Un modello murino di instabilità articolare del complesso caviglia-sottoastragalico
Summary
L’articolazione complessa caviglia-sottoastragalica (ASCJ) è il nucleo del piede e svolge un ruolo chiave nel controllo dell’equilibrio nelle attività quotidiane. Gli infortuni sportivi spesso portano all’instabilità di questa articolazione. Qui, descriviamo un modello murino di instabilità indotta dalla transezione legamentosa dell’ASCJ.
Abstract
Le distorsioni della caviglia sono forse gli infortuni sportivi più comuni nella vita quotidiana, spesso con conseguente instabilità dell’articolazione del complesso caviglia-sottoastragalico (ASCJ) e possono eventualmente portare all’artrosi post-traumatica (PTOA) a lungo termine. Tuttavia, a causa della complessità del meccanismo della lesione e delle manifestazioni cliniche, come ecchimosi, ematoma o dolorabilità nel piede laterale, non esiste un consenso clinico sulla diagnosi e sul trattamento dell’instabilità dell’ASCJ. Poiché la struttura muscolo-scheletrica delle ossa e dei legamenti del retropiede del topo è paragonabile a quella degli esseri umani, un modello animale di instabilità dell’ASCJ nei topi è stato stabilito dalla transezione dei legamenti attorno all’ASCJ. Il modello è stato ben convalidato attraverso una serie di test comportamentali e analisi istologiche, tra cui un test del fascio di equilibrio, un’analisi dell’impronta (una valutazione del livello di esercizio e della capacità di equilibrio nei topi), una valutazione della nocicezione termica (una valutazione della funzione sensoriale del piede nei topi), una scansione con tomografia microcomputerizzata (TC) e la colorazione della sezione della cartilagine articolare (una valutazione del danno e della degenerazione della cartilagine articolare nei topi). Il successo della creazione di un modello murino di instabilità ASCJ fornirà un prezioso riferimento per la ricerca clinica sul meccanismo della lesione e si tradurrà in migliori opzioni di trattamento per la distorsione della caviglia.
Introduction
Le distorsioni della caviglia sono uno degli infortuni sportivi più comuni in tutto il mondo. Si stima che 10.000 persone si infortunano ogni giorno negli Stati Uniti1, di cui gli infortuni legati allo sport rappresentano il 15%-45%2. I costi medici associati al trattamento delle distorsioni della caviglia negli Stati Uniti ammontano a 4,2 miliardi di dollari all’anno 3,4,5. L’instabilità cronica del piede è un problema comune dopo le distorsioni della caviglia e si verifica in circa il 74% delle distorsioni della caviglia6, compresa l’instabilità della caviglia o sottoastragalica. Tuttavia, a causa dei sintomi e dei segni clinici simili, è difficile per il personale medico distinguere se l’instabilità cronica della caviglia è accompagnata anche da un’instabilità cronica dell’articolazione sottoastragalica in clinica e, di conseguenza, l’instabilità cronica del sottoastragalo può essere facilmente ignorata. Pertanto, la vera incidenza dell’instabilità cronica dell’articolazione complessa caviglia-sottoastragalica (ASCJ) (un tipo specifico di instabilità cronica del piede che include sia l’instabilità cronica della caviglia che l’instabilità cronica sottoastragalica) può essere superiore a quella riportata 7,8,9. Se non trattata, l’instabilità cronica dell’articolazione del complesso caviglia-sottoastragalico può causare ripetute distorsioni della caviglia, portando a un circolo vizioso di distorsioni della caviglia e instabilità cronica del complesso caviglia-sottoastragalico. L’instabilità cronica a lungo termine del complesso caviglia-sottoastragalico può portare alla degenerazione dell’ASCJ e all’artrosi post-traumatica, che può interessare le articolazioni adiacenti nei casi più gravi10. Per queste malattie, l’attuale trattamento clinico è principalmente conservativo, oltre ai metodi di trattamento chirurgico come la riparazione dei legamenti e la ricostruzione dei legamenti11,12.
L’ASCJ è la struttura centrale del piede e mantiene l’equilibrio del corpo durante il movimento13. Sono state condotte ricerche approfondite sulla struttura dell’articolazione della caviglia e dell’articolazione sottoastragalica separatamente14,15,16,17. Tuttavia, la ricerca sull’intera articolazione caviglia-sottoastragalica è rara. Circa un quarto dei casi di lesione alla caviglia è associato a lesione dell’articolazione sottoastragalica18. A causa del complesso meccanismo di lesione dell’instabilità dell’ASCJ, non c’è consenso sulla diagnosi e sul trattamento in ambito clinico. Considerando l’attuale situazione delle lesioni alla caviglia in clinica, è necessario un metodo più scientifico per studiare la caviglia e l’articolazione sottoastragalica nel suo complesso, fornendo così una nuova comprensione per lo studio delle malattie del piede.
Poiché la struttura anatomica del retropiede del topo a livello muscolo-scheletrico è paragonabile a quella del piede umano 19, in diversi studi sono già stati implementati modelli murini per la ricerca piede/caviglia10,19. Chang et al.19 hanno sviluppato con successo tre diversi modelli murini di osteoartrosi della caviglia. Ispirati dall’instaurazione dell’instabilità della caviglia nel modello murino, abbiamo stabilito un modello murino per l’instabilità del complesso caviglia-sottoastragalico, ipotizzando che la transezione dei legamenti parziali nel retropiede del topo avrebbe provocato un’instabilità meccanica dell’ASCJ, che avrebbe portato all’osteoartrite post-traumatica (PTOA) dell’ASCJ. Il modello animale di instabilità ASCJ potrebbe essere utilizzato per il trattamento sia dell’instabilità della caviglia che dell’instabilità sottoastragalica, che è più in linea con la situazione clinica reale rispetto al modello di instabilità della caviglia semplice 7,8,9,19 attualmente utilizzato. Per testare questa ipotesi, sono stati progettati due modelli murini di instabilità indotta da transezione legamentosa dell’ASCJ. I risultati per la funzione senso-motoria – il test del fascio di equilibrio, l’analisi dell’impronta e la valutazione della nocicezione termica – sono stati utilizzati per valutare la fattibilità del modello, mentre la micro-tomografia computerizzata (TC) e la colorazione istologica sono state utilizzate per valutare il danno e la degenerazione della cartilagine articolare del topo. Il successo della creazione di un modello murino di instabilità ASCJ non solo fornisce una nuova comprensione per lo studio delle malattie del piede, ma fornisce anche un prezioso riferimento per la ricerca clinica sui meccanismi correlati alla lesione, fornisce migliori opzioni di trattamento per le distorsioni della caviglia ed è utile per ulteriori studi sulla malattia.
Protocol
Representative Results
Discussion
In questo studio, due modelli murini di instabilità ASCJ sono stati costruiti con successo sezionando CL + ATFL o CL + DL. Il tempo impiegato dai topi per passare attraverso il fascio di equilibrio è aumentato significativamente a 8 settimane e 12 settimane dopo l’intervento chirurgico, il che è simile ai risultati ottenuti dal team Hubbard-Turner tagliando il legamento laterale dell’articolazione della caviglia23,24. Nel test di scorrimento del piede destro, …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo studio è stato sostenuto dal programma di borse di studio del governo provinciale di Jiangsu e dal programma accademico prioritario di sviluppo degli istituti di istruzione superiore di Jiangsu (PAPD).
Materials
| 5-0 Surgical Nylon Suture | Ningbo Medical Needle Co., Ltd. | 191104 | |
| Acidic ethanol differentiation solution (1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20778 | |
| Adhesive slides | Jiangsu Shitai Company | ||
| Ammonia solution (1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20788 | |
| Anhydrous ethanol | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| Aqueous acetic acid (1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20773 | |
| Black cube cassette | Shanghai Yizhe Instrument Co., Ltd. | ||
| Centrifuge tube 15ml | Beijing Soleibo Technology Co., Ltd. | YA0476 | |
| Centrifuge tube 50ml | Beijing Soleibo Technology Co., Ltd. | YA0472 | |
| Cover glass | Jiangsu Shitai Company | ||
| CTAn software | Blue scientific | micro-CT analysis software | |
| Dataview software | AEMC instruments | commercial data analysing software | |
| Disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA-2Na) | Beijing Soleibo Technology Co., Ltd. | E8490 | |
| Electric incubator | Suzhou Huamei Equipment Factory | ||
| Embedding paraffin | Leica, Germany | 39001006 | |
| Eosin staining solution (alcohol soluble, 1%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R30117 | |
| Fast green staining solution | Sigma-Aldrich, USA | F7275 | |
| Gait paper | Baoding Huarong Paper Factory | ||
| GraphPad Prism 8.0 | Graphpad software | online statistical analysis tools | |
| Iodophor cotton balls | Qingdao Hainuo Bioengineering Co., Ltd. | ||
| Leica 818 blade | Leica, Germany | ||
| Micro-CT | Skyscan, Belgium | SkyScan 1176 | |
| Micromanipulation microscope | Suzhou Omet Optoelectronics Co., Ltd. | ||
| Mimics software | Materialise | 3D medical image processing software | |
| Modified Harris Hematoxylin Stain | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R20566 | |
| Mouse anti-mouse type II collagen | American Abcam Company | ||
| NaOH | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| N-butanol | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| Neutral formalin fixative (10%) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | ||
| Neutral resin | Sigma-Aldrich, USA | ||
| Nrecon reconstrcution software | Micro Photonics Inc. | ||
| Oaks hair clipper | Oaks Group Co., Ltd. | ||
| Paraffin Embedding Machine | Leica, Germany | ||
| PH meter | Shanghai Leitz Company | ||
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | American Biosharp | ||
| Physiological saline (for mammals, sterile) | Shanghai Yuanye Biotechnology Co., Ltd. | R22172 | |
| Safranin O-staining solution | Sigma-Aldrich, USA | HT90432 | |
| Saline (0.9%) | Shanghai Baxter Medical Drug Co., Ltd. | 309107 | |
| Shaker | Haimen Qilin Bell Instrument Manufacturing Co., Ltd. | 2008779 | |
| SPSS 23 | IBM | online statistical analysis tools | |
| Tablet machine | Leica, Germany | ||
| Tissue slicer | Leica, Germany | ||
| Ugo Basile | Ugo Basile Biological Research Company | ||
| Upright fluorescence microscope | Zeiss Axiovert, Germany | ||
| U-shaped plastic channel | Shanghai Yizhe Instrument Co., Ltd. | ||
| Veterinary eye ointment | Pfizer | ||
| Xylene | Shanghai Sinopharm Group Chemical Reagent Co., Ltd. | ||
| YLS-10B Wheel Fatigue Tester | Jinan Yiyan Technology Development Co., Ltd. |
Referências
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