Method Article
Este protocolo descreve o processo de avaliação de cura os tendões em ratos que foram injetados com plasma rico de alogênico plaquetas (PRP) ou solução salina após a remoção de parte do tendão de Aquiles. O progresso da cicatrização do tendão é avaliado em vários pontos de tempo usando diferentes tipos de análises.
Este artigo descreve os procedimentos experimentais usados para observar se PRP pode afetar positivamente o tendão cicatrização. Há 4 etapas principais a seguir: induzir uma lesão no tendão de Aquiles; preparar o PRP e injetá-lo (ou a solução salina); remover o tendão; e realizar avaliações biomecânicas, moleculares e histológicas. Em cada etapa, todos os procedimentos e métodos são descritos em detalhe, para que possam ser reproduzidos facilmente.
Tendões de Aquiles tem sido seccionada cirurgicamente (remoção de uma seção longa de 5 mm). Depois, PRP ou solução salina foi injetada para estudar se o PRP tem um efeito positivo sobre a cicatrização do tendão. Três grupos de 40 animais (um total de 120 ratos foram utilizados neste estudo) foram subdivididos em 2 subgrupos: grupo de controle grupo de injeção de PRP e uma injeção de solução salina. Ratos foram sacrificados em aumentar os pontos de tempo (grupo r: 5 dias; Grupo b: 15 dias; Grupo c: 30 dias) e tendões foram removidos. 90 tendões foram submetidos a testes biomecânicos antes de executar a análise de transcriptomic e os 30 restantes tendões foram submetidos à análise histológica.
Coagulação, processos inflamatórios e as funções de modulação da imunidade de plaquetas são conhecidos1. Mais recentemente, foi demonstrado que eles também têm propriedades restauradoras2,3. Na verdade, vários fatores citocinas e crescimento (VEGF, PDGF, TGF-B e IGF-I e HGF) são liberados pelas plaquetas durante a degranulação. Estes fatores de crescimento promovem a angiogênese, remodela o tecido e ferida de cura (ossos, pele, músculo, tendão)2. Centrifugação de sangue autólogo produz plasma rico plaquetas (PRP) que contém concentrações de plaquetas alta dependendo do método de isolamento (entre 3 e 10 vezes sangue concentrações de linha de base). De fato, várias técnicas de preparação do PRP não podem fornecer um produto final idêntico. Até agora, não houve nenhum acordo geral internacional sobre esta questão. No geral, o PRP pode ser uma atraente opção terapêutica no tratamento de condições crônicas músculo-esqueléticas, tais como tendinopatia, fascite plantar, osteoartrite e pseudartrose4. Foi usado pela primeira vez em cirurgia oral e Implantologia4 para melhorar e acelerar a consolidação depois de colocar um implante dentário. Neste estudo, descrevemos um método reprodutível que permite a aquisição de PRP para experimentação animal4.
Desde lesões dos tendões são frequentemente observadas em esportistas e trabalhadores físicos, reforçar o processo de cura e reduzindo o tempo de recuperação são de grande interesse5. Novos métodos de tratamento que estão desenvolvendo frequentemente envolvem o uso de fatores de crescimento, e a administração do PRP é uma maneira simples e minimamente invasiva para entregar uma mistura de fatores de crescimento endógeno4.
Vários estudos em vitro ou em animais demonstraram que a administração de plasma que contém um alto nível de plaquetas, liberando mediadores biológicos, pode estimular a reparação do tendão e ligamento pela liberação de mediadores biológicos6 ,7,8,9. Além disso, outros estudos têm mostrado que o PRP pode estimular tipo eu e a síntese de colágeno III no tendão células de10,9,11. Também tem sido sugerido que o PRP pode diminuir a ativação de metaloproteinases de matriz (MMPs) e, portanto, reduzir a degradação da matriz. As células que estão envolvidas no processo de inflamação podem produzir MMP-9, que desempenha um papel no tecido remodelação (fisiológica e patológica) induzida por inflamação12.
Com base nesta informação, formulamos a hipótese que uma única injeção de PRP para os tendões de Aquiles seccionados de ratos poderia melhorar o processo de recuperação e a resistência mecânica do tecido reparado. Isso é testado medindo as propriedades biomecânicas dos tendões curativas durante o processo de recuperação e realizando análises histológicas e moleculares para avaliar colágeno remodelando o tecido recém-formado. O objetivo do estudo foi observar se uma única injeção de células alogénica PRP poderia influenciar a cicatrização dos tendões de Aquiles seccionados.
Cuidados e tratamento dos animais foram realizados em conformidade com o guia para o cuidado e uso de animais de laboratório preparado pela Academia Nacional de Ciências e publicado pelos institutos nacionais de saúde (EUA). Legislação europeia e nacional foram seguidas com cuidado.
1. preparação animal
2. ato cirúrgico
3. PRP preparação15
4. remoção do tendão de Aquiles e testes biomecânicos16
5. histológica análise
Nota: 15 tendões de cada grupo foram submetidos a análise histológica.
6. molecular avaliação
Os resultados são expressos como o média ± desvio-padrão da média e foram comparados com a análise de variância (ANOVA). Uma ANOVA bidirecional e post hoc testam de Scheffé, que é um teste paramétrico, foram usados.
A resistência à tração (UTS) necessária para provocar uma ruptura dos tendões de Aquiles não-feridas de ratos foi 42.0 ± 5,7 N (n = 10). A resistência à tração aumentou significativamente (p < 0,0001) em ambos os grupos após o dia 5. Comparando os dois grupos, as UTS foi maior no grupo PRP em qualquer altura medida, especialmente no dia 15 e 30. Medindo-se a área de seção transversal dos tendões que foram removidos antes de se submeter a avaliação biomecânica (11,4 ± 5,5 mm2 tendões não feridos), verificou-se que no dia 5, foi maior no grupo tratado salino. Mas no dia 15 e 30, a área de seção transversal foi maior no grupo PRP, embora esta quantidade foi mais variável quando comparado ao grupo tratado salino (Figura 4 e Figura 5).
A avaliação histológica dos tendões, usando hematoxilina-eosina, coloração, mostrou uma alta celularidade no dia 5, que diminuiu depois (não foi observada nenhuma diferença significativa entre o grupo PRP e solução salina). A Masson Trichrome coloração mostrou uma maior presença de colágeno fibrillar no grupo PRP no dia 5 e 15. No entanto a intensidade da coloração foi semelhante nos dois grupos de 30 dias após a injeção (Figura 6). A quantificação semi obtida pela coloração das amostras com luz verde mostrou que no dia 5 e 15, a intensidade foi maior no grupo PRP (estatisticamente não significativo), mas no dia 30, não houve diferença observada entre os dois grupos.
Os dados foi normalizados, medindo a quantidade de um aminoácido, hidroxiprolina, que é específico para o colágeno, confirmando a quantificação semi histológica (dia 5: valor maior no grupo PRP). A concentração de colágeno não era estável no grupo PRP mas foi estabilizada no dia 30, em dois grupos. O volume do calo foi medido e foi encontrado para ser significativamente maior nos animais tratados com PRP durante os primeiros estágios do processo de cura. Tomados em conjunto, estes resultados implicam que a injeção de PRP no tendão lesionado faz com que uma quantidade importante de colágeno fibrillar para depositar.
Medir o nível de expressão de várias moléculas que mostrou em tendões não-lesionado, Col III e TNMD estavam presente em uma menor quantidade (2.5 - 3.0 vezes) do que em cura tendões no dia 15, no entanto não houve diferença na Col eu expressão entre os grupos. MMPs estavam presentes em uma 12-fold maior concentração em tendões a cura. Além disso, no dia 30, houve um aumento significativo de COL1A1 no grupo PRP, e verificou-se uma correlação positiva entre a expressão de COL1A1 e as UTS. Em ambos os grupos, verificou-se que Col III foi expressa em uma quantidade elevada de 1 dia até dia 14, antes de que diminuiu (o mesmo para ambos os grupos). Concentração de MMP-9 não mudou em ambos os grupos, mas estavam presentes em altas concentrações durante o período de cicatrização MMP-2 e MMP-3. No dia 5, TNDM foi expressa em uma quantidade maior em PRP (p < 0,03) mas então diminuíram entre 15 e 30 dias.
Figura 1: desenho Experimental do estudo. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2: Procedimento cirúrgico.
(a) o tendão do complexo após a remoção da fáscia circundante.
(b) remoção do tendão plantaris.
(c) a remoção de uma secção do tendão de Aquiles.
(d) o 2 tendões que foram removidos. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3: Testes biomecânicos
(uma) máquina de teste Universal (106,2 kN).
(b) o complexo músculo-tendão-osso que será corrigido para o cryo-maxilar.
(c) superior e inferior mandíbula cryo
(d) superior e inferior cryo-mandíbula
(e) o complexo colocar o maxilar de cryo
(f) fechado cryo-mandíbula contendo o complexo músculo-tendão-osso fixado na máquina. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4: Resultados de testes biomecânicos
Resistência à tração, expressada em Newtons (N) no controle e grupos PRP nos pontos de tempo diferente após a cirurgia. Houve um aumento de UTS em ambos os grupos ao longo do tempo, com o grupo PRP, apresentando valores significativamente superiores às 15 e 30 dias após a cirurgia.
Barra de erro define o desvio padrão (SD). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Resultados de testes biomecânicos
Área transversal do tendão expressado em milímetros quadrados (mm2). A área de seção transversal foi significativamente maior no grupo PRP até dia 15. Depois disso, a seção foi semelhante nos dois grupos.
Barra de erro define o desvio padrão (SD). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 6: Resultados histológicos
Representante secções longitudinais do tendão de Aquiles, de controle e os grupos PRP, manchado com Trichrome de Masson. Barra de escala = 100 µm. Há uma coloração verde mais forte no tendão do grupo PRP no dia 5. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
As plaquetas são essenciais para a fase inflamatória inicial do tendão processo de cura. Quando estas plaquetas estão expostas a um tecido ou fatores que induzem a coagulação, liberam fatores de crescimento que são estocados em grânulos α. Devido a essa interação, macromoléculas da matriz extracelular são synthetized e células mesenquimais proliferam. As plaquetas também têm uma atividade quimiotáctica em células progenitoras a circulação de sangue, aumentando a angiogênese e estimulando a diferenciação celular6,20.
O teste biomecânico foi feito usando um dispositivo de fixação feito especialmente para o ex vivo teste tração do tendão de Aquiles em ratos15. O cryo-mandíbula permite o congelamento do músculo pela adição de nitrogênio líquido, e o calcâneo, que é a parte inferior da amostra, é fixado diretamente na máquina. É muito importante iniciar o ensaio de tracção quando o músculo está completamente rígido, mas o tendão é ainda flexível. Esta técnica evita danos nos tecidos e preserva a integridade mecânica. Também esta técnica é simples, seguro, não-compressivo e comprovadamente reprodutíveis, como vários estudos têm utilizado este método4,15.
Para apoiar os resultados mecânicos, alguns tendões foram submetidos a avaliação histológica. A coloração de hematoxilina-eosina mostra uma visão grande do tecido cicatrizada e dá informações gerais sobre a quantidade de células e colágeno presente. Também, a medição da hidroxiprolina é útil como é um aminoácido encontrado somente em colágeno e permite que o objectivation dos dados histológicos. No entanto, é necessário fazer a coloração tricromo de Masson, um, que mostra informações muito mais detalhadas sobre a deposição e a concentração de fibras de colágeno4.
Embora o nível de colágeno III mRNA em PRP tratada tendões não foi alterada, no dia 30 mRNA do Col eu estava presente em uma concentração mais elevada nos tendões feridos tratados com PRP. Ele tinha sido mostrado anteriormente que o PRP interfere com a proliferação de macrófagos e a produção de IL-121, que assim poderia evitar a reação inflamatória excessiva durante as fases iniciais do processo cura11. É possível que o PRP estimula a proliferação, a ativação de vias metabólicas e a transformação das células mesenquimais em tenocytes que estão ativos.
Altas concentrações de TNDM nos tendões do grupo PRP indicam que as moléculas injetadas poderiam atrair células circulantes na corrente sanguínea e induzir uma diferenciação para o fenótipo de tenocyte11. Tomados em conjunto, estes resultados demonstram que apenas uma injeção de PRP para uma ruptura do tendão de Aquiles tem um efeito positivo na fase inicial de cura e leva a uma maior resistência mecânica.
Vários estudos pré-clínicos já mostraram que o PRP melhora o processo de cura, e que os diferentes fatores de crescimento têm ações específicas durante este processo,22. Mazzocca e sua equipe demonstraram que o PRP estimula a proliferação celular em músculos, ossos e tendões. De diferentes preparações, fortemente concentrada PRP sem quaisquer células brancas do sangue provou para ser o mais eficaz tratamento23. McCarrell et al. Fiz um experimento semelhante, testando várias preparações de PRP contendo diferentes concentrações de PRP e células brancas do sangue em tendões de cavalo. Preparações que contenham uma concentração intermediária de plaquetas e uma alta concentração de glóbulos brancos levaram a uma maior liberação de citocinas pró-inflamatórias, como IL-1ß e TNFa e menor síntese de colágeno. As misturas com uma alta concentração de glóbulos brancos e plaquetas também levaram a um aumento de citocinas inflamatórias, mas a síntese de colágeno inibida. Concluindo, isto significa que se a concentração de plaquetas é muito alta, metabolismo de síntese e célula de colágeno são lento24. Boswell et al. confirmou estas conclusões25. A mais eficiente preparação PRP conteria, portanto, uma concentração de plaquetas inferior a 106 plaquetas / µ l e sem glóbulos brancos.
Uma grande vantagem do uso de PRP é autogenity. Embora em nosso estudo, nós costumávamos PRP alogênico sacrificando ratos doadores têm uma quantidade suficiente de sangue. Além disso, tirar sangue de ratos operados enfraqueceria-los demais. Outra limitação deste estudo é que todas as rupturas são agudas e realizada em tendões saudáveis, que não é sempre o caso em humanos, como os tendões rompem-se muitas vezes por causa de degeneração prévia. Este modelo sendo baseado nas lesões dos tendões afiados, nenhuma conclusão definitiva pode ser desenhada para tendinopatias degenerativas.
Usando esse método, existem algumas etapas críticas de me lembrar, o primeiro sendo a preparação do PRP, que deve ser o mais reprodutível possível. Outro passo crítico é o procedimento cirúrgico: a remoção do tendão e músculo-tendão complexo deve ser feito de forma reprodutível para evitar qualquer preconceito. Por último, a preparação para o teste biomecânico: nitrogênio líquido é adicionado para congelar o músculo, e é muito importante que o tendão não está congelado neste processo porque poderia levar a resultados tendenciosos, como a rigidez do tendão seria alterada. Esta também é uma limitação do estudo, desde que não há nenhum protocolo padronizado para garantir que a elasticidade do tendão não é modificada.
Baseamos nosso método no método desenvolvido por Virchenko et al. 26, mas adaptado usando o cryo-maxilar, que protege o tendão contra agressões exteriores induzida por grampos. A grande vantagem deste método é que é reprodutível mesmo se ele ainda não está normalizado. Dá uma ideia sobre como lesões do tendão podem ser tratadas em seres humanos, apesar de experimentos com ratos não sempre traduzem bem a tratar lesões humanas. É provável que uma versão adaptada do método pode ser útil no tratamento dessas lesões no futuro, apoiada pelo fato de que é fácil de usar, tem um custo relativamente baixo e é menos invasiva do que outros métodos.
Não há conflitos de interesse declarados.
Este estudo foi suportado pelo Standard de Liège e Lejeune - Lechien concede dos fundos Leon Frédéricq.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Xylazine (Xyl-M) | VMD | none | anesthetic |
Ketamin (Jétamine 1000 CEVA) | CEVA Santé Animale | none | anesthetic |
Buprenorphin (Vetergésic Multidosis) | ALSTOE | none | Painkiller |
iso-Betadine | MEDA-Pharma | none | Desinfectant |
resorbable yarn Vicryl 6/0 | Johnson & Johnson | ||
Nembutal | CEVA Santé Animale | none | Anesthetic |
Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | P6148 | Preserves structure of the tissue |
Isopropanol 100% | VWR | 20,922,364 | |
Ethanol 95% | VWR | 20,823,362 | |
Xylene | VWR | 28973.363 | |
Paraffin | VWR | LEIC3950.1006 | |
Hematoxylin | Millipore | 1.15938.0025 | Colorant |
Eosin | Millipore | 1.15935.0100 | Colorant |
Eukitt | Sigma-Aldrich | 3989 | Mounting Medium |
CaCl2 |
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