Sıçan Dizinin Döngüsel Yüklemeye Bağlı Eklem İçi Kıkırdak Lezyon Modelini Oluşturmak için Non-İnvaziv Bir Yöntem
Summary
Burada, sıçan dizinin siklik yüklemeye bağlı eklem içi kıkırdak lezyonu modeli, 20 N üzerinde 60 siklik kompresyon ile oluşturulan ve sıçanlarda femoral kondiler kıkırdakta hasara neden olan modeli sunuyoruz.
Abstract
Primer osteoartritin (OA) patofizyolojisi belirsizliğini korumaktadır. Bununla birlikte, nispeten daha genç yaş gruplarında OA’nın spesifik bir alt sınıflandırması, eklem kıkırdak hasarı ve ligament avulsiyonu öyküsü ile muhtemelen ilişkilidir. Diz OA’sının cerrahi hayvan modelleri, travma sonrası OA’nın başlangıcını ve ilerlemesini anlamada önemli bir rol oynamakta ve bu hastalık için yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olmaktadır. Bununla birlikte, son zamanlarda müdahalenin değerlendirilmesini etkileyebilecek travmatik inflamasyonu önlemek için cerrahi olmayan modeller düşünülmüştür.
Bu çalışmada, araştırmacıların (1) fokal kıkırdak hasarına neden olabilecek yükün optimal büyüklüğünü, hızını ve süresini belirlemelerine olanak tanıyan in vivo siklik kompresyon yüklemesi ile indüklenen bir eklem içi kıkırdak lezyonu sıçan modeli geliştirilmiştir; (2) kondrosit canlılığındaki travma sonrası uzaysal zamansal patolojik değişiklikleri değerlendirmek; ve (3) eklem basınç yüklerine karşı adaptasyon ve onarım mekanizmalarında rol oynayan yıkıcı veya koruyucu moleküllerin histolojik ekspresyonunu değerlendirir. Bu rapor, bir sıçan modelinde bu yeni kıkırdak lezyonu için deneysel protokolü açıklamaktadır.
Introduction
Geleneksel olarak, medial menisküsün ön çapraz bağ (ACL) transeksiyonu veya destabilizasyonu, küçük hayvanlarda travma sonrası osteoartriti (PTOA) araştırmak için en uygun olarak kabul edilmiştir. Son yıllarda, PTOA’yı incelemek için non-invaziv siklik kompresyon modelleri kullanılmıştır. Bu model başlangıçta mekanik yükleme1’e cancellous kemik yanıtını araştırmak için tasarlandı ve daha sonra PTOA çalışmaları 2,3,4,5,6 için cerrahi olmayan bir hayvan modeli olarak değiştirildi. Mantık, bir dizi enflamatuar yanıtı tetikleyen periyodik bir dış kuvvet uygulayarak eklem kıkırdağını çarpıştırmaktır. Bununla birlikte, bu model sadece farelere uygulanmıştır ve daha büyük hayvanlara uygun yükleme büyüklüğü tartışılmamıştır.
Önceki modelle ilgili bir başka sorun, yüksek hacimli protokolün, birkaç örnekte istenmeyen bir yan etki olan subkondral kemiğin aşırı kalınlaşmasına neden olan çok fazla döngü içermesidir7. Bu nedenle, büyük hayvanlar için uygun büyüklükte ve daha düşük yükleme yan etkisine sahip yeni bir siklik sıkıştırma yöntemi geliştirilmiştir8. Bu makalenin genel amacı, sıçanlarda non-invaziv siklik kompresyon modelinin protokolünü tanımlamak ve kıkırdak dejenerasyonunun temsili sonuçlarını gözlemlemektir. Mevcut protokol, non-invaziv siklik kompresyon modelinin sıçanlar üzerinde uygulanmasıyla ilgilenen okuyuculara yardımcı olacaktır.
Protocol
Representative Results
Discussion
İlk kez, mevcut protokol, fare2 gibi daha küçük kemirgenlerde eklem içi hasar modeline benzer şekilde, sıçanlarda lateral femoral kondil üzerinde yükleme kaynaklı kıkırdak lezyonu modelinin nasıl oluşturulacağını göstermektedir. Bununla birlikte, farelerde yükleme protokolü, siklik kompresyonun etkilerini değerlendirmek için ideal olmayan ciddi osteofit oluşumuna ve çapraz bağ lezyonlarına neden olmuştur. Mevcut protokol, çok daha düşük yükleme kuvvetine sahip sı?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma kısmen bir JSPS KAKENHI hibesi ile desteklenmiştir (JP18H03129 ve JP18K19739 numaraları).
Bu araştırma aynı zamanda Eunice Kennedy Shriver Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsani Gelişme Enstitüsü (NICHD), Ulusal Nörolojik Bozukluklar ve İnme Enstitüsü (NINDS) ve Ulusal Sağlık Enstitüleri Ulusal Biyomedikal Görüntüleme ve Biyomühendislik Enstitüsü (NIBIB) tarafından P2CHD086843 Ödül Numarası altında desteklenen Rejeneratif Rehabilitasyon Araştırma ve Eğitim İttifakı’ndan (AR3T) fon aldı. İçerik yalnızca yazarların sorumluluğundadır ve Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin resmi görüşlerini temsil etmek zorunda değildir.
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
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
- 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).
