A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
* These authors contributed equally
פרוטוקול זה מבסס מודל פגמים בסחוס בעובי מלא (FTCD) על ידי קידוח חורים בחריץ טרוכלארי הירך של חולדות ומדידת התנהגות הכאב והשינויים ההיסטופתולוגיים הבאים.
פגמים בסחוס של מפרק הברך הנגרמים כתוצאה מטראומה הם פציעת מפרק ספורט נפוצה במרפאה, ופגמים אלה גורמים לכאבי מפרקים, לפגיעה בתנועה ובסופו של דבר לדלקת מפרקים ניוונית בברך (kOA). עם זאת, אין כמעט טיפול יעיל לפגמים בסחוס או אפילו kOA. מודלים של בעלי חיים חשובים לפיתוח תרופות טיפוליות, אך המודלים הקיימים לפגמים בסחוס אינם מספקים. עבודה זו ביססה מודל פגמים בסחוס בעובי מלא (FTCD) על ידי קידוח חורים בחריץ טרוכלארי הירך של חולדות, והתנהגות הכאב והשינויים ההיסטופתולוגיים שלאחר מכן שימשו כניסויי קריאה. לאחר הניתוח, סף הנסיגה המכנית ירד, כונדרוציטים באתר הפגוע אבדו, ביטוי מטריצה metalloproteinase MMP13 הוגדל, ביטוי קולגן מסוג II ירד, בהתאם לשינויים הפתולוגיים שנצפו פגמים בסחוס האנושי. מתודולוגיה זו קלה ופשוטה לביצוע ומאפשרת התבוננות גסה מיד לאחר הפציעה. יתר על כן, מודל זה יכול לחקות בהצלחה פגמים בסחוס הקליני, ובכך לספק פלטפורמה לחקר התהליך הפתולוגי של פגמים בסחוס ופיתוח תרופות טיפוליות מתאימות.
סחוס מפרקי הוא רקמה מובחנת וצפופה מאוד המורכבת מכונדרוציטים ומטריקס חוץ-תאי1. שכבת פני השטח של הסחוס המפרקי היא סוג של סחוס היאלין, בעל משטח חלק, חיכוך נמוך, חוזק וגמישות טובים, וסובלנות מאמץ מכנית מעולה2. המטריצה החוץ-תאית כוללת קולגן פרוטאוגליקן ומים, וקולגן מסוג II הוא המרכיב המבני העיקרי של הקולגן, שכן הוא מהווה כ-90% מכלל קולגן3. מכיוון שלא קיימים כלי דם או עצבים ברקמת הסחוס, אין לו יכולת לתקן את עצמו לאחר פציעה4. לכן, פגמים בסחוס שנגרמו כתוצאה מטראומה היו מאז ומתמיד מחלת מפרקים בלתי פתירה במרפאות; בנוסף, מחלה משותפת זו נוטה להכות צעירים, ואת השכיחות העולמית היא בעלייה 5,6. מפרק הברך הוא האתר השכיח ביותר של פגמים בסחוס, והפגמים כאן מלווים בכאבי מפרקים, תפקוד לקוי של המפרקים וניוון סחוס מפרקי, מה שמוביל בסופו של דבר לדלקת מפרקים ניוונית בברך (kOA)7. פגמים בסחוס במפרק הברך יוצרים עומס כלכלי ופיזיולוגי על המטופלים ומשפיעים קשות עלאיכות חייהם 8. מחלה זו מציבה אתגר קליני גדול ודחוף ללא פתרונות קרובים. כיום, ניתוח הוא עמוד התווך של הטיפול בפגמים בסחוס, אך תוצאותיו ארוכות הטווח אינן משביעות רצון9.
פגמים קליניים בסחוס מובילים בסופו של דבר ל-kOA, ולכן מודלים של בעלי חיים kOA משמשים בדרך כלל למחקר פתולוגי של פגמים בסחוס ופיתוח תרופות. הקמת מודלים של בעלי חיים חשובה להבנת התהליך הפתופיזיולוגי של תיקון פגמים בסחוס, אשר ניתן להשתמש בהם כדי לצפות בהתחדשות הסחוס ובשינוי בין סחוס פיברוקרטי לסחוס היאלין10. עם זאת, מודלים נפוצים של kOA בבעלי חיים, כגון מודלים כירורגיים של טרנסקציה של הרצועה הצולבת הקדמית (ACLT), ערעור יציבות המניסקוס המדיאלי (DMM), כריתת שחלות (OVX) והולת', זקוקים בדרך כלל למודלים ארוכי טווח ומאפשרים רק הערכות פתולוגיות וכאב, מה שמציב מגבלות על יעילות פיתוח התרופות11. מלבד המודלים הניתוחיים, מודלים כימיים, כגון מונויודואצטט (MIA) והזרקת פפאין, גורמים גם הם לפגמים בסחוס, אך לא ניתן לנהל היטב את מידת הפגם, והתנאים רחוקים מהמציאות הקלינית11. התנגשות היא גישה נוספת למדל פגמים בסחוס בבעלי חיים גדולים יותר, אך שיטה זו תלויה בשימוש במכשירים ספציפיים ומיושמת לעיתים רחוקות12.
לסיכום, המודלים הקיימים של kOA אינם אידיאליים לחקר הפתוגנזה של פגמים בסחוס או לפיתוח תרופות חדשות, ויש צורך במודל ספציפי וסטנדרטי לפגמים בסחוס. מחקר זה ביסס מודל פגמים בסחוס בעובי מלא (FTCD) על ידי קידוח חורים בחריץ טרוכלארי הירך בחולדות. נערכו תצפית גסה, מבחני התנהגות כאב וניתוח היסטופתולוגי להערכת מודל. שלא כמו מודלים אחרים של בעלי חיים של kOA, למודל זה יש השפעה מועטה בלבד על מצבן הכללי של החולדות. גישת מידול זו נגישה, ניתנת לניהול טוב ותומכת בהבנת ההתקדמות מפגמים בסחוס ל- kOA ופיתוח טיפולים יעילים. מודל זה יכול לשמש גם לבדיקת טיפולים המונעים kOA על ידי ריפוי פגמים במפרקים טרום אוסטיאוארתריים.
הניסויים בבעלי חיים אושרו על ידי ועדת התקנים הרפואיים והאתיקה של אוניברסיטת ג'ג'יאנג לרפואה סינית מסורתית, התואמת את החקיקה הסינית על שימוש וטיפול בחיות מעבדה. במחקר הנוכחי נעשה שימוש בחולדות Sprague-Dawley (SD) זכרים בני 6 שבועות במשקל 150-180 גרם. בעלי החיים התקבלו ממקור מסחרי (ראו טבלת חומרים).
1. הקמת מודל פגמים בסחוס בעובי מלא בחולדות
2. סף משיכה מכני (MWT)
הערה: MWT של הפלנטר האחורי הדו-צדדי של חולדות נמדד בשיטה הקלאסית למדידת כאב נימה של פון פריי14.
3. ניתוח היסטופתולוגי ואימונוהיסטוכימי
בעבודה זו, מודל חולדה של FTCD הוקם על ידי קידוח חורים בחריץ טרוכליר הירך ואיתור התנהגות הכאב והשינויים ההיסטופתולוגיים הבאים. כפי שניתן לראות באיור 1, 3 ימים לאחר המידול, בהשוואה לקבוצת הדמה, ה-MWT של חולדות בקבוצת המודל הופחת באופן משמעותי, מה שמרמז על שיכוך יתר שנגרם על-ידי ה-FTC...
מחקר זה מתאר מודל של בעלי חיים לחיקוי פגמים בסחוס קליני על-ידי קידוח חורים בחריץ טרוכלארי הירך של חולדות (איור משלים 1). לאחר פגיעה בסחוס, ההתרגשות או ההיענות של nociceptors היקפי משופר, אשר יכול לגרום לירידה בסף הכאב ואת שיפור ההיענות לגירוי18. במחקרים פרה-קליניים, ?...
למחברים אין מה לחשוף.
מחקר זה נתמך על ידי הקרן למדעי הטבע של ג'ג'יאנג (מענק מספר LQ20H270009), הקרן למדעי הטבע של סין (מספרי מענקים 82074464 ו-82104890), הקרן למדעי הרפואה הסינית המסורתית של ג'ג'יאנג (מספרי מענקים 2020ZA039, 2020ZA096 ו-2022ZB137) ופרויקט מדע וטכנולוגיה של בריאות רפואית של ועדת הבריאות המחוזית של ג'ג'יאנג (מענק מספר 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