Un modelo de ratón de inestabilidad articular del complejo tobillo-subastragalina
Summary
La articulación del complejo tobillo-subastragalina (ASCJ) es el núcleo del pie y desempeña un papel clave en el control del equilibrio en las actividades diarias. Las lesiones deportivas a menudo conducen a la inestabilidad en esta articulación. Aquí, describimos un modelo de ratón de inestabilidad inducida por transección de ligamentos de la ASCJ.
Abstract
Los esguinces de tobillo son quizás las lesiones deportivas más comunes en la vida diaria, que a menudo resultan en inestabilidad de la articulación del complejo tobillo-subastragalina (ASCJ) y, finalmente, pueden conducir a la osteoartritis postraumática (PTOA) a largo plazo. Sin embargo, debido a la complejidad del mecanismo de lesión y a las manifestaciones clínicas, como equimosis, hematoma o dolor a la palpación en la parte lateral del pie, no existe consenso clínico sobre el diagnóstico y tratamiento de la inestabilidad de la ACJ. Dado que la estructura musculoesquelética de los huesos y ligamentos de la pata trasera del ratón es comparable a la de los humanos, se estableció un modelo animal de inestabilidad de la ASCJ en ratones mediante la transección de ligamentos alrededor de la ASCJ. El modelo fue bien validado a través de una serie de pruebas de comportamiento y análisis histológicos, incluyendo una prueba de barra de equilibrio, un análisis de la huella (una evaluación del nivel de ejercicio y la capacidad de equilibrio en ratones), una evaluación de la nocicepción térmica (una evaluación de la función sensorial del pie en ratones), una microtomografía computarizada (TC) y una tinción de sección del cartílago articular (una evaluación del daño y la degeneración del cartílago articular en ratones). El establecimiento exitoso de un modelo murino de inestabilidad de ASCJ proporcionará una referencia valiosa para la investigación clínica sobre el mecanismo de la lesión y dará como resultado mejores opciones de tratamiento para el esguince de tobillo.
Introduction
Los esguinces de tobillo son una de las lesiones deportivas más comunes en todo el mundo. Se estima que 10.000 personas se lesionan diariamente en los Estados Unidos1, de las cuales las lesiones relacionadas con el deporte representan entre el 15% y el 45%2. Los costos médicos asociados con el tratamiento de los esguinces de tobillo en los Estados Unidos ascienden a $4.2 mil millones anuales 3,4,5. La inestabilidad crónica del pie es un problema común después de los esguinces de tobillo y ocurre en aproximadamente el 74% de los esguinces de tobillo6, incluida la inestabilidad del tobillo o subastragalina. Sin embargo, debido a los síntomas y signos clínicos similares, es difícil para el personal médico distinguir si la inestabilidad crónica del tobillo también se acompaña de inestabilidad crónica de la articulación subastragalina en la clínica y, como resultado, la inestabilidad subastragalina crónica puede pasarse por alto fácilmente. Por lo tanto, la incidencia real de inestabilidad crónica de la articulación del complejo tobillo-subastragalina (ASCJ) (un tipo específico de inestabilidad crónica del pie que incluye tanto la inestabilidad crónica del tobillo como la inestabilidad subastragalina crónica) puede ser mayor que la reportada 7,8,9. Si no se trata, la inestabilidad crónica de la articulación del complejo tobillo-subastragalina puede causar esguinces de tobillo repetidos, lo que lleva a un círculo vicioso de esguinces de tobillo e inestabilidad crónica del complejo tobillo-subastragalina. La inestabilidad crónica a largo plazo del complejo tobillo-subastragalina puede conducir a la degeneración de la ATCC y a la artrosis postraumática, que puede afectar a las articulaciones adyacentes en casos graves10. Para estas enfermedades, el tratamiento clínico actual es principalmente conservador, además de los métodos de tratamiento quirúrgico como la reparación y reconstrucción de ligamentos11,12.
ASCJ es la estructura central del pie y mantiene el equilibrio del cuerpo durante el movimiento13. Se han realizado extensas investigaciones sobre la estructura de la articulación del tobillo y la articulación subastragalina por separado14,15,16,17. Sin embargo, la investigación sobre toda la articulación tobillo-subastragalina es escasa. Alrededor de una cuarta parte de los casos de lesión de tobillo están asociados con lesión de la articulación subastragalina18. Debido al complejo mecanismo de lesión de la inestabilidad de la ASCJ, no existe consenso sobre su diagnóstico y tratamiento en el ámbito clínico. Teniendo en cuenta la situación actual de las lesiones de tobillo en la clínica, se necesita un método más científico para estudiar el tobillo y la articulación subastragalina en su conjunto, proporcionando así una nueva comprensión para el estudio de las enfermedades del pie.
Dado que la estructura anatómica del retropié del ratón a nivel musculoesquelético es comparable a la del pie humano 19, en varios estudios ya se han implementado modelos de ratón para la investigación del pie/tobillo10,19. Chang et al.19 desarrollaron con éxito tres modelos murinos diferentes de artrosis de tobillo. Inspirados por el exitoso establecimiento de la inestabilidad del tobillo en el modelo de ratón, establecimos un modelo de ratón para la inestabilidad del complejo tobillo-subastragalina, planteando la hipótesis de que la transección de los ligamentos parciales en el retropié del ratón daría lugar a la inestabilidad mecánica de la ASCJ, lo que conduciría a la osteoartritis postraumática (PTOA) de la ASCJ. El modelo animal de inestabilidad ASCJ podría utilizarse para el tratamiento tanto de la inestabilidad del tobillo como de la inestabilidad subastragalina, lo que está más en línea con la situación clínica real que el modelo de inestabilidad simple del tobillo utilizado actualmente 7,8,9,19. Para probar esta hipótesis, se diseñaron dos modelos murinos de inestabilidad inducida por transección ligamentosa de la ASCJ. Los resultados de la función sensorio-motora (la prueba de la barra de equilibrio, el análisis de la huella y la evaluación de la nocicepción térmica) se utilizaron para evaluar la viabilidad del modelo, y la microtomografía computarizada (TC) y la tinción histológica se utilizaron para evaluar el daño y la degeneración del cartílago articular del ratón. El establecimiento exitoso de un modelo de ratón de inestabilidad de ASCJ no solo proporciona una nueva comprensión para el estudio de las enfermedades del pie, sino que también proporciona una referencia valiosa para la investigación clínica sobre los mecanismos relacionados con las lesiones, proporciona mejores opciones de tratamiento para los esguinces de tobillo y es útil para futuros estudios sobre la enfermedad.
Protocol
Representative Results
Discussion
En este estudio, se construyeron con éxito dos modelos de ratón de inestabilidad ASCJ mediante transección de CL + ATFL o CL + DL. El tiempo de los ratones para pasar a través de la barra de equilibrio aumentó significativamente a las 8 semanas y a las 12 semanas después de la cirugía, lo que es similar a los resultados obtenidos por el equipo de Hubbard-Turner al cortar el ligamento lateral de la articulación del tobillo23,24. En la prueba de deslizamien…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio contó con el apoyo del programa de becas del gobierno provincial de Jiangsu y el Desarrollo del Programa Académico Prioritario de las Instituciones de Educación Superior de Jiangsu (PAPD).
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. |
References
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