente limitata nell’articolazione del ginocchio immobilizzata rispetto a quella osservata nell’articolazione del ginocchio contralaterale che dimostra l’efficacia di questo modello. Inoltre, l’analisi istologica ha rivelato lo sviluppo della deposizione fibrosa e dell’adesione nella capsula dell’articolazione del ginocchio superiore posteriore nel tempo. Così, questo modello mini-invasivo può essere adatto per imitare lo sviluppo di contrattura articolazione ginocchiina immobilizzata.

Introduction

Le contratture congiunte sono definite come una restrizione nella gamma passiva di movimento (ROM) di un giunto diartrodiale^1,2. Le attuali terapie volte a prevenire e trattare lacontrattura congiunta hanno ottenuto un certo successo 3,⁴. Tuttavia, il meccanismo molecolare sottostante della contrattura congiunta acquisita rimane in gran parte sconosciuto⁵. L’eziologia delle contratture congiunte in diverse comunità sociali è molto diversificata e comprende fattori genetici, stati post-traumatici, malattie croniche e immobilità prolungata⁶. È ampiamente accettato che l’immobilità è una questione critica nello sviluppo della contrattura congiunta acquisita⁷. Le persone che soffrono di importanti contratture congiunte possono in ultima analisi causare disabilità fisiche⁸. Pertanto, è necessario un modello animale stabile e riproducibile per studiare i potenziali meccanismi patofisiologici della contrattura congiunta acquisita.

I modelli di contrattura articolare dell’articolazione del ginocchio attualmente costruiti sono per lo più realizzati utilizzando calchi in gesso non invasivi, fissazioni esterne e fissazioni interne. Watanabe et al. ha riferito la possibilità di utilizzare l’immobilizzazione del gesso sulle articolazioni del ginocchio del ratto⁹. Indossando una giacca speciale, un lato dell’articolazione dell’arto inferiore del ratto è immobilizzato da un calco. L’articolazione del ginocchio del ratto può rimanere completamente flesso senza alcun trauma chirurgico^10,11. Tuttavia, entrambi i movimenti dell’articolazione dell’anca e della caviglia sono anche influenzati da questa forma di immobilizzazione, che può aumentare il grado di atrofia muscolare in quadricipiti femoris o gastrocnemius¹². Inoltre, l’edema e la congestione degli arti posteriori devono essere evitati sostituendo il cast in punti temporali prestabiliti, che possono influenzare la continuità dell’immobilità. Un altro metodo accettato per la creazione di un modello di contrattura articolare del ginocchio è l’utilizzo di fissazione chirurgica esterna. Il filo di Kirschner e il filo d’acciaio combinavano il filo Kirschner in un fissatore esterno, che immobilizzava l’articolazione del ginocchio a circa 140 gradi di flessione¹³. In questo metodo, una resina viene utilizzata per coprire la superficie per evitare graffi cutanei. Anche se l’immobilizzazione della fissazione esterna è robusta e affidabile¹⁴,^15,tracce percutanee del filo Kirschner possono aumentare il rischio di infezione¹⁶. Nella nostra esperienza, utilizzando la tecnica di fissazione esterna può ridurre l’attività quotidiana dei ratti a causa di un aumento del comportamento leccare condizionato.

In alternativa, Trudel e altri hanno descritto un modello ben accettato di contrattura articolare nell’articolazione del ginocchio del ratto basato su una fissazione interna chirurgica¹⁷ (questo metodo è stato modificato rispetto a quello utilizzato da Evans e colleghi¹⁸). In particolare, questo metodo sottolinea l’importanza di utilizzare una tecnica di mini-incisione per ridurre al minimo le ferite chirurgiche. L’efficiente sviluppo della contrattura congiunta è stato dimostrato nel modello^19. Tuttavia, il protocollo su come eseguire una dissezione minima per esporre la superficie ossea non è ancora chiaro²⁰. Inoltre, la posizione precisa in cui la vite è foratura non è completamente compresa. L’impianto della fissazione interna attraverso un modo sottocutaneo o submuscolare è ancora controverso²¹. Per risolvere questi problemi, abbiamo modificato questo metodo includendo un appropriato modus di separazione muscolo-gap, che consente un’esposizione mini-invasiva della superficie ossea e il posizionamento dell’impianto attraverso un canale submuscolare. Questo protocollo ha portato a una rapida riabilitazione postoperatoria nei ratti dopo l’intervento chirurgico. Gli animali hanno sviluppato una gamma limitata di movimento articolare dopo l’immobilizzazione articolare, che era coerente con i cambiamenti morfologici dell’adesione capsulare ottenuti dall’analisi istologica. Descriviamo anche un’esatta possibile posizione delle viti trapanate come confermato dall’analisi a raggi X o dall’analisi micro-CT. Così, questo studio mirava a descrivere in dettaglio una tecnica minima-invasiva in un modello di contrattura articolare del ginocchio che è stato stabilito da un modus di separazione muscolo-gap combinato con un metodo mini-incisione. Crediamo che le tecniche minimamente invasive possano ridurre il trauma animale e imitare efficacemente il processo patologico della contrattura di flessione articolare.

Protocol

Tutte le procedure sono state eseguite in conformità con la Guida per la cura e l’uso degli animali da laboratorio e sono state approvate dal Terzo Ospedale Affiliato di Sun Yat-sen University institutional animali care and use committee (numero di autorizzazione: 02-165-01). Tutti gli esperimenti sugli animali sono stati effettuati secondo le linee guida DI ARRIVE. 1. Preparazione preoperatoria NOTA: La figura 1 mostra la progettazione …

Representative Results

Abbiamo osservato che i ratti hanno ricevuto un intervento chirurgico minimamente invasivo possono tornare alla dieta normale solo un giorno postoperatorio. In particolare, l’incisione chirurgica ha segnato senza esordare (Figura 5a). Il gonfiore della caviglia e delle articolazioni metacarpophalangeal nell’arto posteriore operativo è quasi del tutto scomparso due giorni postoperatori (Figura 5b) rispetto al lato contralaterale …

Discussion

Questo studio mirava a chiarire un metodo di immobilizzazione dell’articolazione del ginocchio passo-passo utilizzando una tecnica mini-invasiva che consente una riabilitazione postoperatoria rapida negli animali dopo l’intervento chirurgico. Convenzionalmente, l’approccio di separazione muscolo-gap è pensato per essere una tecnica minimamente invasiva nella chirurgia ortopedica. Come previsto, abbiamo scoperto che i ratti possono tornare a una dieta normale e attività solo un giorno postoperatorio, che era coerente co…

Materials

Anerdian	Shanghai Likang Ltd.	310173	antibacterial
Buprenorphine	Shanghai Shyndec Pharmaceutical Ltd.	/	analgesia
Carprofen	MCE	HY-B1227	analgesia
Cross screwdriver	STANLEY	PH0*125mm	tighten the screws
Electric drill	WEGO	185	drill hole(with stainless steel drill 0.9mm;1.0mm)
Microsurgical instruments	RWD	/	Orthopaedic surgical instruments for animals
Neomycin	Sigma	N6386	antibacterial
Sodium pentobarbital	Sigma	P3761	anaesthetize
Stainless Steel screws	WEGO	m1.4*8; m1.2*6	screw(part of internal fixation)
Syringe	WEGO	3151474	use for plastic plate(part of internal fixation)
μ-CT	ALOKA	Latheta LCT-200	in vivo CT scan