A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
ينشئ هذا البروتوكول نموذجا لعيوب الغضروف كاملة السماكة (FTCD) عن طريق حفر ثقوب في أخدود الفخذ للفئران وقياس سلوك الألم اللاحق والتغيرات النسيجية المرضية.
عيوب الغضروف في مفصل الركبة الناجمة عن الصدمة هي إصابة رياضية شائعة في المفصل في العيادة ، وتؤدي هذه العيوب إلى آلام المفاصل ، وضعف الحركة ، وفي النهاية هشاشة العظام في الركبة (kOA). ومع ذلك ، هناك القليل من العلاج الفعال لعيوب الغضروف أو حتى kOA. النماذج الحيوانية مهمة لتطوير الأدوية العلاجية ، لكن النماذج الحالية لعيوب الغضاريف غير مرضية. أنشأ هذا العمل نموذجا لعيوب الغضروف كاملة السماكة (FTCD) عن طريق حفر ثقوب في أخدود الفخذ للفئران ، وتم استخدام سلوك الألم اللاحق والتغيرات النسيجية المرضية كتجارب قراءة. بعد الجراحة ، تم تخفيض عتبة الانسحاب الميكانيكي ، وفقدت الخلايا الغضروفية في الموقع المصاب ، وزاد تعبير مصفوفة ميتالوبروتيناز MMP13 ، وانخفض تعبير الكولاجين من النوع الثاني ، بما يتفق مع التغيرات المرضية التي لوحظت في عيوب الغضروف البشري. هذه المنهجية سهلة وبسيطة في الأداء وتمكن من المراقبة الإجمالية فور الإصابة. علاوة على ذلك ، يمكن لهذا النموذج أن يحاكي بنجاح عيوب الغضروف السريرية ، وبالتالي توفير منصة لدراسة العملية المرضية لعيوب الغضروف وتطوير الأدوية العلاجية المقابلة.
الغضروف المفصلي هو نسيج شديد التمايز وكثيف يتكون من الخلايا الغضروفيةوالمصفوفة خارج الخلية 1. الطبقة السطحية للغضروف المفصلي هي شكل من أشكال الغضروف الزجاجي ، الذي يتميز بسطح أملس ، واحتكاك منخفض ، وقوة ومرونة جيدة ، وتحمل ممتاز للإجهاد الميكانيكي2. تتكون المصفوفة خارج الخلية من الكولاجين البروتيني والماء ، والكولاجين من النوع الثاني هو المكون الهيكلي الرئيسي للكولاجين ، حيث يمثل حوالي 90٪ من إجمالي الكولاجين3. نظرا لعدم وجود أوعية دموية أو أعصاب في أنسجة الغضاريف ، فإنه يفتقر إلى القدرة على الإصلاح الذاتي بعد الإصابة4. لذلك ، كانت عيوب الغضروف الناجمة عن الصدمة دائما مرضا مشتركا مستعصيا في العيادات. بالإضافة إلى ذلك ، يميل هذا المرض المشترك إلى إصابة الشباب ، ومعدل الإصابة العالمي آخذ في الارتفاع 5,6. مفصل الركبة هو الموقع الأكثر شيوعا لعيوب الغضروف ، والعيوب هنا مصحوبة بألم المفاصل ، وضعف المفاصل ، وتنكس الغضروف المفصلي ، مما يؤدي في النهاية إلى هشاشة العظام في الركبة (kOA) 7. عيوب الغضروف في مفصل الركبة تجلب أعباء اقتصادية وفسيولوجية للمرضى وتؤثر بشكل خطير على نوعية حياة المرضى8. يشكل هذا المرض تحديا سريريا كبيرا وعاجلا مع عدم وجود حلول وشيكة. حاليا ، الجراحة هي الدعامة الأساسية لعلاج عيوب الغضروف ، لكن نتائجها على المدى الطويل لا تزال غير مرضية9.
تؤدي عيوب الغضروف السريرية في النهاية إلى kOA ، وبالتالي ، تستخدم النماذج الحيوانية kOA بشكل شائع للدراسة المرضية لعيوب الغضروف وتطوير الأدوية. يعد إنشاء نماذج حيوانية أمرا مهما لفهم العملية الفيزيولوجية المرضية لإصلاح عيوب الغضروف ، والتي يمكن استخدامها لمراقبة تجديد الغضروف والتغيير بين الغضروف الليفي والغضروف الزجاجي10. ومع ذلك ، فإن النماذج الحيوانية الشائعة الاستخدام kOA ، مثل النماذج الجراحية لقطع الرباط الصليبي الأمامي (ACLT) ، وزعزعة استقرار الغضروف المفصلي الإنسي (DMM) ، واستئصال المبيض (OVX) ، و Hulth ، عادة ما تحتاج إلى نمذجة طويلة الأجل وتسمح فقط بالتقييمات المرضية والألم ، مما يشكل قيودا على كفاءة تطوير الأدوية11. إلى جانب النماذج الجراحية ، تؤدي النماذج الكيميائية ، مثل أحادي يودوأسيتات (MIA) وحقن غراء ، أيضا إلى عيوب في الغضروف ، ولكن لا يمكن إدارة درجة العيب بشكل جيد ، والظروف بعيدة عن الواقع السريري11. الاصطدام هو نهج آخر لنمذجة عيوب الغضروف في الحيوانات الكبيرة ، ولكن هذه الطريقة تعتمد على استخدام أدوات محددة ونادرا ما يتم تطبيقها12.
باختصار ، نماذج kOA الحالية ليست مثالية لدراسة التسبب في عيوب الغضروف أو تطوير أدوية جديدة ، وهناك حاجة إلى نموذج محدد وموحد لعيوب الغضروف. أنشأت هذه الدراسة نموذجا لعيوب الغضروف كاملة السماكة (FTCD) عن طريق حفر ثقوب في أخدود الفخذ في الفئران. تم إجراء الملاحظة الإجمالية واختبارات سلوك الألم والتحليل النسيجي المرضي لتقييم النموذج. على عكس النماذج الحيوانية الأخرى من kOA ، فإن هذا النموذج له تأثير ضئيل على الحالة العامة للفئران. يمكن الوصول إلى نهج النمذجة هذا ، ويمكن إدارته بشكل جيد ، ويدعم فهم التقدم من عيوب الغضروف إلى kOA وتطوير علاجات فعالة. يمكن أيضا استخدام هذا النموذج لاختبار العلاجات التي تمنع kOA عن طريق شفاء العيوب في المفاصل قبل التهاب المفاصل.
تمت الموافقة على التجارب على الحيوانات من قبل لجنة المعايير والأخلاقيات الطبية بجامعة تشجيانغ للطب الصيني التقليدي ، والتي تتوافق مع التشريعات الصينية بشأن استخدام ورعاية المختبر. في الدراسة الحالية ، تم استخدام ذكور الفئران Sprague-Dawley (SD) البالغة من العمر 6 أسابيع والتي تزن 150-180 جم. تم الحصول على الحيوانات من مصدر تجاري (انظر جدول المواد).
1. إنشاء نموذج عيوب الغضروف كاملة السماكة في الفئران
2. عتبة السحب الميكانيكية (MWT)
ملاحظة: تم قياس MWT للأخمص الخلفي الثنائي للفئران بواسطة طريقة قياس ألم خيوط فون فرايالكلاسيكية 14.
3. التحليل النسيجي المرضي والمناعي الكيميائي
في هذا العمل ، تم إنشاء نموذج الفئران من FTCD عن طريق حفر ثقوب في أخدود الفخذ trochlear والكشف عن سلوك الألم اللاحق والتغيرات النسيجية. كما هو موضح في الشكل 1 ، بعد 3 أيام من النمذجة ، مقارنة بالمجموعة الوهمية ، انخفض MWT للفئران في المجموعة النموذجية بشكل كبير ، مما يشير إلى فرط التأ...
تصف هذه الدراسة نموذجا حيوانيا لمحاكاة عيوب الغضروف السريرية عن طريق حفر ثقوب في أخدود الفخذ للفئران (الشكل التكميلي 1). بعد إصابة الغضروف ، يتم تعزيز استثارة أو استجابة مستقبلات الألم المحيطية ، مما قد يؤدي إلى انخفاض في عتبة الألم وتعزيز الاستجابة للتحفيز18
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
تم دعم هذه الدراسة من قبل مؤسسة تشجيانغ للعلوم الطبيعية (رقم المنحة LQ20H270009) ، ومؤسسة العلوم الطبيعية في الصين (أرقام المنح 82074464 و 82104890) ، ومؤسسة تشجيانغ للعلوم الطبية الصينية التقليدية (أرقام المنح 2020ZA039 و 2020ZA096 و 2022ZB137) ومشروع علوم وتكنولوجيا الصحة الطبية التابع للجنة الصحة بمقاطعة تشجيانغ (رقم المنحة 2016KYA196).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
3, 3 '-diaminobenzidine | Hangzhou Zhengbo Biotechnology Co., Ltd. | ZLI-9019 | The dye for IHC staining |
Anti-Collagen III antibody | Novus | NB600-594 | Primary antibody for IHC |
Anti-Collagen II antibody | Abcam (UK) | 34712 | Primary antibody for IHC |
Anti-Collagen I antibody | Novus | NB600-408 | Primary antibody for IHC |
Bouin solution | Shanghai Yuanye Technology Co., Ltd. | R20381 | The dye for Masson staining |
Celestite blue | Shanghai Yuanye Technology Co., Ltd. | R20381 | The dye for Masson staining |
Corncob paddings | Xiaohe Technology Co., Ltd | Bedding for animal | |
Eosin | Sigma-Aldrich | 861006 | The dye for HE staining |
Fast Green FCF | Sigma-Aldrich | F7252 | The dye for SO staining |
Goat anti-mouse antibody | ZSGQ-BIO (Beijing, China) | PV-9002 | Secondary antibody for IHC |
Goat anti-rabbit antibody | ZSGQ-BIO (Beijing, China) | PV-9001 | Secondary antibody for IHC |
Hematoxylin | Sigma-Aldrich | H3163 | The dye for HE staining |
Masson | Shanghai Yuanye Technology Co., Ltd. | R20381 | The dye for Masson staining |
Microdrill | Rwd Life Science Co., Ltd | 78001 | Equipment for surgery |
MMP13 | Cell Signaling Technology, Inc. (Danvers, MA, USA) | 69926 | Primary antibody for IHC |
Modular tissue embedding center | Thermo Fisher Scientific (USA) | EC 350 | Produce paraffin blocks |
Neutral resin | Hangzhou Zhengbo Biotechnology Co., Ltd. | ZLI-9555 | Seal for IHC |
Nonabsorbable suture | Hangzhou Huawei Medical Supplies Co.,Ltd. | 4-0 | Equipment for surgery |
Pentobarbital sodium | Hangzhou Zhengbo Biotechnology Co., Ltd. | WBBTN5G | Anesthetized animal |
phosphomolybdic acid | Shanghai Yuanye Technology Co., Ltd. | R20381 | The dye for Masson staining |
Ponceau fuchsin | Shanghai Yuanye Technology Co., Ltd. | R20381 | The dye for Masson staining |
Rotary and Sliding Microtomes | Thermo Fisher Scientific (USA) | HM325 | Precise paraffin sections |
Safranin-O | Sigma-Aldrich | S2255 | The dye for SO staining |
Scalpel blade | Shanghai Lianhui Medical Supplies Co., Ltd. | 11 | Equipment for surgery |
Sodium citrate solution (20x) | Hangzhou Haoke Biotechnology Co., Ltd. | HK1222 | Antigen retrieval for IHC |
Sprague Dawley (SD) rats | Shanghai Slake Experimental Animal Co., Ltd. | SD | Experimental animal |
Tissue-Tek VIP 5 Jr | Sakura (Japan) | Vacuum Infiltration Processor | |
Toluidine Blue | Sigma-Aldrich | 89640 | The dye for TB staining |
Von Frey filament | UGO Basile (Italy) | 37450-275 | Equipment for MWT assay |
Wire mesh platform | Shanghai Yuyan Instruments Co.,Ltd. | Equipment for MWT assay |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved