一、背景介绍
肩袖疾病的研究目标一般包含两个层面:一是宏观层面,如生物力学建模、优化手术技术、评估新器械或设备等,这一类研究要求动物模型在结构和功能上与人高度相近,所以大动物模型,特别是非人灵长类动物模型,通常更为适合;二是微观层面,如腱骨愈合的生物学特征、潜在的信号通路以及疾病的遗传学机制,经验证的小动物模型通常能满足此类研究的需求。本次讲解大鼠肩袖损伤模型的构建方法。
大鼠模型适用于肩袖病理改变的研究。Soslowsky开发的大鼠模型具有与人相似的喙肩弓和过头运动,特别适合于研究反复运动或撞击引起的冈上肌腱损伤机制。大鼠模型还被广泛应用于探讨影响肩袖腱骨愈合的因素,如细胞、足印区准备、生长因子和激素。【1】
二、急性肩袖损伤模型
(1)造模前准备
材料准备:手术刀、眼科剪、缝合线、弯针、备皮刀、麻醉剂、大鼠固定架、纱布、生理盐水、镊子、消毒酒精、抗生素。
大鼠准备:在实验室适应性喂养1周。
(2)麻醉
大鼠吸入1%-5%异氟醚氧全身麻醉,待其角膜反射消失后视为麻醉成功。然后,取俯卧位固定于手术台上,术区备皮,消毒,铺无菌洞巾。
(3)分离三角肌,切除肌腱组织
在肩关节做长约0.3cm的纵行皮肤切口。钝性分离三角肌,显露冈上肌肌腱在大结节上的止点。于大结节止点处,锐性切断冈上肌肌腱,并切除0.5cm×0.5cm的肌腱组织造成全层肩袖损伤模型。
IS, infraspinatus tendon;冈下肌腱
S, supraspinatus tendon;冈上肌腱
这里需要仔细讲一下如何寻找到大鼠的肩袖,在操作过程中,找到大鼠的肘关节,拇指和食指捏住肘关节以上的区域,使得大鼠作被动的肩内收、外展,上举动作,用大拇指去感受肩关节内收、外展、上举动作时发生的肱骨头的运动轨迹。确定肱骨头位置后,必要时可以用马克笔标记以下。大致位置在靠近耳下,脖颈处。(可作预实验,在废鼠身上先找到冈上肌腱的位置)
(4)缝合
检查无活动性出血,清点器械无误后,予以生理盐水和络合碘交替冲洗伤口,然后逐层缝合伤口,最后伤口进行消毒包扎。
(在缝合的过程中,需要注意的时,先缝合肌肉层,再缝合皮肤,对应缝合,不可错位缝合或囫囵缝合,这与术后存活率紧密相关。并且注意无菌操作,以防大鼠创口的感染,影响下一步实验)
(5)造模后处理
观察大鼠自然苏醒,常规进食。始终置于鼠笼笼中限制活动,患肢不制动,造模后前3d,肌肉注射青霉素4×105U预防感染。
通过观察发现,由于疼痛回避,术后大鼠患肢与地面接触较少,患肢负重小,且在各方向上活动范围较小,基本可以达到制动的效果,同时也显著降低了大鼠的术后死亡率。
三、慢性肩袖损伤模型
在急性肩袖损伤模型造模后1周后行肩袖重建术,操作如下:
1、在同一时间无菌条件下,将实验动物进行全身麻醉后,待其角膜反射及捏掐反应消失后视为麻醉成功,然后以俯卧位固定于手术台上,术区消毒、铺无菌孔巾。
2、沿着原切口方向打开伤口,找到原来标记的冈上肌,充分显露出冈上肌肌腱,用2号爱惜邦缝线以改良的Mason-Allen缝合法对肌腱远心端进行编织。对腱骨结合处进行去骨膜和骨创面新鲜化处理,用安有0.8mm克氏针的电钻在肱骨大结节处钻两条平行的骨道,将冈上肌远心端编织好的两根线分别穿过骨道 并打结固定。
3、检查固定牢靠、组织无活动性出血、器械清点无误后,逐层缝合伤口,最后伤口消毒包扎。术后连续3天青霉素钠40万U肌注射预防感染,手术切口7天内每天换药,而后隔天换药直至伤口愈合。为减少制作动物模型过程所造成的人为误差,造模由同一名术者、同一固定方式、统一缝合方式完成。
两种动物模型适用于进行肩袖疾病的研究,证明大鼠是建立肩袖损伤动物模型的优先选择。临床上常见的为慢性肩袖损伤,因此在造模的时候为了符合临床疾病的规律,需要制备相应的动物模型,使得观察数据更加精准、牢靠,为临床应用奠定坚实基础。
本文作者是"大棚玫瑰"同学,在获得授权后,实验老司机将本文发表于公众号。
文稿:大棚玫瑰
校对:煲仔饭
素材:Canva
参考资料:
【1】刘萍,朱威宏,刘骞.动物模型在肩袖损伤研究中的应用[J].中南大学学报(医学版),2021,46(04):426-431.
【2】Partial-Width Injuries of the Rat Rotator Cuff Heal with Fibrosis
Elisabeth A. Lemmon, Ryan C. Locke, Adrianna K. Szostek, Megan L. Killian
bioRxiv 268920; doi: https://doi.org/10.1101/268920
往期文章推荐
手把手教学——小鼠骨髓细胞染色体标本制作实验
手把手教学——实验小鼠的选择及灌胃操作
手把手教学——石蜡切片HE染色实验