Sviluppo di un modello di lesione della cuffia dei rotatori di tipo cronico di coniglio per lo studio della fibrosi e della degenerazione grassa muscolare

Un modello animale riproducibile e fisiologicamente rilevante fornisce la capacità di far progredire la comprensione della patogenesi della malattia, valutare gli esiti delle terapie cliniche e migliorare e sviluppare ulteriormente i trattamenti chirurgici³⁵. In questo studio, è stato stabilito un modello SSC di coniglio affidabile e accurato che imita aspetti dell’anatomia e della fisiopatologia umana della RC. Le lacerazioni RC sono correlate a cambiamenti degenerativi muscolari progressivi e probabilmente irreversibili, con conseguente riduzione del potenziale di guarigione. Ad esempio, Ko et al. hanno dimostrato che il riattacco della SSP di coniglio a 6 settimane non ha invertito l’atrofia muscolare o la FD nelle 6 settimane successive. Tale atrofia muscolare mediata da FD influenza diversi importanti parametri clinici, tra cui la forza tendinea-muscolare e il range di movimento articolare, che possono influenzare gli esiti chirurgici^36,37.

Il protocollo qui stabilito ha mostrato significativi attributi di tipo cronico dopo la transezione delle unità muscolo-tendinee SSC. In particolare, questi cambiamenti includono una visibilmente diminuzione della massa muscolare e un aumento del contenuto adiposo e del tessuto fibrotico (Figura 2, Figura 3 e Figura 4). Questi risultati sono coerenti con i cambiamenti degenerativi riportati nelle lacrime umane^{di RC 38}. Negli ultimi anni, il ratto è emerso come uno dei modelli animali più intensamente studiati per la malattia e la lesione RC a causa delle sue elevate somiglianze anatomiche con SSP sia umane che di ratto che viaggiano sotto l’acromion^38,39,40. Tuttavia, va notato che la porzione di SSP di ratto che passa sotto l’arco acromiale è muscolare anziché tendinea, come nel caso dell’uomo⁴¹. Ancora più importante, Barton et al. hanno riconosciuto una mancanza di accumulo di grasso significativo dopo il distacco del tendine SSP nei ratti²³, che è in contrasto con la condizione umana⁴². In quanto tale, si ritiene che il complesso SSC del coniglio possa fornire un modello appropriato per imitare la lacerazione cronica RC degli esseri umani.

Per garantire la riproducibilità di questo modello, vale la pena notare due punti durante l’esecuzione di questo protocollo. In primo luogo, dopo la transezione delle unità muscolo-tendinee, l’estremità libera del tendine tranciato può essere a rischio di formare aderenze, che possono rendere difficile il recupero del tendine per le manipolazioni successive. Per evitare questo problema, è stato utilizzato un tubo in silicone non riassorbibile per avvolgere l’estremità libera della giunzione muscolo-tendinea dopo la transezione per evitare l’adesione spontanea ai tessuti circostanti e la guarigione spontanea (Figura 1E). Inoltre, l’unità muscolo-tendinea tranciata durante una seconda procedura di intervento (cioè, per eseguire una riparazione sicura; dati non mostrati) può essere chiaramente identificata avvolgendo l’estremità dei tessuti danneggiati al momento dell’intervento chirurgico iniziale. Questa tecnica è economica, efficace e può essere facilmente implementata in chirurgia⁴³. In secondo luogo, i conigli sono una specie altamente sensibile che può mostrare un comportamento dannoso dopo l’intervento chirurgico. Per evitare tali problemi, si consiglia vivamente di applicare anche un collare morbido per prevenire comportamenti indesiderati, tra cui l’automutilazione, il leccamento dei siti chirurgici e la rimozione dei punti di sutura (Figura 1I). Rispetto ai collari elettronici convenzionali in commercio realizzati in plastica rigida, il collare morbido autocostruito non ha causato lesioni cutanee o altri effetti collaterali che hanno influito sul benessere degli animali o sulla qualità dell’indagine scientifica. Insieme, questi passaggi sono fondamentali per creare un modello di lesione RC del coniglio accuratamente riproducibile e fornire la possibilità di studiare le strategie di riparazione rigenerativa.

Per studiare la fisiopatologia e la guarigione dei tendini in un modello animale, è necessario creare una lesione distinta e riproducibile e i punti temporali di studio devono essere accuratamente selezionati. La stragrande maggioranza degli studi sulle lesioni tendinee e sulla guarigione sono stati eseguiti su tendini animali completamente transiti⁴⁴, poiché la transezione è una procedura semplice che è altamente riproducibile e può simulare adeguatamente lo scenario clinico^45,46. Huegel et al. hanno dimostrato che la lesione di un tendine parzialmente tranciato era meno grave di quella di un tendine completamente tranciato e l’immobilizzazione ha avuto un effetto dannoso sulla meccanica del tendine, incluso un aumento della rigidità articolare⁴⁷. Per valutare l’atrofia e la FD che si osservano nel contesto di una lacrima massiva di RC, è essenziale definire i punti temporali caratteristici osservati sperimentalmente. Gupta et al. hanno validato un modello di lesione RC nel coniglio maschio e hanno osservato atrofia muscolare a 2 e 6 settimane, con un aumento del contenuto di grassi in punti temporali successivi (meno del 5% di contenuto di grassi a 2 settimane rispetto a più del 10% di contenuto di grassi a 6 settimane), coerente con il processo patologico osservato nelle lacrime di RC umane¹¹. In questo studio, è stata creata una massiccia lacerazione RC mediante transezione dell’unità muscolo-tendinea SSC in conigli maschi e femmine per 4 settimane, che ha portato a FD muscolare SSC (contenuto di grassi del 36,5%). Pertanto, un punto temporale di 4 settimane è appropriato per generare FD del muscolo SSC nei conigli bianchi neozelandesi maschi e femmine.

Esistono diverse limitazioni a questo studio. Questi includono: (i) passaggi associati alla generazione di modelli animali, come un punto temporale relativamente breve e materiali potenzialmente infiammatori (tubi penrose a base di silicone) per la generazione di lesioni di tipo cronico; (ii) caratterizzazione e analisi di modelli animali, come la mancanza di analisi del cammino e di elettromiografia per valutare la cinematica articolare e la generazione della forza contrattile muscolare; e (iii) confronto con modelli animali, come la mancanza di confronto con altri siti di lesione RC.

In termini di generazione del modello, le lesioni RC umane comportano tipicamente atrofia progressiva e FD che possono verificarsi nell’arco di diversi anni, che è relativamente più lungo del punto temporale di 4 settimane riportato qui. Questo è ritenuto accettabile, poiché un modello animale che genera circa il 36,5% di grasso intramuscolare in un lasso di tempo relativamente breve sarà logisticamente conveniente e può essere prolungato se ritenuto necessario. Inoltre, la biocompatibilità degli impianti a base di silicone, come i tubi penrose, è stata fonte di controversie di lunga data a causa di segnalazioni di risposta immunitaria cellulare e infiammazione⁴⁷; pertanto, un materiale inerte alternativo, come il glicole polietilenico (PEG), può essere sostituito per avvolgere il tendine resecato se si perseguono studi RC associati all’infiammazione.

In termini di caratterizzazione e analisi dei modelli animali, la mancanza di analisi del cammino⁴⁹ e di studi elettromiografici⁵⁰ può limitare i risultati dello studio a dati istologici qualitativi. Questi aspetti possono essere affrontati in studi futuri utilizzando l’analisi del movimento video⁵¹ e l’elettromiografia di superficie⁵⁰ per generare dati quantitativi sulla cinematica della spalla e sulle prestazioni muscolari RC.

In termini di confronto dei modelli, poiché anche i tendini SSP e infraspinato nei conigli sono stati ampiamente utilizzati per gli studi RC, il confronto della gravità della lesione, inclusa la FD tra questi diversi siti di lesione in futuro, identificherà ulteriori siti per l’ottimizzazione del modello.

In sintesi, questo studio ha sviluppato un protocollo per modellare lesioni RC di tipo cronico in conigli maschi e femmine. Questo modello è conveniente per i ricercatori grazie alla sua semplicità (transezione) e al periodo relativamente breve per indurre la cronicità (4 settimane) generando un ampio grado (36,5%) di FD intramuscolare. In quanto tale, questo protocollo dovrebbe aiutare i ricercatori nello studio della fisiopatologia RC, oltre a facilitare lo sviluppo di nuove terapie per la riparazione e la rigenerazione muscolo-tendinea.