פיתוח מודל פגיעה בשרוול מסובב דמוי ארנב כרוני לחקר פיברוזיס וניוון שומן שרירי

מודל בעל חיים הניתן לשחזור ורלוונטי פיזיולוגית מספק את היכולת לקדם את ההבנה של פתוגנזה של מחלות, להעריך את התוצאות של טיפולים קליניים, ולשפר ולפתח טיפולים כירורגיים³⁵. במחקר זה נקבע מודל SSC ארנבי אמין ומדויק המחקה היבטים באנטומיה ובפתופיזיולוגיה של RC אנושי. דמעות RC קשורות לשינויים ניווניים שריריים מתקדמים וככל הנראה בלתי הפיכים, וכתוצאה מכך פוטנציאל ריפוי מופחת. לדוגמה, Ko et al. הראו כי חיבור מחדש של SSP ארנב לאחר 6 שבועות לא להפוך ניוון שרירים או FD ב 6 שבועות הבאים. ניוון שרירים בתיווך FD כזה משפיע על מספר פרמטרים קליניים חשובים, כולל כוח שריר הגידים וטווח התנועה של המפרקים, אשר עשויים להשפיע על תוצאות הניתוח^36,37.

הפרוטוקול שנקבע כאן הראה תכונות כרוניות משמעותיות לאחר הטרנססקציה של יחידות שריר-גיד SSC. באופן ספציפי, השינויים האלה כוללים ירידה ניכרת במסת השריר ועלייה בתכולת השומן וברקמות הפיברוטיות (איור 2, איור 3 ואיור 4). ממצאים אלה עולים בקנה אחד עם שינויים ניווניים שדווחו בדמעות RC אנושיות³⁸. בשנים האחרונות, החולדה התגלתה כאחד המודלים הנחקרים ביותר בבעלי חיים עבור מחלת RC ופציעה בשל הדמיון האנטומי הגבוה שלה עם SSPs אנושיים וחולדות הנעים תחת אקרומיון^38,39,40. עם זאת, יש לציין כי החלק של SSP חולדה אשר עובר מתחת לקשת אקרומיאלית הוא שרירי לעומת מגמתי, כפי שקורה בבני אדם⁴¹ . חשוב מכל, ברטון ועמיתיו זיהו חוסר בהצטברות שומן משמעותית לאחר ניתוק גיד SSP בחולדות²³, העומד בניגוד למצב האנושי⁴². ככזה, הוא האמין כי קומפלקס SSC ארנב עשוי לספק מודל מתאים כדי לחקות את קרע RC כרוני של בני אדם.

כדי להבטיח את השחזור של מודל זה, שתי נקודות ראוי לציין בעת ביצוע פרוטוקול זה. ראשית, לאחר הטרנסקציה של יחידות שריר-גיד, הקצה החופשי של הגיד הטרנסקדטיבי עלול להיות בסיכון ליצירת הידבקויות, מה שיכול להפוך את שליפת הגידים למאתגרת עבור מניפולציות הבאות. כדי להימנע מהבעיה הזו, השתמשו בצינור סיליקון שאינו ניתן לספיגה כדי לעטוף את הקצה החופשי של צומת השריר-גיד לאחר טרנסקציה כדי למנוע הידבקות ספונטנית לרקמות שמסביב כמו גם ריפוי ספונטני (איור 1E). יתר על כן, ניתן לזהות בבירור את יחידת גיד השריר הטרנסקט במהלך הליך התערבות שני (כלומר, לבצע תיקון מאובטח; הנתונים אינם מוצגים) על ידי עטיפת קצה הרקמות הפגועות בזמן הניתוח הראשוני. טכניקה זו חסכונית, יעילה, וניתן ליישם אותה בקלות בניתוח⁴³. שנית, ארנבים הם מין רגיש מאוד שעלול להפגין התנהגות מזיקה לאחר ניתוח. כדי להימנע מבעיות כאלה, מומלץ מאוד להשתמש גם בקולר רך כדי למנוע התנהגות לא רצויה, כולל הטלת מום עצמי, ליקוק אתרי ניתוח והסרת תפרים (איור 1I). בהשוואה לצווארונים אלקטרוניים קונבנציונליים מסחרית העשויים מפלסטיק קשיח, הצווארון הרך מייצור עצמי לא גרם לפגיעה בעור או לתופעות לוואי אחרות שהשפיעו על רווחת בעלי החיים או על איכות המחקר המדעי. יחד, צעדים כאלה הם קריטיים כדי ליצור מודל פציעת RC ארנב הניתן לשחזור מדויק ולספק את האפשרות ללמוד את אסטרטגיות התיקון הרגנרטיבי.

כדי לחקור פתופיזיולוגיה של גידים וריפוי במודל של בעלי חיים, יש ליצור פגיעה מובחנת וניתנת לשחזור, ולבחור בקפידה את נקודות הזמן של המחקר. הרוב המכריע של המחקרים על פגיעה בגידים וריפוי בוצעו על גידים בעלי חיים שעברו טרנסקטציה מלאה⁴⁴, שכן טרנסקציה היא הליך פשוט שניתן לשחזר מאוד ויכול לדמות כראוי את התרחיש הקליני^45,46. Huegel et al. הראו כי פציעה של גיד שעבר טרנסקטציה חלקית הייתה פחות חמורה מזו של גיד שעבר טרנסקטציה מלאה, ולאימוביליזציה הייתה השפעה מזיקה על מכניקת הגידים, כולל נוקשות מפרקים מוגברת⁴⁷. כדי להעריך את הניוון ואת FD שנראה במצב של קרע RC מסיבי, חיוני להגדיר את נקודות הזמן האופייניות שנצפו בניסוי. גופטה ועמיתיו אימתו מודל פציעה RC בארנב הזכר והבחינו בניוון שרירים בנקודות זמן של שבועיים ושישה שבועות, עם תכולת שומן מוגברת בנקודות זמן מאוחרות יותר (פחות מ -5% תכולת שומן לאחר שבועיים לעומת יותר מ -10% תכולת שומן לאחר 6 שבועות), בהתאם לתהליך הפתולוגי שנצפה בדמעות RC אנושיות¹¹. במחקר זה, נוצר קרע RC מסיבי על ידי טרנסקציה של יחידת גיד שריר SSC בארנבים זכרים ונקבות במשך 4 שבועות, מה שהביא לשריר SSC FD (תכולת שומן של 36.5%). לכן, נקודת זמן של 4 שבועות מתאימה ליצירת שריר SSC FD בארנבים לבנים בניו זילנד זכרים ונקבות.

קיימות מספר מגבלות למחקר זה. אלה כוללים: (i) שלבים הקשורים ליצירת מודלים של בעלי חיים, כגון נקודת זמן קצרה יחסית וחומרים דלקתיים פוטנציאליים (צינורות פנרוז מבוססי סיליקון) ליצירת פציעות כרוניות; (ii) אפיון וניתוח מודלים של בעלי חיים, כגון חוסר ניתוח הליכה ואלקטרומיוגרפיה להערכת קינמטיקה משותפת ויצירת כוח כיווץ שרירים; ו-(iii) השוואת מודלים של בעלי חיים, כגון חוסר השוואה לאתרי פגיעה אחרים של RC.

במונחים של יצירת מודל, פציעות RC אנושיות כוללות בדרך כלל ניוון מתקדם ו- FD שעלולים להתרחש בטווח של מספר שנים, שהוא ארוך יחסית מנקודת הזמן של 4 שבועות שדווחה כאן. זה נחשב מקובל, שכן מודל בעלי חיים המייצר סביב 36.5% שומן תוך שרירי בטווח זמן קצר יחסית יהיה נוח מבחינה לוגיסטית וניתן להאריך אותו במידת הצורך. יתר על כן, התאימות הביולוגית של שתלים מבוססי סיליקון, כגון צינורות פנרוז, הייתה מקור למחלוקת ארוכת שנים עקב דיווחים על תגובה חיסונית תאית ודלקת⁴⁷; לכן, חומר אינרטי חלופי, כגון פוליאתילן גליקול (PEG), עשוי להיות מוחלף לעטיפת הגיד המנותח אם מחפשים מחקרי RC הקשורים לדלקת.

מבחינת אפיון וניתוח מודלים של בעלי חיים, היעדר ניתוח הליכה⁴⁹ ומחקרי אלקטרומיוגרף⁵⁰ עשויים להגביל את ממצאי המחקר לנתונים היסטולוגיים איכותיים. היבטים אלה עשויים להיות מטופלים במחקרים עתידיים באמצעות ניתוח תנועה וידאו⁵¹ ואלקטרומיוגרפיה פני השטח⁵⁰ כדי ליצור נתונים כמותיים על קינמטיקה של הכתף וביצועי שרירי RC.

מבחינת השוואת מודלים, מכיוון שגידי SSP ואינפרא-ספינטוס בארנבים נמצאים בשימוש נרחב גם במחקרי RC, השוואת חומרת הפציעה, כולל FD בין אתרי פציעה שונים אלה בעתיד, תזהה אתרים נוספים לאופטימיזציה של המודל.

לסיכום, מחקר זה פיתח פרוטוקול למידול פציעות RC כרוניות בארנבים זכרים ונקבות. מודל זה נוח לחוקרים בשל פשטותו (טרנסקציה) ופרק זמן קצר יחסית להשראת כרוניות (4 שבועות) תוך יצירת מידה רבה (36.5%) של FD תוך שרירי. ככזה, פרוטוקול זה צפוי לסייע לחוקרים בחקר הפתופיזיולוגיה של RC, כמו גם להקל על פיתוח טיפולים חדשניים לתיקון והתחדשות שריר-גיד.