Summary

偽骨折:急性末梢組織外傷モデル

Published: April 18, 2011
doi:

Summary

偽骨折、無菌筋骨格系の外傷の再現性のマウスモデルは、後期長期外傷後の免疫応答の評価することができます。この記事では、複数の外傷の研究を可能にするために実験モデルの組み合わせの可能性を含む、ステップごとのモデルの段階の手続きの実行を、説明します。

Abstract

外傷に続いて多臓器不全と外傷患者の高い死亡率につながることができる初期のハイパー反応性炎症反応があり、この応答は、しばしば感染症の臨床的合併症を追加する遅延免疫抑制を伴っているとも死亡率を増加させることができる1-9。多くの研究は、外傷に続く免疫系の反応性にこれらの変化を評価し始めている。10-15
免疫応答に関与する分子経路を評価するために詳細な調査で、これらの株の援助16から21、免疫学的研究は大幅にin vivoでのモデリング使用可能なトランスジェニックやノックアウトマウスのさまざまなを介してサポートされています。

マウスでは骨折固定技術は、複雑で簡単に再現できないことができるように実験的なマウス外傷のモデリングにおける課題は、長期的な調査です。22から30

動物の移動の自由と麻酔の継続的、長期使用せずに長期生存を可能にしながらこの偽骨折モデル、簡単に再現外傷モデルでは、免疫学的に四肢の骨折の環境を模倣することで、これらの困難を克服しています。目的は、長骨の骨折の特徴を再現することです。負傷筋肉や軟組織がネイティブ骨を壊すことなく、損傷した骨や骨髄にさらされている。

後肢に二国間の筋肉の挫滅、これらの負傷者の筋肉に骨液の注入に続いて:偽骨折モデルは、2つの部分から成ります。骨のソリューションは、年齢と体重をマッチさせた同系ドナーの両方後肢から長骨を採取することによって調製される。これらの骨は、粉砕し、リン酸に再懸濁されている骨のソリューションを作成するために緩衝生理食塩水。

二国間の大腿骨骨折は、四肢の外傷の一般的に使用されると十分に確立されたモデルであり、偽骨折モデルの開発中に比較モデルでした。我々は無菌まだ比例して重篤な末梢組織の外傷のモデルを望んでいたとして、利用可能な骨折モデルの様々の中で、我々は、偽骨折に対する我々の比較などの軟部組織損傷と骨折の閉鎖法を使用することにしました。31

出血性ショック、重度の外傷の設定で一般的な所見であり、グローバルな血流低下は、外傷のモデルに非常に関連する要素を追加します。32〜36偽骨折モデルは容易に高い重症の多発外傷モデルの出血性ショックモデルと組み合わせることができます。 。。37

Protocol

1。楽器と手術野の準備: すべての実験手順は無菌操作を使用して実行されます。開始する前に、実験エリアは、徹底的に洗浄し、滅菌する必要があります。ベンチは空気乾燥し、70%アルコールでダウン拭くために許可され、消毒されるべきである。実験的な作業領域でドレッシング外科青いパッドと滅菌フィールドを配置します。 すべての材料や?…

Discussion

偽骨折、無菌筋骨格系の外傷の再現性のマウスモデルでは、外傷後の免疫応答の評価することができます。偽骨折モデルは、免疫学的に長骨の骨折の特徴のレクリエーションを通じて四肢の骨折の環境を模倣しています:傷ついた筋肉や軟組織が ​​ネイティブ骨を壊すことなく、損傷した骨や骨髄にさらされている38,39二相性の免疫応答は、以下の見ることができます。 48時間前?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

出血性ショックGM053789の資金源/ナンバー分子生物学

Materials

Material Name Type Company Catalogue Number Comment
Surgical blue pad   Fisher Scientific 50-7105  
Sterile Field dressings   Fisher Scientific NC9517505  
Circulating heating pad 18″x26″   Harvard py872-5272  
Hot bead instrument sterilizer   VWR 11156-002  
Stainless steel tray 8″ x 11″   VWR 62687-049  
Plexiglass boards (10x15x0.5cm)   University of Pittsburgh Machine shop    
Tape rolls 1″   Corporate Express MMM26001  
50cc conical tube   can be purchased through any global vendor    
Straight side wide mouth jars (used as cap for nose cone)   VWR 159000-058  
Oster A5 clippers w. size 40 blade   VWR 10749-020  
Surgical scissors (straight – 12cm)   Fine Science Tools 14068-12  
Hemostats curved -18cm   Harvard 81331718  
Forceps (0.8mm-tip, curved-10cm)   Fine Science Tools 11050-10  
Gauze 4″x4″   can be purchased through any global vendor    
1.5cc microfuge tube   can be purchased through any global vendor    
Ice bucket   can be purchased through any global vendor    
Mortar and Pestle   Fisher 12-961AA  
1cc syringe w/ 25G needle   Fisher Scientific 14-826-88  
20G needle   can be purchased through any global vendor    
1mL pipetteman   can be purchased through any global vendor    
1mL pipette tips   can be purchased through any global vendor    
Falcon polystyrene 8ml tubes   VWR 60819-331  
Sterilization pouch 3″x8″   VWR 24008  
Sterilization pouch 5″x10″   VWR 24010  
MacConkey II Agar plate   BD Biosciences 221172  
Ethyl Alcohol – 200 proof   Pharmaco-AAPER   [70%]
Pentobarbital Sodium (Nembutol Sodium Solution)   Ovation   70mg/kg
Aerrane (Isoflurane)   Baxter   99.9%
Triadine Povidone Iodine (Betadine)   Triad disposables    
Phosphate Buffered Saline (PBS)        
Buprenorphine HCl   Bedford Laboratories   0.1mg/kg

References

  1. DeCamp, M. M., Demling, R. H. Posttraumatic multisystem organ failure. JAMA. 260, 530-534 (1988).
  2. Deitch, E. A. Multiple organ failure. Pathophysiology and potential future therapy. Ann Surg. 216, 117-134 (1992).
  3. Carrico, C. J., Meakins, J. L., Marshall, J. C. Multiple organ failure syndrome. Arch Surg. 121, 196-208 (1986).
  4. Hauser, C. J., Joshi, P., Jones, Q. Suppression of natural killer cell activity in patients with fracture/soft tissue injury. Arch Surg. 132, 1326-1330 (1997).
  5. Faist, E., Baue, A. E., Dittmer, H. Multiple organ failure in polytrauma patients. J Trauma. 23, 775-787 (1983).
  6. Baker, C. C., Oppenheimer, L., Stephens, B. Epidemiology of trauma deaths. Am J Surg. 140, 144-150 (1980).
  7. Faist, E., Kupper, T. S., Bakeer, C. L. Depression of cellular immunity after major injury its association with posttraumatic complications and its reversal with immunomodulation. Arch Surg. 121, 1000-1005 (1986).
  8. Lenz, A., Franklin, G. A., Cheadle, W. G. Systemic inflammation after trauma. Injury. 38, 1336-1345 (2007).
  9. Flohe, S., Flohe, S. B., Schade, F. G. Immune response of severely injured patients–influence of surgical intervention and therapeutic impact. Lang Arch Surg. 392, 639-648 (2007).
  10. Ayala, A., Wang, P., Ba, Z. F. Differential alterations in plasma IL-6 and TNF levels after trauma and hemorrhage. Am J Physiol. 260, R167-R171 (1991).
  11. Kalicke, T., Schlegel, U., Printzen, G. Influence of a standardized closed soft tissue trauma on resistance to local infection. An experimental study in rats. J Ortho Res. 21, 373-378 (2003).
  12. Kobbe, P., Vodovotz, Y., Kaczorowski, D. J. The role of fracture associated soft tissue injury in the induction of sytemic inflammation and remote organ dysfunction after bilateral femur fracture. J Ortho Trauma. 22, 385-390 (2008).
  13. Kobbe, P., Vodovotz, Y., Kaczorwoski, D. J. Pattern of cytokine release and evolution of remote organ dysfunction after bilateral femur fracture. Shock. 30, 43-47 (2008).
  14. Flohe, S. B., Flohe, S., Schade, F. U. Deterioration of the immune system after trauma: signals and cellular mechanisms. Inn. Immun. 14, 333-344 (2008).
  15. Maier, B., LeFering, R., Lhenert, M. Early versus late onset of multiple organ failure is associated with differing patterns of plasma cytokine biomarker expression and outcome after severe trauma. Shock. 28, 668-674 (2007).
  16. Mestas, J., Hughes, C. W. Of mice not men: differences between mouse and human immunology. J. Immunol. 172, 2731-2738 (2004).
  17. Hoth, J. J., Wells, J. D., Brownlee, N. A. Toll like receptor 4-dependent responses to lung injury in a murine model of pulmonary contusion. Shock. 31, 376-381 (2009).
  18. Matsutani, T., Samy, A. n. a. n. t. h. a., Rue, T. S., W, L. Transgenic prolactin-/- mice: effect of trauma-hemorrhage on splenocyte functions. Am J Physiol Cell Physiol. 288, 1109-1116 (2005).
  19. Matsutani, T., Samy, A. n. a. n. t. h. a., Kang, T. S., S-C, . Mouse genetic background influences severity of immune responses following trauma-hemorrhage. Cytokine. 30, 168-117 (2005).
  20. Tsukamoto, T., Pape, H. C. Animal models for trauma research: What are the options. Shock. 31, 3-10 (2008).
  21. DeMaria, E. J., Pellicane, J. V., Lee, R. B. Hemorrhagic shock in endotoxin resistant mice : Improved survival unrelated to deficient production of tumor necrosis factor. J Trauma. 35, 720-724 (1993).
  22. Jamsa, T., Jalovaara, P., Peng, Z. Comparison of three-point bending test and peripheral quantitative computed tomography analysis in the evaluation of the strength of mouse femur. Bone. 23, 155-161 (1998).
  23. Bounarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Ortho Res. 2, 97-101 (1984).
  24. Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U. Development of a locking femur nail for mice. J Biomech. 40, 215-219 (2007).
  25. Holstein, J. H., Garcia, P., Histing, T. Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration. J Orthop Trauma. 23, S31-S38 (2009).
  26. Histing, T., Garcia, P., Matthys, R. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Research. 28, 397-402 .
  27. Manigrasso, M. B., O’Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Ortho Trauma. 18, 687-695 (2004).
  28. Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A. An external fixation method and device to study fracture healing in rats. Acta Orthop Scand. 74, 476-487 (2003).
  29. Bhandari, M., Shanghnessy, S. A minimally invasive percutaneous technique of intramedullary nail insertion in an animal model of fracture healing. Arch Orthop Trauma Surg. 121, 591-593 (2001).
  30. Sonanis, S. V., Lampard, A. L., Kamat, N. A simple technique to remove a bent femoral intramedullary nail and broken interlocking screw. J Trauma. 63, 435-438 (2007).
  31. Kobbe, P., Kaczorwoski, D. J., Vodovotz, Y. Local exposure of bone components to injured soft tissue induces Toll-like receptor 4-dependent systemic inflammation with acute lung injury. Shock. 30, 686-691 (2008).
  32. Bumann, M., Henke, T., Gerngross, H. Influence of haemorrhagic shock on fracture healing. Lang Arch Surg. 388, 331-338 (2003).
  33. Santry, H. P., Alam, H. B. Fluid resuscitation: past, present, and the future. Shock. 33, 229-241 (2010).
  34. Hierholzer, C., Billiar, T. R. Molecular mechanisms in the early phase of hemorrhagic shock. Lang Arch Surg. 386, 302-308 (2001).
  35. Chaudry, I., Ayala, A., Ertel, W. Hemorrhage and resuscitation: immunological aspects. Am J Physiol. 259, 63-678 (1990).
  36. Kawasaki, T., Hubbard, W. J., Choudhry, M. A. Trauma-hemorrhage induces depressed splenic dendritic cell functions in mice. J Immunol. 177, 4514-4520 (2006).
  37. Kohut, L., Darwiche, S. S., Frank, A. M., Brumfield, J. M., Billiar, T. R. Fixed volume or Fixed Pressure: A Murine Model of Hemorrhgaic Shock. J Vis Exp. , (2010).
  38. Menzel, C. L., Pfeifer, R., Darwiche, S. S. Models of lower extremity damage in mice: time course of organ damage and immune response. J Surg Res. 166, e149-e156 (2011).
  39. Pfeifer, R., Kobbe, P., Darwiche, S. S. Role of hemorrhage in the induction of systemic inflammation and remote organ damage: Analysis of combined pseudo-fracture and hemorrhagic shock. J Orthop Res. 29, 270-274 (2011).

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Cite This Article
Darwiche, S. S., Kobbe, P., Pfeifer, R., Kohut, L., Pape, H., Billiar, T. Pseudofracture: An Acute Peripheral Tissue Trauma Model. J. Vis. Exp. (50), e2074, doi:10.3791/2074 (2011).

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