線維症および筋脂肪変性症研究のためのウサギ慢性様回旋筋腱板損傷モデルの開発

再現性があり、生理学的に関連性のある動物モデルは、疾患の病因の理解を深め、臨床療法の結果を評価し、外科的治療を改善し、さらに発展させる能力を提供します³⁵。本研究では、ヒトRCの解剖学的構造と病態生理学の側面を模倣した信頼性の高い正確なウサギSSCモデルが確立されました。RC断裂は、進行性で不可逆的な筋肉の変性変化に関連しており、治癒の可能性が低下します。例えば、Koらは、ウサギSSPを6週間で再付着しても、その後の6週間で筋萎縮やFDを逆転させないことを示しました。このようなFD媒介性筋萎縮は、腱筋力や関節可動域など、いくつかの重要な臨床パラメータに影響を与え、手術結果に影響を与える可能性があります^36,37。

ここで確立されたプロトコルは、SSC筋腱ユニットの切断後に有意な慢性様属性を示しました。具体的には、これらの変化には、目に見えて筋肉量の減少、脂肪含有量と線維化組織の増加が含まれます(図2、図3、および図4)。これらの所見は、ヒトのRC涙液で報告された変性変化と一致している³⁸。近年、ラットは、肩峰^38,39,40の下を移動するヒトとラットの両方のSSPと解剖学的に高い類似性があるため、RC疾患および傷害の最も集中的に研究されている動物モデルの1つとして浮上しています。しかし、ラットSSPの肩峰弓の下を通る部分は、ヒトの場合のように腱ではなく筋肉質であることに注意すべきである⁴¹。最も重要なのは、BartonらがラットのSSP腱剥離後に有意な脂肪蓄積が見られないこと²³であり、これはヒトの状態⁴²とは対照的である。そのため、ウサギSSC複合体は、ヒトの慢性RC裂傷を模倣するための適切なモデルを提供する可能性があると考えられています。

このモデルの再現性を確保するために、このプロトコルを実行する際には2つの点に注意する必要があります。まず、筋腱ユニットの離断後、切除された腱の自由端が癒着を形成するリスクがあり、その後の操作のために腱の回収が困難になる可能性があります。この問題を回避するために、非吸収性のシリコンチューブを使用して、離断後の筋腱接合部の自由端を包み込み、周囲の組織への自然癒着や自然治癒を回避しました(図1E)。さらに、介入のための第2の処置(すなわち、確実な修復を行う;データは示されていない)の間に切除された筋腱ユニットは、最初の手術時に損傷した組織の端部を包むことによって明確に識別することができる。この技術は、経済的で効果的であり、手術⁴³において容易に実施することができる。第二に、ウサギは非常に敏感な種であり、手術後に有害な行動を示す可能性があります。このような問題を回避するには、自傷行為、手術部位の舐め、縫合糸の除去などの望ましくない行動を防ぐために、ソフトカラーも適用することを強くお勧めします(図1I)。硬質プラスチック製の市販の従来のEカラーと比較して、自作のソフトカラーは、動物福祉や科学的調査の質に影響を与える皮膚損傷やその他の副作用を引き起こしませんでした。このようなステップは、正確に再現可能なウサギRC損傷モデルを作成し、再生修復戦略を研究する可能性を提供するために重要です。

動物モデルで腱の病態生理学と治癒を研究するには、明確で再現性のある損傷を作成し、研究時点を慎重に選択する必要があります。腱の損傷と治癒に関する研究の大部分は、完全に切除された動物の腱⁴⁴で行われており、切断は再現性が高く、臨床シナリオを適切にシミュレートできる単純な手順であるため^45,46。Huegelらは、部分的に切除された腱の損傷は、完全に切除された腱の損傷よりも深刻ではなく、固定化は関節の硬さの増加を含む腱の力学に有害な影響を与えることを示しました⁴⁷。大規模なRC裂傷の設定で見られる萎縮とFDを評価するには、実験的に観察された特徴的な時点を定義することが不可欠です。Guptaらは、雄ウサギのRC損傷モデルを検証し、2週目と6週目の時点で筋肉の萎縮を観察し、後の時点で脂肪含有量が増加し(2週間後の脂肪含有量が5%未満対6週間で10%を超える脂肪含有量)、ヒトのRC涙液で観察された病理学的プロセスと一致しています¹¹。この研究では、雌雄のウサギのSSC筋腱ユニットを4週間切断することにより、大規模なRC裂傷が作成され、SSC筋FD(脂肪含有量36.5%)が得られました。したがって、4週間の時点は、雄と雌のニュージーランド白ウサギでSSC筋FDを生成するのに適しています。

この研究にはいくつかの限界がある。これらには以下が含まれます:(i)慢性様傷害発生のための比較的短い時間点および潜在的に炎症性材料(シリコーンベースのペンローズチューブ)など、動物モデル生成に関連するステップ。(ii)関節の運動学と筋収縮力の発生を評価するための歩行分析と筋電図検査の欠如などの動物モデルの特性評価と分析。(iii)他のRC損傷部位との比較の欠如など、動物モデルの比較。

モデル生成の観点から見ると、ヒトのRC損傷は通常、進行性の萎縮とFDを伴い、数年にわたって発生する可能性があり、これはここで報告されている4週間の時点よりも比較的長い。これは、比較的短い期間で約36.5%の筋肉内脂肪を生成する動物モデルは、ロジスティック的に便利であり、必要と思われる場合は延長できるため、許容できると見なされます。さらに、ペンローズチューブなどのシリコーンベースのインプラントの生体適合性は、細胞性免疫応答と炎症の報告により、長年の論争の原因となっています⁴⁷。したがって、炎症関連のRC研究を進める場合、切除された腱を包む代わりに、ポリエチレングリコール(PEG)などの代替の不活性材料を代用することができます。

動物モデルの特性評価と分析に関しては、歩行分析⁴⁹ と筋電図研究⁵⁰ の欠如は、研究の結果を定性的組織学的データに制限する可能性がある。これらの態様は、肩の運動学およびRC筋のパフォーマンスに関する定量的データを生成するために、ビデオ動作解析⁵¹ および表面筋電図⁵⁰ を使用することによって、将来の研究で対処され得る。

モデル比較に関しては、ウサギのSSPと棘下腱はRC研究にも広く使用されているため、将来、これらの異なる損傷部位間でFDを含む損傷の重症度を比較することで、モデルの最適化のための追加の部位が特定されます。

要約すると、この研究は、雄と雌のウサギの慢性的なRC損傷をモデル化するためのプロトコルを開発しました。このモデルは、その単純さ(離断)と、慢性性を誘発する比較的短い期間(4週間)により、研究者にとって便利です 筋肉内FDの程度(36.5%)を生成します。そのため、このプロトコルは、RC病態生理学の研究において研究者を支援し、筋腱の修復と再生のための新しい治療法の開発を促進することが期待されています。