섬유증 및 근지방변성 연구를 위한 토끼 만성 유사 회전근개 손상 모델 개발

재현 가능하고 생리학적으로 관련성이 있는 동물 모델은 질병 발병 기전에 대한 이해를 증진하고, 임상 치료의 결과를 평가하며, 수술 치료법을 개선 및 추가로 개발할 수 있는 능력을 제공한다³⁵. 이 연구에서는 인간 RC 해부학 및 병태생리학의 측면을 모방하는 신뢰할 수 있고 정확한 토끼 SSC 모델이 확립되었습니다. RC 파열은 점진적이고 돌이킬 수 없는 근육 퇴행성 변화와 관련이 있어 치유 가능성이 감소합니다. 예를 들어, Ko et al.은 6주에 토끼 SSP를 재부착해도 다음 6주 동안 근육 위축이나 FD가 역전되지 않는다는 것을 보여주었습니다. 이러한 FD 매개 근육 위축은 힘줄-근육 강도 및 관절 운동 범위를 포함한 몇 가지 중요한 임상 매개변수에 영향을 미치며, 이는 수술 결과에 영향을 미칠 수 있다^36,37.

여기에서 확립된 프로토콜은 SSC 근육-힘줄 단위의 절개 후 유의미한 만성 유사 특성을 보여주었습니다. 특히, 이러한 변화에는 근육량이 눈에 띄게 감소하고 지방 함량 및 섬유화 조직이 증가합니다(그림 2, 그림 3 및 그림 4). 이러한 발견은 인간 RC 파열에서 보고된 퇴행성 변화와 일치한다³⁸. 최근 몇 년 동안, 쥐는 견봉 38,39,40 아래를 이동하는 인간 및 쥐 SSP와의 높은 해부학적 유사성으로 인해 RC 질병 및 부상에 대해 가장 집중적으로 연구된 동물 모델 중 하나로 부상했습니다. 그러나 견봉궁 아래를 통과하는 쥐 SSP의 부분은 인간의 경우와 달리 근육질이라는 점에 유의해야 한다⁴¹. 가장 중요한 것은, Barton et al.은 쥐²³에서 SSP 힘줄 박리 후 유의미한 지방 축적의 부족을 인식했는데, 이는 인간의 조건⁽⁴²)과 대조된다. 따라서 토끼 SSC 복합체는 인간의 만성 RC 파열을 모방하는 적절한 모델을 제공할 수 있다고 믿어집니다.

이 모델의 재현성을 보장하기 위해 이 프로토콜을 수행할 때 두 가지 사항에 유의해야 합니다. 첫째, 근육-힘줄 단위의 절개 후, 절제된 힘줄의 자유 단부는 유착을 형성할 위험이 있을 수 있으며, 이로 인해 후속 조작을 위해 힘줄 회수가 어려울 수 있습니다. 이 문제를 피하기 위해 비흡수성 실리콘 튜브를 사용하여 횡단 후 근육-힘줄 접합부의 자유 끝단을 감싸 주변 조직과의 자발적 접착 및 자연 치유를 방지했습니다(그림 1E). 또한, 중재를 위한 두 번째 절차(즉, 안전한 수리를 수행하기 위해; 데이터 미도시됨) 동안 절제된 근육-힘줄 단위는 초기 수술 시 손상된 조직의 말단을 감싸서 명확하게 식별할 수 있습니다. 이 기술은 경제적이고, 효과적이며, 수술에서 쉽게 구현될 수 있다⁴³. 둘째, 토끼는 수술 후 해로운 행동을 보일 수 있는 매우 민감한 종입니다. 이러한 문제를 피하려면 자해, 수술 부위 핥기, 봉합사 제거 등 원치 않는 행동을 방지하기 위해 부드러운 칼라를 적용하는 것이 좋습니다(그림 1I). 경질 플라스틱으로 만들어진 상업적으로 기존의 E-칼라와 비교할 때, 자체 제작한 소프트 칼라는 동물 복지 또는 과학적 탐구의 질에 영향을 미치는 피부 손상이나 기타 부작용을 일으키지 않았습니다. 이러한 단계는 정확하게 재현 가능한 토끼 RC 부상 모델을 만들고 재생 복구 전략을 연구할 수 있는 가능성을 제공하는 데 중요합니다.

동물 모델에서 힘줄의 병태생리학 및 치유를 연구하려면 뚜렷하고 재현 가능한 손상을 만들어야 하며 연구 시점을 신중하게 선택해야 합니다. 힘줄 손상 및 치유에 관한 대다수의 연구는 완전히 절제된 동물 힘줄(⁴⁴)에 대해 수행되었는데, 이는 절개가 매우 재현 가능하고 임상 시나리오^(45,46)를 적절하게 시뮬레이션할 수 있는 간단한 절차이기 때문이다. 휴겔(Huegel) 등은 부분적으로 절개된 힘줄의 손상이 완전히 절개된 힘줄의 손상보다 덜 심각하며, 고정은 관절 경직의 증가를 포함하여 힘줄 역학에 해로운 영향을 미친다는 것을 보여주었다⁴⁷. 대규모 RC 찢어짐 설정에서 볼 수 있는 위축과 FD를 평가하려면 실험적으로 관찰된 특성 시점을 정의하는 것이 중요합니다. Gupta et al.은 수컷 토끼의 RC 손상 모델을 검증하고 2주 및 6주 시점에서 근육 위축을 관찰했으며, 이후 시점에서 지방 함량이 증가했으며(2주 지방 함량 5% 미만 vs. 6주 지방 함량 10% 이상), 인간 RC 파열에서 관찰된 병리학적 과정과 일치했습니다¹¹. 이 연구에서는 4주 동안 수컷과 암컷 토끼의 SSC 근육-힘줄 단위를 절개하여 대규모 RC 찢어짐을 생성하여 SSC 근육 FD(지방 함량 36.5%)를 생성했습니다. 따라서, 4주간의 시점은 수컷과 암컷 뉴질랜드 흰토끼에서 SSC 근육 FD를 생성하는데 적합하다.

이 연구에는 몇 가지 한계가 있다. 여기에는 다음이 포함됩니다: (i) 만성-유사 손상 생성을 위한 비교적 짧은 시점 및 잠재적으로 염증성 물질(실리콘 기반 펜로즈 튜빙)과 같은 동물 모델 생성과 관련된 단계; (ii) 관절 운동학 및 근육 수축력 생성을 평가하기 위한 보행 분석 및 근전도 검사의 부족과 같은 동물 모델 특성화 및 분석; (iii) 다른 RC 손상 부위와의 비교 부족과 같은 동물 모델 비교.

모델 생성 측면에서 인간 RC 손상은 일반적으로 몇 년에 걸쳐 발생할 수 있는 점진적 위축과 FD를 포함하며, 이는 여기에 보고된 4주 시점보다 상대적으로 깁니다. 비교적 짧은 시간 내에 약 36.5%의 근육 내 지방을 생성하는 동물 모델은 논리적으로 편리하고 필요하다고 판단되는 경우 연장될 수 있기 때문에 이는 허용되는 것으로 간주됩니다. 더욱이, 펜로즈 튜빙(penrose tubing)과 같은 실리콘 기반 임플란트의 생체 적합성은 세포 면역 반응 및 염증에 대한 보고로 인해 오랜 논란의 원천이 되어 왔다⁴⁷; 따라서 염증 관련 RC 연구를 추구하는 경우 절제된 힘줄을 감싸는 대신 폴리에틸렌 글리콜(PEG)과 같은 대체 불활성 물질을 대체할 수 있습니다.

동물모델 특성화 및 분석의 관점에서, 보행 분석(^{gait analysis)49} 및 근전도 연구^{(electromyograph studies)50} 의 부족은 연구의 결과를 정성적 조직학적 데이터로 제한할 수 있다. 이러한 양상들은 어깨 운동학 및 RC 근육 성능에 대한 정량적 데이터를 생성하기 위해 비디오 모션 분석⁽⁵¹ ) 및 표면 근전도(⁵⁰ )를 사용함으로써 향후 연구에서 다루어질 수 있다.

모델 비교 측면에서, 토끼의 SSP와 극하 힘줄도 RC 연구에 널리 사용되어 왔기 때문에 향후 이러한 다양한 부상 부위 중 FD를 포함한 부상 중증도를 비교하면 모델 최적화를 위한 추가 부위를 식별할 수 있습니다.

요약하면, 이 연구는 수컷과 암컷 토끼의 만성 유사 RC 부상을 모델링하기 위한 프로토콜을 개발했습니다. 이 모델은 단순성(절개)과 비교적 짧은 기간으로 인해 만성(4주)을 유도하는 동시에 근육 내 FD를 많이 생성(36.5%)하기 때문에 연구자에게 편리합니다. 따라서 이 프로토콜은 RC 병태생리학 연구의 연구자를 지원할 뿐만 아니라 근육 힘줄 복구 및 재생을 위한 새로운 치료법의 개발을 촉진할 것으로 기대됩니다.