Una técnica de fijación interna miniinvasiva para el estudio de la contractura de flexión de rodilla inducida por inmovilización en ratas

Summary

Aquí, presentamos un protocolo para describir una técnica mínimamente invasiva para la inmovilización articular de rodilla en un modelo de rata. Este protocolo reproducible, basado en el modus de separación músculo-brecha y la habilidad de mini-incisión, es adecuado para estudiar el mecanismo molecular subyacente de la contractura articular adquirida.

Abstract

La contractura articular, resultante de una inmovilización articular prolongada, es una complicación común en la ortopedia. Actualmente, la utilización de una fijación interna para restringir la movilidad de las articulaciones de la rodilla es un modelo ampliamente aceptado para generar contractura experimental. Sin embargo, la aplicación de implantación inevitablemente causará trauma quirúrgico a los animales. Con el objetivo de desarrollar un enfoque menos invasivo, combinamos un modus de separación músculo-brecha con una habilidad de mini-incisión previamente reportada durante el procedimiento quirúrgico: Se hicieron dos mini incisiones cutáneas en el muslo lateral y la pierna, seguidas de la realización de la brecha muscular separación para exponer la superficie ósea. La articulación de la rodilla de la rata fue inmovilizada gradualmente por una fijación interna preconstruida a aproximadamente 135o flexión de la rodilla sin interferir en los nervios esenciales o los vasos sanguíneos. Como era de esperar, esta sencilla técnica permite una rápida rehabilitación postoperatoria en animales. La posición correcta de la fijación interna se confirmó mediante un análisis de rayos X o micro-CT. El rango de movimiento se restringió significativamente en la articulación inmovilizada de la rodilla que la observada en la articulación contralateral de la rodilla que demuestra la eficacia de este modelo. Además, el análisis histológico reveló el desarrollo de la deposición fibrosa y la adhesión en la cápsula de la articulación posterior-superior de la rodilla con el tiempo. Por lo tanto, este modelo mini-invasivo puede ser adecuado para imitar el desarrollo de contractura inmovilizada de la articulación de la rodilla.

Introduction

Las contracturas articulares se definen como una restricción en el rango pasivo de movimiento (ROM) de una articulación diarthrodial^1,2. Las terapias actuales destinadas a prevenir y tratar la contractura articular han alcanzado cierto éxito^3,4. Sin embargo, el mecanismo molecular subyacente de la contractura articular adquirida sigue siendo en gran medida desconocido⁵. La etiología de las contracturas articulares en diferentes comunidades sociales es muy diversa e incluyefactores genéticos, estados postraumáticos, enfermedades crónicas e inmovilidad prolongada 6. Es ampliamente aceptado que la inmovilidad es un problema crítico en el desarrollo de la contractura conjunta adquirida⁷. Las personas que sufren de una contractura articular importante pueden resultar en última instancia en discapacidad física⁸. Por lo tanto, un modelo animal estable y reproducible es necesario para investigar los posibles mecanismos fisiopatológicos de la contractura articular adquirida.

Los modelos de contractura de la articulación de rodilla inducidos por inmovilización actualse se logran principalmente mediante la utilización de moldes de yeso no invasivos, fijaciones externas y fijaciones internas. Watanabe et al. informaron de la posibilidad de utilizar inmovilización de yeso fundido en las articulaciones de la rodilla de rata⁹. Al usar una chaqueta especial, un lado de la articulación de la extremidad inferior de la rata es inmovilizado por un yeso. La articulación de la rodilla de rata puede permanecer completamente flexionada sin ningún trauma quirúrgico^10,11. Sin embargo, tanto los movimientos articulares de cadera como de tobillo también se ven afectados por esta forma de inmovilización, que puede aumentar el grado de atrofia muscular en cuádriceps femoris o gastrocnemius^12. Además, el edema y la congestión de las extremidades posteriores deben evitarse reemplazando el yeso en los puntos de tiempo establecidos, lo que puede afectar a la continuidad de la inmovilidad. Otro método aceptado para el establecimiento de un modelo de contractura articular de rodilla es el uso de fijación quirúrgica externa. Nagai y otros combinaron alambre Kirschner y alambre de acero en un fijador externo, que inmovilizó la articulación de la rodilla a aproximadamente 140o de flexión^13. En este método, se utiliza una resina para cubrir la superficie para evitar arañazos en la piel. Aunque la inmovilización de fijación externa es robusta y confiable^14,15, percutáneo Kirschner pistas de alambre puede aumentar el riesgo de infección¹⁶. En nuestra propia experiencia, el uso de la técnica de fijación externa puede reducir la actividad diaria de las ratas debido a un aumento en el comportamiento de lamer condicionado.

Alternativamente, Trudel et al. describieron un modelo bien aceptado de contractura articular en la articulación de la rodilla de rata basado en una fijación interna quirúrgica¹⁷ (este método fue modificado del utilizado por Evans y sus colegas^18). En particular, este método destaca la importancia de utilizar una técnica de mini-incisión para minimizar las heridas quirúrgicas. El desarrollo eficiente de la contractura conjunta ha sido demostrado en este modelo^19. Sin embargo, el protocolo sobre cómo realizar una disección mínima para exponer la superficie ósea todavía no está claro²⁰. Además, la posición precisa donde el tornillo está perforando no se entiende completamente. La implantación de la fijación interna a través de una vía subcutánea o submuscular sigue siendo controvertida²¹. Para resolver estos problemas, hemos modificado este método mediante la inclusión de un modus de separación músculo-brecha adecuado, que permite una exposición mini-invasiva de la superficie ósea y la colocación de la implantación a través de un canal submuscular. Este protocolo condujo a una rápida rehabilitación postoperatoria en ratas después de la cirugía. Los animales desarrollaron un rango limitado de movimiento articular después de la inmovilización articular, que fue consistente con los cambios morfológicos de adhesión capsular obtenidos del análisis histológico. También describimos una posible ubicación exacta de los tornillos perforados como se confirma mediante el análisis de rayos X o el análisis de micro-CT. Por lo tanto, este estudio tenía como objetivo describir en detalle una técnica mínima-invasiva en un modelo de contractura articular de rodilla que fue establecida por un modus de separación músculo-brecha combinado con un método de mini-incisión. Creemos que las técnicas mínimamente invasivas pueden reducir el trauma animal e imitar eficazmente el proceso patológico de la contractura de flexión articular.

Protocol

Todos los procedimientos se llevaron a cabo de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio y fueron aprobados por el Tercer Hospital Afiliado del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Universidad Sun Yat-sen (número de permiso: 02-165-01). Todos los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las directrices de ARRIVE. 1. Preparación preoperatoria NOTA: La Figura 1 muestra el dise?…

Representative Results

Observamos que las ratas recibidas cirugía mínimamente invasiva pueden volver a la dieta regular sólo un día postoperatorio. En particular, la incisión quirúrgica ha cicatrizado sin exudado (Figura5a). La hinchazón del tobillo y las articulaciones metacarpofalángicas en la extremidad posterior operativa ha desaparecido casi por completo dos días después de la operación (Figura5b)en comparación con el lado contralatera…

Discussion

Este estudio tenía como objetivo dilucidar un método de inmovilización de la articulación de rodilla paso a paso utilizando una técnica mini-invasiva que permite una rápida rehabilitación postoperatoria en animales después de la cirugía. Convencionalmente, se cree que el enfoque de separación músculo-brecha es una técnica mínimamente invasiva en la cirugía ortopédica. Como era de esperar, encontramos que las ratas pueden volver a una dieta normal y actividades sólo un día postoperatorio, que fue consiste…

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