Visualização da degeneração da articulação do joelho após lesão não invasiva do LCA em ratos

Visão Geral

Fonte: Lindsey K. Lepley1,2, Steven M. Davi1, Timothy A. Butterfield3,4 e Sina Shahbazmohamadi5,

1 Departamento de Cinesiologia, Universidade de Connecticut, Storrs, CT; 2 Departamento de Cirurgia Ortopédica, Centro de Saúde da Universidade de Connecticut, Farmington, TC; 3 Departamento de Ciências da Reabilitação, Universidade de Kentucky, Lexington, KY; 4 Centro de Biologia Muscular, Departamento de Fisiologia, Universidade de Kentucky, Lexington, KY; 5 Departamento de Engenharia Biomédica, Universidade de Connecticut, Storrs, CT

A lesão do ligamento cruzado anterior (LCA) no joelho aumenta drasticamente o risco de osteoartrite pós-traumática (PTOA), pois aproximadamente um terço dos indivíduos demonstrará PTOA radiográfica na primeira década após a lesão da LCA. Embora a reconstrução da ACL (ACLR) restaure com sucesso a estabilidade das articulações do joelho, o ACLR e as técnicas atuais de reabilitação não impedem o aparecimento de PTOA. Portanto, a lesão da LCA representa o modelo ideal para estudar o desenvolvimento do ATOA após lesão articular traumática.

Modelos de ratos têm sido usados extensivamente para estudar o início e o efeito da lesão da LCA no PTOA. O modelo mais utilizado da lesão da LCA é a transeção ACL, que é um modelo agudo que desestabiliza cirurgicamente a articulação. Embora prático, este modelo não imita fielmente a lesão da ACL humana devido aos procedimentos invasivos e não fisiológicos de lesão que mascaram a resposta biológica nativa à lesão. Para melhorar a tradução clínica de nossos resultados, desenvolvemos recentemente um novo modelo não invasivo de lesão de LCA onde a LCA é rompida através de uma única carga de compressão tibial. Esta lesão replica de perto as condições de lesão relevantes para os seres humanos e é altamente reprodutível.

A visualização da degeneração articular através da tomografia microcomputada (μCT) proporciona vários avanços importantes sobre as técnicas tradicionais de coloração de OA, incluindo imagens 3D rápidas, de alta resolução e não destrutivas de toda a degeneração articular. O objetivo desta demonstração é introduzir a lesão de ACL não invasiva de última geração em um modelo de roedor e usar μCT para quantificar a degeneração das articulações do joelho.

Procedimento

Lesão ACL não invasiva

  1. Use equipamentos de proteção pessoal adequados. Você pode usar uma máscara respiratória, mas não é obrigatório para este protocolo.
  2. Anestesiar os ratos usando uma câmara de indução com 5% de isoflurano e 1 L/min de oxigênio. Mantenha o fluxo de anestesia usando através de um cone de nariz com 1 - 3% isoflurane e 500 mL/min de oxigênio. Se o aparelho não estiver configurado em uma tabela de recuo ou de rascunho, certifique-se de que o gás residuado seja retirado usando um sistema

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Resultados

Número trabecular menor, espessura trabecular reduzida e maior espaçamento trabecular, todas as características marcantes do início do PTOA, foram evidentes 4 semanas após o rasgo de LCA não invasivo(Tabela 1 e Figura 3). Uma imagem de uma LCA dissecada de membro saudável versus um membro ferido agudo é mostrada na Figura 5. O novo modelo não invasivo da lesão da LCA, onde a LCA é rompida através de u...

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Aplicação e Resumo

Este vídeo demonstra como um atuador linear pode ser usado para produzir uma ruptura isolada não invasiva da LCA em ratos. Esta lesão replica de perto as condições de lesão relevantes para os seres humanos e é altamente reprodutível. Para superar várias das principais limitações das técnicas tradicionais de coloração OA, este método utiliza μCT para quantificar toda a degeneração articular e estrutura trabecular.

Intervenções baseadas em evidências para melhorar os resulta...

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Referências
  1. Maerz T, Kurdziel MD, Davidson AA, Baker KC, Anderson K, Matthew HW. Biomechanical Characterization of a Model of Noninvasive, Traumatic Anterior Cruciate Ligament Injury in the Rat. Ann Biomed Eng. 2015;43(10):2467-2476.
  2. Christiansen BA, Anderson MJ, Lee CA, Williams JC, Yik JH, Haudenschild DR. Musculoskeletal changes following non-invasive knee injury using a novel mouse model of post-traumatic osteoarthritis. Osteoarthritis Cartilage. 2012;20(7):773-782.
  3. Lockwood KA, Chu BT, Anderson MJ, Haudenschild DR, Christiansen BA. Comparison of loading rate-dependent injury modes in a murine model of post-traumatic osteoarthritis. J Orthop Res. 2014;32(1):79-88.
  4. Blair-Levy JM, Watts CE, Fiorentino NM, Dimitriadis EK, Marini JC, Lipsky PE. A type I collagen defect leads to rapidly progressive osteoarthritis in a mouse model. Arthritis Rheum. 2008;58(4):1096-1106.
  5. Mohan G, Perilli E, Kuliwaba JS, Humphries JM, Parkinson IH, Fazzalari NL. Application of in vivo micro-computed tomography in the temporal characterisation of subchondral bone architecture in a rat model of low-dose monosodium iodoacetate-induced osteoarthritis. Arthritis Res Ther. 2011;13(6):R210.
  6. Jones MD, Tran CW, Li G, Maksymowych WP, Zernicke RF, Doschak MR. In vivo microfocal computed tomography and micro-magnetic resonance imaging evaluation of antiresorptive and antiinflammatory drugs as preventive treatments of osteoarthritis in the rat. Arthritis Rheum. 2010;62(9):2726-2735.
Tags
Knee Joint DegenerationNon invasive ACL InjuryRatsAnterior Cruciate LigamentACL TearPost traumatic OsteoarthritisPTOARat ModelsACL TransectionLigament RepairBiomedical EngineeringFemurPatellaTibiaConnective TissueLigamentsKnee Stability

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0:07

Overview

1:10

Principles of ACL Joint Injury

3:26

Novel Non-invasive ACL Injury

5:29

Micro-CT Imaging of Joint Degeneration

8:13

Results

9:08

Applications

10:45

Summary

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