عملية جراحية لResecting الماوس الضلع: نموذج لواسعة النطاق إصلاح العظام الطويلة
Summary
The overall goal of this procedure is to successfully resect a portion of bone from the rib of a mouse. The procedure was developed as a model to study large-scale long bone repair.
Abstract
هذا البروتوكول يقدم الباحثون إلى نموذج جديد لإصلاح العظام واسعة النطاق الاستفادة من ضلع الماوس. تفاصيل الإجراء ما يلي: إعداد الحيوان لإجراء عملية جراحية، وفتح جدار الجسم والصدر، وفضح الضلع المطلوب من العضلات الوربية المحيطة بها، واستئصال القسم المطلوب من ضلع دون الأمر الذي أدى إلى استرواح الصدر، وإغلاق الشقوق. مقارنة عظام الهيكل العظمي الزائدي، الأضلاع يمكن الوصول إليها إلى حد كبير. وبالإضافة إلى ذلك، لا التبعي داخلي أو خارجي ضروري لأن الأضلاع المجاورة توفر تثبيت الطبيعي. تستخدم الجراحة تجاريا الإمدادات المتاحة، واضح ومباشر للتعلم، وتحملها جيدا من قبل الحيوان. يمكن أن يتم هذا الإجراء من مع أو دون إزالة السمحاق المحيطة بها، وبالتالي فإن مساهمة السمحاق لإصلاح يمكن تقييم. وتشير النتائج إلى أنه إذا تم الإبقاء على السمحاق، يحدث إصلاح القوي في 1 – 2 أشهر. ونحن نتوقع أن استخدام هذا البروتوكول سوفتحفيز البحوث في مجال إصلاح الصدري وأن النتائج ستسهل تطوير طرق جديدة لتحفيز إصلاح العظام في مواقع أخرى في جميع أنحاء الجسم.
Introduction
المنهكة إصابة الهيكل العظمي، والتهاب المفاصل المزمن، ومشاكل حادة المرتبطة جراحة تؤثر الإنتاجية الاقتصادية، ورفاه الأسرة، ونوعية الحياة. في حين فواصل الصغيرة والآفات يمكن أن تلتئم بشكل جيد إلى حد ما، والبشر ليسوا قادرين على إصلاح عيوب كبيرة، وبالتالي يجب أن تعتمد على الإجراءات الترميمية لاستعادة البنية والوظيفة. قد تنطوي على إعادة الإعمار الطعوم خيفي أو heterogeneic والعظام morcellized، السقالات مزروع، أو الهاء تكون العظم. للأسف، ليست فقط هناك عوامل الإصابة بالأمراض المرتبطة فاضحة مع هذه العلاجات ولكن نادرا ما تتحقق القوة الأصلية للعظم إصلاحه. وبالتالي، هناك حاجة إلى نهج السريرية الجديدة.
في اتجاه واحد لتطوير أساليب مبتكرة لعلاج عيوب قطعي هي دراسة الحالات التي إصلاح واسعة النطاق يحدث بشكل طبيعي. البرمائيات اشتهر يمكن تجديد عناصر الهيكل العظمي، في حين تعتبر الثدييات محدودة في الهو القدرة. ومع ذلك، منذ وقت مبكر من القرن التاسع 20، وقد نشرت تقارير قليلة من تجديد في الضلع البشري مما يشير إلى أن البشر قد لا يكون ذلك محدودا 1-4. حاليا هذه الظاهرة ومن المعروف من قبل جراحي التجميل الذين يستخدمون المواد ضلع للالفك والوجه والأذن إعادة الإعمار، ولكن ليس هو محل تقدير على نطاق أوسع النتيجة 5. من أجل دراسة هذا الإصلاح بمزيد من التفصيل، وقد وضعنا نموذجا الجراحي باستخدام الماوس. باستخدام هذا البروتوكول، يمكن للباحثين تحديد العوامل الفطرية المعنية واستخدام هذه المعلومات لتسهيل الشفاء العظمي في مواقع أخرى.
وهناك العديد من المزايا لاستخدام الأضلاع كنموذج لدراسة إصلاح الهيكل العظمي. أولا، توفر الأضلاع المحيطة التبعي الطبيعي (بالمقارنة مع استئصال عظم الفخذ 6،7). هذا يقلل من خطر الإصابة بالأمراض من المثبتات الداخلية والخارجية ويبسط عملية جراحية. وثانيا، طبقات عضلية رقيقة من وا الصدرليرة لبنانية توفير سهولة الوصول ورؤية ممتازة مما يجعل فحص مماثلة لراحة استئصال قبي 8. ثالثا، على النقيض من calvariae التي تشكل من قبل التحجر داخل الغشاء، شكل الأضلاع التي تعظم غضروفي وتنمو في الطول عن طريق تمديد في لوحات النمو تقع إما في نهاية diaphysis المركزي. ولذلك، إصلاح الأضلاع قد تكون أكثر قابلية للمقارنة لإصلاح العظام الطويلة من الهيكل العظمي الزائدي. وعلاوة على ذلك، وجدنا أنه بالمقارنة مع عظم الفخذ، والسمحاق من الضلع هو أكثر سمكا، ويمكن التلاعب بها بسهولة أكبر. وبالتالي، قد المحققين الذين يرغبون في مقايسة إصلاح العظام لغرض دراسة السمحاق أو اختبار علاجات الخلايا، وكلاء الدوائية، و / أو السقالات الأنسجة يجد هذا النموذج الجراحي مفيدة. وباختصار، يوفر هذا النموذج استئصال الضلع على السياق الذي لدراسة إصلاح العظام الطبيعية على نطاق واسع في الثدييات كما لا يوجد نموذج من هذا القبيل في الاستخدام العام موجود حاليا.
Protocol
Representative Results
Discussion
عندما تعلم لأول مرة هذا البروتوكول، وتحديد مكان لتحديد موقع شق الأولي يمكن أن يكون تحديا. ومع ذلك، والممارسة على الفئران الموت الرحيم تساعد الجراح تعلم أين تضع شق الأولي وفضح ضلع المراد مقطوعة. العمل على الجثث أيضا يحسن المهارات الحركية اللازمة لإزالة جزء ضلع مع أو م…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank members of the Mariani lab for critical reading of the manuscript. Our funding sources were: the Baxter Medical Scholar Research Fellowship (to M.K.S.), USC undergraduate fellowships and the Provost, Dean Joan M. Schaeffer, and Rose Hills Fellowships, (to M.K.S.). We also acknowledge a CIRM BRIDGES fellowship through Pasadena City College (to T.T.T). and the James H. Zumberge Research and Innovation Fund, the USC Regenerative Medicine Initiative, and the NIAMS NIH under Award Number R21AR064462 (to F.V.M).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Medium sized micro-dissection scissors (Vannas-Tübingen Spring Scissors 5 mm) | Fine Science Tools | 15003-08 | |
| Fine micro-dissection scissors (Vannas Spring Scissors – 2mm Cutting Edge) | Fine Science Tools | 15000-04 | curved tip is beneficial |
| Micro-scalpel 5.0 mm | Fine Science Tools | 10315-12 | other fine scalpels can be substituted |
| Dumont 55 forceps | Fine Science Tools | 11295-51 | |
| Retractor | Fine Science Tools | 17004-05 | adjustability is convenient |
| Micro-needle holders | Fine Science Tools | 12060-01 | |
| 9.0 nylon sutures (Ethilon), taper point best | Ethicon | 2819G or similar | taper point best but reverse cutting is also good |
| 7.0 prolene sutures (Prolene) | Ethicon | 8700H or similar | 6-0 can be used too, needle point can vary |
| Large forceps (Adson Forceps) | Fine Science Tools | 11006-12 | other brands are fine |
| Lubricant Eye Ointment (Akwa Tears) | Akorn | 17478-062-35 | |
| Suture glue (GLUture Topical Tissue Adhesive) | Abbot | 32046-01 | has excellent working time |
| Shaver | Wahl | 9918-6171 or similar | |
| Clamp lamp | Zoo Med | LF-5 | |
| Infrared Bulb, 75W | Zoo Med | RS-75 | |
| RC2 Rodent Anesthesia System | VetEquip | 922100 | |
| IsoFlo (Isoflurane) | Abbot | 05260-05 | |
| Buprenorphine (Buprenex) | Reckitt Benckiser | 12496-0757-1 | |
| Betadine | Purdue Frederick | 67618015017 | |
| Flavored Gelatin, raspberry | Jell-O | B000E1FYL0 | made up firm, to the consistency of 'jigglers' |
References
- Philip, S. J., Kumar, R. J., Menon, K. V. Morphological study of rib regeneration following costectomy in adolescent idiopathic scoliosis. Eur Spine J. 14 (8), 772-776 (2005).
- Munro, I. R., Guyuron, B. Split-rib cranioplasty. Ann Plast Surg. 7 (5), 341-346 (1981).
- Taggard, D. A., Menezes, A. H. Successful use of rib grafts for cranioplasty in children. Pediatric neurosurgery. 34 (3), 149-155 (2001).
- Head, J. R. Prevention of Regeneration fo the Ribs: A problem in thoracic surgery. Archives of Surgery. 14 (6), 1215-1221 (1927).
- Kawanabe, Y., Nagata, S. A new method of costal cartilage harvest for total auricular reconstruction: part I. Avoidance and prevention of intraoperative and postoperative complications and problems. Plastic and reconstructive surgery. 117 (6), 2011-2018 (2006).
- Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 21 (4), 685-690 (2003).
- Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40, S103-S109 (2009).
- Cooper, G. M., et al. Testing the critical size in calvarial bone defects: revisiting the concept of a critical-size defect. Plastic and reconstructive surgery. 125 (6), 1685-1692 (2010).
- . Ask the Vet. JAX NOTES. 499, (2005).
- Flecknell, P. A., Roughan, J. V., Stewart, R. Use of oral buprenorphine (‘buprenorphine jello’) for postoperative analgesia in rats–a clinical trial. Laboratory animals. 33 (2), 169-174 (1999).
- Rigueur, D., Lyons, K. M. Whole-mount skeletal staining. Methods in molecular biology. 1130, 113-121 (2014).
- Evans, D. J. Contribution of somitic cells to the avian ribs. Developmental biology. 256 (1), 114-126 (2003).
- Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130 (17), 4123-4133 (2003).
- Lu, C., et al. Cellular basis for age-related changes in fracture repair. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 23 (6), 1300-1307 (2005).
- Zilberman, Y., Gafni, Y., Pelled, G., Gazit, Z., Gazit, D. Bioluminescent imaging in bone. Methods in molecular biology. 455, 261-272 (2008).
- Pelled, G., Gazit, D. Imaging using osteocalcin-luciferase. Journal of musculoskeletal. 4 (4), 362-363 (2004).
- Elefteriou, F., Yang, X. Genetic mouse models for bone studies–strengths and limitations. Bone. 49 (6), 1242-1254 (2011).
- Srour, M. K., et al. Natural large-scale regeneration of rib cartilage in a mouse. J. Bone Miner. , (2014).
