ラットの固定化誘発膝屈曲収縮を研究するための小型侵襲的内部固定技術

Summary

ここでは、ラットモデルにおける膝関節固定化のための最小限に侵襲的な技術を説明するプロトコルを提示する。この再現可能なプロトコルは、筋肉ギャップ分離様式およびミニ切開スキルに基づいて、獲得された関節収縮の基礎となる分子機構の研究に適している。

Abstract

関節収縮は、長期の関節固定化に起因し、整形外科における一般的な合併症である。現在、膝関節の可動性を制限する内部固定を利用することは、実験的な拘縮を生成するために広く受け入れられているモデルである。しかし、移植アプリケーションは必然的に動物に外科的外傷を引き起こす。より侵襲性の低いアプローチを開発することを目指して、我々は、外科的処置の間に以前に報告されたミニ切開のスキルと筋肉ギャップ分離のモダスを組み合わせた:2つのミニ皮膚切開は、横腿と脚に行われ、続いて筋肉ギャップを行った骨表面を露出させる分離。ラット膝関節は、本質的な神経や血管を妨害することなく、約135°膝屈曲で事前に構築された内部固定によって徐々に固定化された。予想通り、この簡単な技術は動物の急速な術後のリハビリテーションを可能にする。内部固定の正しい位置はX線かマイクロCTスキャン分析によって確認された。運動の範囲は、このモデルの有効性を実証する反対膝関節で観察されるものよりも固定化された膝関節で有意に制限された。また、組織学的分析は、時間の経過とともに後部優れた膝関節カプセルにおける線維性沈着および付着の発達を明らかにした。したがって、この小型侵襲的モデルは、固定化された膝関節収縮の発達を模倣するのに適してもよい。

Introduction

関節収縮は、直径関節1、2のパッシブ範囲の運動(ROM)の制限として定義される。関節収縮を予防し、治療することを目指す現在の治療法は、いくつかの成功を達成しています^3,4.しかし、獲得した関節拘縮の基礎となる分子機構は、ほとんど不明5.異なる社会共同体における関節収縮の病因は非常に多様であり、遺伝的要因、外傷後状態、慢性疾患、および長期の不動6を含む。取得した共同契約7の開発において、不動性が重要な問題であると広く受け入れられている。主要な関節収縮に苦しむ人々は、最終的に身体障害8をもたらす可能性があります。したがって、獲得した関節拘縮の潜在的な病態生理学的メカニズムを調べるための安定で再現可能な動物モデルが必要である。

現在造られた固定化誘発膝関節収縮モデルは非侵襲的な石膏鋳造物、外的な固定および内部固定を利用することによって主に達成される。渡辺らは、ラット膝関節に石膏キャスト固定化の可能性を報告^した9.特別なジャケットを着用することにより、ラットの下肢関節の片側が鋳造物によって固定される。ラット膝関節は、外科的外傷10、11なしで完全に屈曲したままにしておくことができます。しかし、股関節と足首の関節の動きもこの形態の固定化の影響を受け、四頭筋大腿骨または胃炎12における筋萎縮の程度を増加させる可能性がある。さらに、後肢の上血腫および輻輳は、不動の連続性に影響を与える可能性のある設定された時点でキャストを置き換えることによって避けなければならない。膝関節拘縮モデルの確立のためのもう一つの受け入れられた方法は、外部外科的固定を使用しています。Nagaiらはキルシュナーワイヤーとスチールワイヤーを外部固定器に組み合わせ、膝関節を約140°の屈^曲13に固定した。この方法では、樹脂を使用して表面を覆い、皮膚の傷を防ぎます。外部固定固定固定は堅牢で信頼性が高い14、15、経皮的キルシュナーワイヤピントラックは感染のリスクを高める可能性^{があります16.}私たち自身の経験では、外部固定技術を使用すると、条件付きなめる行動の増加に起因するラットの毎日の活動を減少させる可能性があります。

あるいは、Trudel et al.は、外科的内部^固定17に基づくラット膝関節における関節収縮のよく受け入れられたモデルを説明した(この方法は、Evansおよび^同僚18によって使用されるものから改変された)。特に、この方法は、外科的創傷を最小限に抑えるためにミニ切開技術を利用することの重要性を強調する。共同拘縮の効率的な開発は、この^モデル19で証明されています。しかし、骨表面を露出させる最小限の解剖を行う方法に関するプロトコルは、依然として不明^である20.また、ネジが掘削される正確な位置は十分に理解されていません。皮下または筋肉下の方法を介した内部固定の移植は、依然として論争の的^である21.これらの問題を解決するために、骨表面の小侵襲的な露出と筋肉チャネルを介した移植の配置を可能にする適切な筋肉ギャップ分離モダスを含めることによって、この方法を修正しました。このプロトコルは、手術後のラットの迅速な術後リハビリテーションにつながった。動物は、関節固定後の運動の限られた関節範囲を開発しました, これは、組織学的分析から得られたカプセル接着の形態的変化と一致しました.また、X線解析またはマイクロCT解析で確認した掘削ねじの正確な位置についても説明します。そこで本研究は、筋ギャップ分離法とミニ切開法を組み合わせた筋ギャップ分離法によって確立された膝関節収縮モデルにおける最小限侵襲的手法を詳細に説明することを目的とした。我々は、最小限に侵略的な技術は、動物の外傷を減らし、関節屈曲収縮の病理学的プロセスを効果的に模倣することができると信じています。

Protocol

すべての手順は、実験動物のケアと使用のためのガイドに従って行われ、サンヤットセン大学の第三付属病院によって承認されました (許可番号: 02-165-01).すべての動物実験はARRIVEガイドラインに従って行われた。 1. 術前の準備 注:図1は、外科的処置の設計を示す。 約135°の屈曲でプラスチック板および2つの金属ねじに?…

Representative Results

我々は、最小限に侵襲的な手術を受けたラットが術後わずか1日で通常の食事に戻ることができることを観察した。特に、外科的切開は、外気を持たずに瘢痕化している(図5a)。術後部肢における足首およびメタカルポパランゲアル関節の腫れは、術後2日目にほぼ完全に消失している(図5b)。初期感染の…

Discussion

本研究は、手術後の動物の迅速な術後リハビリテーションを可能にする小型侵襲的手法を用いて、段階的な膝関節固定化法の解明を目指した。従来、筋ギャップ分離アプローチは整形外科において最小限に侵襲的な技術であると考えられている。予想通り、ラットは手術後1日で通常の食事と活動に戻ることができることがわかった。さらに、手術後に動脈や神経損傷は起こらず、筋ギャップ…

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