Summary

طريقة غير جراحية لتوليد نموذج آفة الغضروف داخل المفصل الناجم عن التحميل الدوري لركبة الجرذ

Published: July 05, 2021
doi:

Summary

هنا ، نقدم نموذج آفة الغضروف داخل المفصل الناجم عن التحميل الدوري لركبة الفئران ، الناتجة عن 60 ضغطا دوريا يزيد عن 20 نيوتن ، مما يؤدي إلى تلف غضروف اللقمة الفخذية في الفئران.

Abstract

لا تزال الفيزيولوجيا المرضية لالتهاب المفاصل الأولي (OA) غير واضحة. ومع ذلك ، من المحتمل أن يرتبط تصنيف فرعي محدد ل OA في الفئات العمرية الأصغر نسبيا بتاريخ من تلف الغضروف المفصلي وقلع الأربطة. تلعب النماذج الحيوانية الجراحية لالتهاب المفاصل في الركبة دورا مهما في فهم بداية وتطور الزراعة العضوية بعد الصدمة والمساعدة في تطوير علاجات جديدة لهذا المرض. ومع ذلك ، فقد تم النظر مؤخرا في النماذج غير الجراحية لتجنب الالتهاب الرضحي الذي يمكن أن يؤثر على تقييم التدخل.

في هذه الدراسة ، تم تطوير نموذج فأر آفة الغضروف داخل المفصل الناجم عن التحميل الانضغاطي الدوري في الجسم الحي ، مما سمح للباحثين ب (1) تحديد الحجم الأمثل والسرعة ومدة الحمل التي يمكن أن تسبب تلف الغضروف البؤري. (2) تقييم التغيرات المرضية الزمانية المكانية بعد الصدمة في حيوية الخلايا الغضروفية ؛ و (3) تقييم التعبير النسيجي للجزيئات المدمرة أو الوقائية التي تشارك في آليات التكيف والإصلاح ضد الأحمال الانضغاطية المشتركة. يصف هذا التقرير البروتوكول التجريبي لهذه الآفة الغضروفية الجديدة في نموذج الفئران.

Introduction

تقليديا ، يعتبر استئصال الرباط الصليبي الأمامي (ACL) أو زعزعة استقرار الغضروف المفصلي الإنسي هو الأمثل للتحقيق في هشاشة العظام بعد الصدمة (PTOA) في الحيوانات الصغيرة. في السنوات الأخيرة ، تم استخدام نماذج الضغط الدوري غير الغازية لدراسة PTOA. تم تصميم هذا النموذج في الأصل للتحقيق في استجابة العظام الملغاة للتحميل الميكانيكي1 ثم تم تعديله كنموذج حيواني غير جراحي لدراسات PTOA2،3،4،5،6. الأساس المنطقي هو تصادم الغضروف المفصلي عن طريق تطبيق قوة خارجية دورية ، مما يؤدي إلى سلسلة من الاستجابات الالتهابية. ومع ذلك ، تم تطبيق هذا النموذج فقط على الفئران ، ولم تتم مناقشة الحجم المناسب للتحميل على الحيوانات الكبيرة.

مشكلة أخرى في النموذج السابق هي أن بروتوكول الحجم الكبير تضمن العديد من الدورات ، مما تسبب في سماكة مفرطة للعظم تحت الغضروف ، وهو أحد الآثار الجانبية غير المرغوب فيها ، في عدة عينات7. لذلك ، تم تطوير طريقة جديدة للضغط الدوري مع الحجم المناسب للحيوانات الكبيرة وتأثير جانبي أقل للتحميل8. الهدف العام من المقالة الحالية هو وصف بروتوكول نموذج الضغط الدوري غير الغازي في الفئران ومراقبة النتائج التمثيلية لتنكس الغضروف. سيساعد البروتوكول الحالي القراء المهتمين بتطبيق نموذج الضغط الدوري غير الغازي على الفئران.

Protocol

تمت الموافقة على البروتوكول من قبل لجنة البحوث الحيوانية بجامعة كيوتو (رقم الموافقة: Med kyo 17616). 1. أداء في الجسم الحي ضغط دوري على ركبة الفئران الحث على تخدير التجاربحث التخدير في فأر Wistar البالغ من العمر 12 أسبوعا (256.8 ± 8.7 جم) عن طريق استنشاق محلول إيزوفلوران بنسبة…

Representative Results

تم الحصول على نتيجة تمثيلية للتغيرات قصيرة المدى (1 ساعة و 12 ساعة) في صلاحية الخلايا الغضروفية في العينات المعرضة لتحميل دوري 20 نيوتن. كما هو موضح في الشكل 3 ، زاد عدد الخلايا الغضروفية الميتة (مضان أحمر) في 12 ساعة بعد الصدمة. وعلى العكس من ذلك، استمر عدد الخلايا الغضروفية الح?…

Discussion

لأول مرة ، يوضح البروتوكول الحالي كيفية إنشاء نموذج لآفة الغضروف الناجم عن التحميل على اللقمة الفخذية الجانبية في الفئران ، على غرار نموذج الضرر داخل المفصل في القوارض الأصغر مثل الفأر2. ومع ذلك ، تسبب بروتوكول التحميل في الفئران في تكوين عظمي شديد وآفات الرباط الصليبي ، والت…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

تم دعم هذه الدراسة جزئيا من خلال منحة JSPS KAKENHI (الأرقام JP18H03129 و JP18K19739).
تلقى هذا البحث أيضا تمويلا من التحالف من أجل أبحاث وتدريب إعادة التأهيل التجديدي (AR3T) ، والذي يدعمه معهد يونيس كينيدي شرايفر الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية (NICHD) ، والمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (NINDS) ، والمعهد الوطني للتصوير الطبي الحيوي والهندسة الحيوية (NIBIB) التابع للمعاهد الوطنية للصحة تحت رقم الجائزة P2CHD086843. المحتوى هو مسؤولية المؤلفين فقط ولا يمثل بالضرورة وجهات النظر الرسمية للمعاهد الوطنية للصحة.

Materials

Anesthetic Apparatus for Small Animals SHINANO MFG CO.,LTD. SN-487-0T
Autograph AG-X Shimadzu Corp N.A. Precision Universal / Tensile Tester
Fluoview FV10i microscope Olympus Corp N.A. A fully automated confocal laser-scanning microscope
ISOFLURANE Inhalation Solution Pfizer Japan Inc. (01)14987114133400
LIVE/DEA Viability/Cytotoxicity Kit Thermo Fisher Scientific Japan Inc L3224 A quick and easy two-color assay to determine viability of cells
TRAPEZIUM X Software Shimadzu Corp N.A. Data processing software for Autograph AG-X

References

  1. De Souza, R. L., et al. Non-invasive axial loading of mouse tibiae increases cortical bone formation and modifies trabecular organization: a new model to study cortical and cancellous compartments in a single loaded element. Bone. 37 (6), 810-818 (2005).
  2. Poulet, B., Hamilton, R. W., Shefelbine, S., Pitsillides, A. A. Characterizing a novel and adjustable noninvasive murine joint loading model. Arthritis and Rheumatism. 63 (1), 137-147 (2011).
  3. Wu, P., et al. Early response of mouse joint tissue to noninvasive knee injury suggests treatment targets. Arthritis and Rheumatism. 66 (5), 1256-1265 (2014).
  4. Poulet, B., et al. Intermittent applied mechanical loading induces subchondral bone thickening that may be intensified locally by contiguous articular cartilage lesions. Osteoarthritis Cartilage. 23 (6), 940-948 (2015).
  5. Ko, F. C., et al. Progressive cell-mediated changes in articular cartilage and bone in mice are initiated by a single session of controlled cyclic compressive loading. Journal of Orthopaedic Research. 34 (11), 1941-1949 (2016).
  6. Adebayo, O. O., et al. Role of subchondral bone properties and changes in development of load-induced osteoarthritis in mice. Osteoarthritis Cartilage. 25 (12), 2108-2118 (2017).
  7. Ko, F. C., et al. In vivo cyclic compression causes cartilage degeneration and subchondral bone changes in mouse tibiae. Arthritis and Rheumatism. 65 (6), 1569-1578 (2013).
  8. Ji, X., et al. Effects of in vivo cyclic compressive loading on the distribution of local Col2 and superficial lubricin in rat knee cartilage. Journal of Orthopaedic Research. 39 (3), 543-552 (2021).
  9. Kawai, S., Takagi, Y., Kaneko, S., Kurosawa, T. Effect of three types of mixed anesthetic agents alternate to ketamine in mice. Experimental Animals. 60 (5), 481-487 (2011).
  10. Iijima, H., et al. Destabilization of the medial meniscus leads to subchondral bone defects and site-specific cartilage degeneration in an experimental rat model. Osteoarthritis Cartilage. 22 (7), 1036-1043 (2014).
check_url/62660?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Ji, X., Nakahata, A., Zhao, Z., Kuroki, H., Aoyama, T., Ito, A. A Non-Invasive Method for Generating the Cyclic Loading-Induced Intra-Articular Cartilage Lesion Model of the Rat Knee. J. Vis. Exp. (173), e62660, doi:10.3791/62660 (2021).

View Video