Голеностопно-подтаранный сустав (ASCJ) является ядром стопы и играет ключевую роль в контроле равновесия в повседневной деятельности. Спортивные травмы часто приводят к нестабильности в этом суставе. В данной работе мы описываем мышиную модель нестабильности ASCJ, вызванной транссекцией связок.
Растяжение связок голеностопного сустава является, пожалуй, наиболее распространенной спортивной травмой в повседневной жизни, часто приводящей к нестабильности голеностопно-подтаранного сустава (ASCJ) и в конечном итоге может привести к посттравматическому остеоартриту (PTOA) в долгосрочной перспективе. Однако из-за сложности механизма травмы и клинических проявлений, таких как экхимоз, гематома или болезненность в боковой части стопы, не существует клинического консенсуса по диагностике и лечению нестабильности ASCJ. Поскольку костно-мышечная структура костей и связок задней стопы мыши сопоставима с таковой у человека, животная модель нестабильности ASCJ у мышей была установлена путем рассечения связок вокруг ASCJ. Модель была хорошо валидирована с помощью серии поведенческих тестов и гистологических анализов, включая тест с балансиром, анализ отпечатка ноги (оценка уровня физической нагрузки и способности к равновесию у мышей), оценку тепловой ноцицепции (оценка сенсорной функции стопы у мышей), микрокомпьютерную томографию (КТ) и окрашивание срезов суставного хряща (оценка повреждения и дегенерации суставного хряща у мышей). Успешное создание мышиной модели нестабильности ASCJ предоставит ценный справочник для клинических исследований механизма травмы и приведет к лучшим вариантам лечения растяжения связок голеностопного сустава.
Растяжение связок голеностопного сустава является одной из самых распространенных спортивных травм во всем мире. По оценкам, 10 000 человек ежедневно получают травмы в Соединенных Штатах1, из которых 15-45% приходится на травмы, связанные со спортом. Медицинские расходы, связанные с лечением растяжений связок голеностопного сустава в Соединенных Штатах, составляют 4,2 миллиарда долларов в год. Хроническая нестабильность стопы является распространенной проблемой после растяжения связок голеностопного сустава и возникает примерно в 74% случаев растяжения связок голеностопногосустава6, включая нестабильность голеностопного сустава или подтаранного сустава. Однако из-за схожих клинических симптомов и признаков медицинскому персоналу в клинике сложно определить, сопровождается ли хроническая нестабильность голеностопного сустава хронической нестабильностью подтаранного сустава, и, как следствие, хроническую подтаранную нестабильность можно легко пропустить. Таким образом, истинная частота хронической нестабильности голеностопно-подтаранного сустава (ASCJ) (специфический тип хронической нестабильности стопы, который включает в себя как хроническую нестабильность голеностопного сустава, так и хроническую подтаранную нестабильность) может быть выше, чем сообщалось 7,8,9. При отсутствии лечения хроническая нестабильность голеностопно-подтаранного сустава может привести к повторным растяжениям связок голеностопного сустава, что приводит к порочный круг растяжений связок голеностопного сустава и хронической нестабильности голеностопно-подтаранного комплекса. Длительная хроническая нестабильность голеностопно-подтаранного комплекса может привести к дегенерации АСКЖ и посттравматическому остеоартрозу, который в тяжелых случаях может поражать соседние суставы10. Для этих заболеваний в настоящее время клиническое лечение в основном консервативно, в дополнение к хирургическим методам лечения, таким как восстановление связок и реконструкция связок11,12.
ASCJ является основной структурой стопы и поддерживает равновесие тела во время движения13. Проведено обширное исследование строения голеностопного сустава и подтаранного сустава по отдельности14,15,16,17. Тем не менее, исследования всего голеностопно-подтаранного сустава проводятся редко. Около четверти случаев травмы голеностопного сустава связаны с повреждением подтаранного сустава18. Из-за сложного механизма повреждения нестабильности ASCJ не существует единого мнения по поводу диагностики и лечения этого заболевания в клинических условиях. Учитывая современную ситуацию с травмами голеностопного сустава в клинике, необходим более научный метод изучения голеностопного и подтаранного суставов в целом, тем самым обеспечивая новое понимание для изучения заболеваний стопы.
Поскольку анатомическое строение задней стопы мыши на уровне опорно-двигательного аппарата сопоставимо с таковым у стопы человека 19, в нескольких исследованиях уже были реализованы мышиные модели для исследования стопы/голеностопного сустава10,19. Chang et al.19 успешно разработали три различные мышиные модели остеоартрита голеностопного сустава. Вдохновленные успешным установлением нестабильности голеностопного сустава в мышиной модели, мы создали мышиную модель нестабильности голеностопно-подтаранного комплекса, предположив, что рассечение частичных связок в задней части стопы мыши приведет к механической нестабильности ASCJ, что приведет к посттравматическому остеоартриту (PTOA) ASCJ. Животная модель нестабильности ASCJ может быть использована для лечения как нестабильности голеностопного, так и подтаранной нестабильности, что больше соответствует фактической клинической ситуации, чем используемая в настоящее время простая модель нестабильности голеностопного сустава 7,8,9,19. Для проверки этой гипотезы были разработаны две мышиные модели нестабильности ASCJ, индуцированной транссекцией связок. Результаты сенсомоторной функции — тест на равновесие, анализ отпечатков ног и оценка термической ноцицепции — были использованы для оценки осуществимости модели, а микрокомпьютерная томография (КТ) и гистологическое окрашивание были использованы для оценки повреждения и дегенерации суставного хряща мыши. Успешное создание мышиной модели нестабильности ASCJ не только обеспечивает новое понимание для изучения заболеваний стопы, но и предоставляет ценный справочник для клинических исследований механизмов, связанных с травмой, предоставляет лучшие варианты лечения растяжений связок голеностопного сустава и полезен для дальнейших исследований этого заболевания.
В этом исследовании две мышиные модели нестабильности ASCJ были успешно построены путем разрезания CL + ATFL или CL + DL. Время, необходимое мышам для прохождения через балку, значительно увеличивалось через 8 недель и 12 недель после операции, что аналогично результатам, полученным командой Хаб…
The authors have nothing to disclose.
Это исследование было поддержано стипендиальной программой правительства провинции Цзянсу и Приоритетной академической программой развития высших учебных заведений провинции Цзянсу (PAPD).
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. |