खरगोशों में ओपन मेडियल फेमोरल कोंडिल प्रभाव मॉडल पोस्ट-ट्रॉमेटिक ऑस्टियोआर्थराइटिस (पीटीओए) और पीटीओए प्रगति को कम करने के लिए नई चिकित्सीय रणनीतियों का अध्ययन करने के लिए विश्वसनीय है। यह प्रोटोकॉल एक इम्पैक्टर सिर के साथ गाड़ी-आधारित ड्रॉप टॉवर का उपयोग करके खरगोशों में पश्चवर्ती मेडियल फेमोरल कोंडिल का एक पृथक उपास्थि दोष उत्पन्न करता है।
पोस्ट-ट्रॉमेटिक ऑस्टियोआर्थराइटिस (पीटीओए) संयुक्त राज्य अमेरिका में सभी पुराने ऑस्टियोआर्थराइटिस के मामलों के 12% के लिए जिम्मेदार है। पीटीओए को एक दर्दनाक घटना से शुरू किया जा सकता है, जैसे कि आर्टिकुलर कार्टिलेज पर काम करने वाला उच्च प्रभाव भार, या संयुक्त अस्थिरता द्वारा, जैसा कि पूर्ववर्ती क्रूसिएट लिगामेंट टूटने के साथ होता है। वर्तमान में पीटीओए को रोकने के लिए कोई प्रभावी चिकित्सीय नहीं हैं। पीटीओए का एक विश्वसनीय पशु मॉडल विकसित करना उन तंत्रों को बेहतर ढंग से समझने के लिए आवश्यक है जिनके द्वारा उपास्थि क्षति आगे बढ़ती है और पीटीओए की प्रगति को कम करने या रोकने के लिए नई उपचार रणनीतियों की जांच करने के लिए। यह प्रोटोकॉल उपास्थि क्षति को प्रेरित करने के लिए एक खुले, ड्रॉप टॉवर-आधारित खरगोश फेमोरल कोंडिल प्रभाव मॉडल का वर्णन करता है। इस मॉडल ने 579.1 ± 71.1 एन का पीक लोड दिया, और 2.4 ± 0.5 एमएस के समय-से-पीक लोड के साथ 81.9 ± 10.1 एमपीए का पीक तनाव दिया। प्रभावित औसत दर्जे के ऊरु कोंडिल्स (एमएफसी) से आर्टिकुलर कार्टिलेज में एपोप्टोटिक कोशिकाओं (पी = 0.0058) की उच्च दर थी और गैर-प्रभावित ओस्टियोआर्थराइटिस रिसर्च सोसाइटी इंटरनेशनल (ओएआरएसआई) स्कोर 3.38 ±± 1.43 था, और प्रभावित घुटने की अन्य उपास्थि सतहों (पी < 0.0001) की तुलना में था। गैर-प्रभावित आर्टिकुलर सतहों (पी > 0.05) के बीच ओएआरएसआई स्कोर में कोई अंतर नहीं पाया गया।
पोस्ट-ट्रॉमेटिक ऑस्टियोआर्थराइटिस (पीटीओए) दुनिया भर में विकलांगता का एक प्रमुख कारण है, और रोगसूचक ऑस्टियोआर्थराइटिस (ओए) 1 के 12% -16% के लिए जिम्मेदार है। अंतिम चरण के ओए प्रबंधन के लिए वर्तमान स्वर्ण मानक कुल घुटने और कूल्हे आर्थ्रोप्लास्टी2 या आर्थ्रोडेसिस है, जैसा कि अंत-चरण टिबियोटालर या सबटलर गठिया के मामले में है। हालांकि काफी हद तक सफल, आर्थ्रोप्लास्टी में महंगी और रुग्णजटिलताएं हो सकती हैं। इसके अलावा, आर्थ्रोप्लास्टी 50 वर्ष से कम उम्र के रोगियों में कम वांछनीय है, 77% -83% 4,5 के कम संशोधन-मुक्त प्रत्यारोपण उत्तरजीविता को देखते हुए। वर्तमान में, पीटीओए की प्रगति को रोकने या कम करने के लिए कोई एफडीए-अनुमोदित उपचार नहीं हैं।
पीटीओए पूरे जोड़ को प्रभावित करता है, जिसमें श्लेष ऊतक, सबकॉन्ड्रल हड्डी और आर्टिकुलर कार्टिलेज शामिल हैं। यह आर्टिकुलर कार्टिलेज अपघटन, श्लेष सूजन, सबकॉन्ड्रल हड्डी रीमॉडेलिंग और ऑस्टियोफाइट गठन 6,7 की विशेषता है। पीटीओए का फेनोटाइप उपास्थि, सिनोवियम और सबकॉन्ड्रल हड्डी के बीच परस्पर क्रिया की एक जटिल प्रक्रिया के माध्यम से विकसित होता है। वर्तमान समझ यह है कि उपास्थि की चोट से अतिरिक्त सेलुलर मैट्रिक्स (ईसीएम) घटकों जैसे टाइप 2 कोलेजन (सीओएल 2) और एग्ग्रेकन (एसीएएन) की मुक्ति होती है। ये ईसीएम घटक टुकड़े प्रो-भड़काऊ हैं और आईएल -6, आईएल -1 और प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन प्रजातियों के उत्पादन में वृद्धि का कारण बनते हैं। ये मध्यस्थ चोंड्रोसाइट्स पर कार्य करते हैं, जिससे एमएमपी -13 जैसे मैट्रिक्स मेटालोप्रोटीनेस (एमएमपी) का अपरेग्यूलेशन होता है, जो मैट्रिक्स संश्लेषण को कम करते हुए आर्टिकुलर कार्टिलेज को नीचा दिखाता है, जिससे आर्टिकुलर कार्टिलेज8 के लिए एक समग्र अपचय वातावरण होता है। इसके अलावा, प्राथमिक ऑस्टियोआर्थराइटिस और पीटीओए 9,10 में चोंड्रोसाइट्स एपोप्टोसिस में वृद्धि के सबूत हैं। माइटोकॉन्ड्रियल डिसफंक्शन कार्टिलेज 11,12,13,14 के सुपरफिजियोलॉजिकल लोडिंग के बाद होता है, जिससे चोंड्रोसाइट्स एपोप्टोसिस 12,15 में वृद्धि हो सकती है। बढ़े हुए चोंड्रोसाइट्स एपोप्टोसिस को प्रोटिओग्लाइकन की कमी और उपास्थि अपचय में वृद्धि के साथ जोड़ा गया है और उपास्थि और सबकॉन्ड्रल हड्डी रीमॉडेलिंग 16,17,18 में परिवर्तन से पहले दिखाया गया है।
अधिकांश मानव रोगों के साथ, रोग के पैथोफिज़ियोलॉजी को समझने और नवीन चिकित्सीय परीक्षण करने के लिए पीटीओए के विश्वसनीय और ट्रांसलेशनल मॉडल की आवश्यकता होती है। बड़े जानवरों जैसे सूअर और कैनाइन का उपयोग इंट्रा-आर्टिकुलर फ्रैक्चर और पीटीओए17,19 के प्रभाव मॉडल में किया गया है, लेकिन वे महंगे हैं। छोटे पशु मॉडल, जैसे चूहे, चूहे और खरगोश कम महंगे होते हैं और संयुक्त अस्थिरता के माध्यम से उत्पन्न पीटीओए का अध्ययन करने के लिए उपयोग किए जाते हैं, जिसमें आम तौर पर पूर्ववर्ती क्रूसिएट लिगामेंट (एसीएल) का सर्जिकल ट्रांससेक्शन और / या मेडियल मेनिस्कस20,21,22,23,24,25 का विघटन शामिल होता है। यद्यपि संयुक्त आघात से विभिन्न परिणाम हो सकते हैं, जिसमें स्नायुबंधनकी चोट 26 शामिल है, उपास्थि का यांत्रिक अधिभार लगभग सभी मामलों में होता है।
उभरते सबूत हैं कि स्नायुबंधन अस्थिरता (जैसा कि एसीएल ट्रांससेक्शन में) और तीव्र चोंड्रल चोट के बाद पीटीओए के विकास के पीछे विकृति अलग-अलग तंत्र27 के कारण है। इसलिए, उपास्थि को सीधी चोट के मॉडल विकसित करना महत्वपूर्ण है। वर्तमान में सीमित संख्या में प्रभाव मॉडल हैं जो चूहों और चूहों में ओस्टियोकॉन्ड्रल या चोंड्रल चोट पैदा करते हैं28,29. हालांकि, म्यूरिन कार्टिलेज पृथक चोंड्रल दोष उत्पन्न करने के लिए अच्छी तरह से अनुकूल नहीं है। ऐसा इसलिए है क्योंकि म्यूरिन आर्टिकुलर कार्टिलेज केवल 3-5 सेल परतें मोटी होती हैं और इसमें संगठित सतही, रेडियल और संक्रमणकालीन उपास्थि क्षेत्रों का अभाव होता है, साथ ही मनुष्यों और बड़े जानवरों में पाई जाने वाली मोटी कैल्सीफाइड उपास्थि परत भी होती है। मुराइन मॉडल आंशिक उपास्थि दोषों30,31 के सहज समाधान को भी प्रदर्शित करते हैं। इसलिए, हमने इस प्रभाव मॉडल के लिए खरगोश को चुना क्योंकि इसकी उपास्थि मोटाई और संगठन मनुष्यों के समान हैं, और यह सबसे छोटा पशु मॉडल है जो पीटीओए में होने वाले लगातार चोंड्रल प्रभाव के वितरण की अनुमति देगा। खरगोश में फेमोरल कोंडिल प्रभाव के पहले खुले सर्जिकल मॉडल ने एक पेंडुलम32, एक हाथ से पकड़े जाने वाले स्प्रिंग-लोडेड कार्टिलेज इम्पैक्टियन डिवाइस33 और एक ड्रॉप टॉवर को नियोजित किया है जिसने खरगोश-विशिष्ट इम्पैक्टर निर्माण34 की अनुमति दी है। हालांकि, इन अध्ययनों में विवो डेटा की कमी थी। दूसरों ने पेंडुलम-आधारित35, वायवीय 36, और स्प्रिंग-लोडेड37 प्रभाव उपकरणों10 के साथ विवो डेटा में रिपोर्ट की है, और ये अध्ययन विधियों के बीच चरम तनाव और लोडिंग दरों में परिवर्तनशीलता की उच्च दर दिखाते हैं। फिर भी, विवो में तीव्र उपास्थि आघात को मज़बूती से मॉडल करने के लिए क्षेत्र में एक सुसंगत दृष्टिकोण का अभाव है।
वर्तमान प्रोटोकॉल एक ड्रॉप-टॉवर-आधारित प्रणाली को नियोजित करता है ताकि खरगोश के घुटने के पीछे के उपचारात्मक कोंडिल पर लगातार प्रभाव डाला जा सके। घुटने के पीछे के दृष्टिकोण को पश्चवर्ती मध्यवर्ती ऊरु कोंडिल को उजागर करने के लिए नियोजित किया जाता है। एक स्टीनमैन पिन को तब संयुक्त सतह के अनुरूप औसत से पार्श्व तक ऊरु कोंडिल के पार रखा जाता है और मंच पर सुरक्षित किया जाता है। एक बार सुरक्षित होने के बाद, एक भार को पीछे के औसत दर्जे के ऊरु कोंडिल में पहुंचाया जाता है। यह विधि खरगोश डिस्टल फीमर की वजन-असर वाली सतह पर लगातार उपास्थि क्षति पहुंचाने की अनुमति देती है।
इस शल्य चिकित्सा प्रक्रिया का उद्देश्य पीटीओए के एक मॉडल में खरगोश के औसत दर्जे के ऊरु कोंडिल की वजन-असर वाली सतह पर लगातार उपास्थि क्षति उत्पन्न करना है। इस प्रक्रिया का एक लाभ यह है कि घुटने के पीछे क?…
The authors have nothing to disclose.
इस अध्ययन को डीओडी पीयर रिव्यूड मेडिकल रिसर्च प्रोग्राम – यूएस आर्मी मेडिकल रिसर्च एक्विजिशन एक्टिविटी से इन्वेस्टिगेटर-इनिशिएटेड रिसर्च अवार्ड डब्ल्यू 81एक्सडब्ल्यूएच-20-1-0304, एनआईएच एनआईएएमएस R01AR076477 और एनआईएच (AR065971) से एक व्यापक मस्कुलोस्केलेटल टी 32 प्रशिक्षण कार्यक्रम और एनआईएच एनआईएएमएस ग्रांट आर 01 AR069657 द्वारा समर्थित किया गया था। लेखक इस परियोजना के लिए मशीनिंग और निर्माण में अपनी विशेषज्ञता प्रदान करने के लिए केविन कैर को धन्यवाद देना चाहते हैं, और ड्रू ब्राउन और इंडियाना सेंटर फॉर मस्कुलोस्केलेटल हेल्थ बोन हिस्टोलॉजी कोर हिस्टोलॉजी के साथ सहायता के लिए।
Flat head screw | McMaster-Carr | 92210A194 | Stainless steel hex drive flat head screw, 8-32, 1/2" |
#15 scalpel blades | McKesson | 1029066 | Scalpel McKesson No. 15 Stainless Steel / Plastic Classic Grip Handle Sterile Disposable |
1/2”-20 threaded rod | McMaster-Carr | 99065A120 | 1/2”-20 threaded rod |
10 mL syringe | McKesson | 1031801 | For irrigation; General Purpose Syringe McKesson 10 mL Blister Pack Luer Lock Tip Without Safety |
3 mL syringe | McKesson | 1031804 | For lidocaine/bupiviacaine injection; General Purpose Syringe McKesson 3 mL Blister Pack Luer Lock Tip Without Safety. |
3-0 polysorb | Ethicon | J332H | 3-0 Vircryl, CT-2, 1/2 circle, 26 mm, tapered |
4-0 monosorb | Ethicon | Z397H | 4-0 PDS 2, FS-2, 3/8 circle, 19mm, cutting edge |
5-0 polysorb | Med Vet International | NC9335902 | Med Vet International 5-0 ETHICON COATED VICRYL C-3 |
Accelerometer | Kistler | 8743A5 | Accelerometer |
Adson-Browns Forceps | World precision tools | 500177 | Adson-Brown Forceps, 12 cm, Straight, TC Jaws, 7 x 7 Teeth |
Alfaxalone | Jurox | 49480-002-01 | Alfaxan Multidose by Jurox : 10 mg/mL |
Buprenorphine | Par Pharmaceuticals | 42023-0179-05 | Buprenorphine HCL injection: 0.3 mg/mL |
Butorphanol | Zoetis | 54771-2033 | Butorphanol tartrate 10mg/ml by Zoetis |
Chlorhexidine Hand Scrub | BD | 371073 | BD E-Z Scrub 107 Surgical Scrub Brush/Sponge, 4% CHG, Red |
Collet | STRYKER | 14023 | Stryker 4100-62 wire Collet 0.28-0.71'' |
Cordless Driver handpiece | STRYKER | OR-S4300 | Stryker 4300 CD3 Cordless Driver 3 handpiece |
Cricket Retractors | Novosurgical | G3510 21 | 2x Heiss (Holzheimer) Cross Action Retractor |
Dissector Scissors | Jorvet labs | J0662 | Aesculap AG, Metzenbaum, Scissors, Straight 5 3/4″ |
Elizabethian Collar | ElizaSoft | 62054 | ElizaSoft Elizabethan Recovery Collar |
Enrofloxacin | Custom Meds | Enrofloxacin compounded by Custom Meds | |
Eye Ointment | Pivetal | 46066-753-55 | Pivetal Articifical Tears- recently recalled |
Face-mount shaft collar | McMaster-Carr | 5631T11 | Face-mount shaft collar |
Fast green | Millipore Sigma | F7258 | Fast green |
Freer | Jorvet labs | J0226Q | Freer elevator |
Head screw -1 | McMaster-Carr | 91251A197 | Black-oxide alloy steel socket head screw, 8-32, 3/4" |
Head screw -2 | McMaster-Carr | 92196A194 | Stainless steel socket head screw, 8-32, 1/2" |
Head screw -3 | McMaster-Carr | 92196A146 | Stainless steel socket head screw, 8-32, 1/2" |
Head screw -4 | McMaster-Carr | 92196A151 | Stainless steel socket head screw, 6-32, 3/4" |
Hematoxylin Solution, Gill No. 1 | Millipore Sigma | GHS132-1L | Hematoxylin Solution, Gill No. 1 |
Hex nut | McMaster-Carr | 91841A007 | Stainless steel hex nut, 6-32 |
Hold-down toggle clamp | McMaster-Carr | 5126A71 | Hold-down toggle clamp |
Impact device | n/a | n/a | custom made |
Impact platform | n/a | n/a | custom made |
K-wires | Jorvet Labs | J0250A | JorVet Intramedullary Steinman Pins, Trocar-Trocar 1/16" x 7" |
Lab View | National Instruments | n/a | n/a |
Load cell | Kistler | 9712B5000 | Load cell |
MATLAB | The MathWorks Inc. | n/a | n/a |
Microscope | Leica | DMi-8 | Leica DMi8 microscope with LAS-X software |
Midazolam | Almaject | 72611-749-10 | Midazolam Hydrochloride injection: 5mg/ml by Almaject |
milling machine depth stops | McMaster-Carr | 2949A71 | Clamp-on milling machine depth stops |
Mobile C-arm | Philips | 718095 | BV Pulsera, Mobile C-arm |
Mounted linear ball bearing | McMaster-Carr | 9338T7 | Mounted linear ball bearing |
Needle Driver | A2Z Scilab | A2ZTCIN39 | TC Webster Needle Holder Smooth Jaws 5", Premium |
Pentobarbital | Vortech | 0298-9373-68 | Pentobarbital 390 mg/mL by Vortech |
Safranin O | Millipore Sigma | HT90432 | Safranin O |
Small Battery pack | STRYKER | NS014036 | 6212 Small Battery pack- 9.6 V |
Steel rod, 2’ | McMaster-Carr | 89535K25 | Steel rod, 2’ |
Sterile Saline | ICU Medical | 6139-22 | AquaLite Solution Pour Bottles, 250 mL |
Stryker 6110-120 System 6 Battery Charger | STRYKER | OR-S6110-120 | |
Surgical gloves | McKesson | 1044729 | Surgical Glove McKesson Perry Size 6.5 Sterile Pair Latex Extended Cuff Length Smooth Brown Not Chemo Approved |
Surgical gown | McKesson | 1104452 | Non-Reinforced Surgical Gown with Towel McKesson Large Blue Sterile AAMI Level 3 Disposable |
Suture scissors | Jorvet Labs | J0910SA | Super Cut Scissors, Mayo, Straight, 5 1/2″ |
TUNEL staining kit | ABP Bioscience | A049 | TUNEL Chromogenic Apoptosis Detection Kit |
Weitlaner Retractors | Fine Science Tools | 17012-11 | 2x Weitlaner-Locktite Retractors |