マウス屈筋腱損傷および修復手術
Summary
手に屈筋腱は、一般的に損なわれた手の機能につながる、負傷しています。しかし、瘢痕組織の治癒反応は十分に特徴付けされていません。屈筋腱の治癒のマウスモデルは、ここに示されています。このモデルは、治癒過程の全体的な理解を高め、治癒を改善するための治療法を評価することができます。
Abstract
腱は、ほぼ全身の動きを促進する、骨格筋と骨をつなぎます。手には、屈筋腱（FTS）は、指や一般的な手の機能の屈曲を可能にします。 FTへの傷害は一般的であり、十分な治癒は、多くの場合、過剰な瘢痕組織と腱と周囲の組織との間の癒着に損なわれています。しかし、少しはFT修復の分子と細胞成分について知られています。そのために、運動の障害範囲を含む、ヒトにおける治癒の多くの側面を再現すると、機械的特性を低下FT修復のマウスモデルを開発し、以前に記載されています。ここでは、この外科手術手順の詳細なデモが離断およびマウス後足における屈筋digitorumの長い（FDL）腱のその後の修復を含む、提供されます。この技術は、遺伝子の獲得または機能喪失の効果を評価し、EFFIをテストするために、異なる細胞型の系統解析を実施するために使用することができ治癒過程における薬理学的介入のcacy。 ⅰ）離断し、修復が発生し、マウスの後足の中間部におけるFDLの腱は、滑膜シースに囲まれていません。しかし、このモデルには2つの主要な制限があります。したがって、このモデルは、瘢痕形成プロセスへのシースの潜在的寄与を考慮していません。 ⅱ）修復部位の完全性を保護するために、FTは、おそらく増加した瘢痕形成に寄与し、腱の機械的な力を減少させること、myotendinous接合部で放出されます。フローサイトメトリー分析のために治癒過程中FTの肉芽組織から十分な細胞の単離は困難なことが証明されています。これらの細胞を濃縮するための細胞学遠心分離が使用される代替方法であり、免疫蛍光標識を行うことができるの細胞調製物の生成を可能にします。この方法では、FT治癒の間、細胞又は対象のタンパク質の定量化が可能となります。
Introduction
屈筋前腕の筋肉やデジタル鞘と協調して手作業では屈筋腱は、数字の屈曲と手の把握機能を有効にします。屈筋腱は手の掌側面に沿って実行します。この比較的表面的な場所は、多くの場合、手の外傷の間に屈筋腱の損傷につながります。腱は瘢痕組織の応答ではなく、正常な腱組織1の再生を通じて癒します。この瘢痕組織は、腱への連続性を提供するが、機能は劇的に健康な腱に比べて減少します。腱-瘢痕組織の複合材料は、破裂する可能性が高く、修復腱をレンダリングする、損なわれた機械的性質1を特徴とします。また、瘢痕組織は、腱のサイズおよびバルクの増加をもたらす、天然の腱のコラーゲン線維構造の組織化を欠いています。腱鞘部の解剖学的制約、腱サイズであっても適度な増加を考えることができます大幅に赤滑走腱の機能、動作および手の機能の、したがって数字範囲をUCE。
屈筋腱に1960年の怪我、手のゾーンIIで特に以前には、日常的に起因するこれらの修理2で発生した治癒における重篤な合併症に修復されませんでした。手のこの領域は、「だれの土地3 'と呼ばれていました。しかし、外科技術、縫合糸パターンと物理療法リハビリテーションプロトコールの改善は劇的に屈筋腱の修理2の成果を改善しています。これらの進歩にもかかわらず、修理の40％までは手の機能4を阻害するために十分な接着形成をもたらします。したがって、生物学的アプローチは、治癒を改善するために必要とされます。残念ながら、非常に少ないが、細胞および分子レベルでの腱の治癒過程について知られています。したがって、目標は、基本understandinを改善するために使用することができるマウスモデルを開発することでした治癒を改善するために新規な治療標的を同定するための手段としての屈筋腱の治癒および瘢痕形成の処置の細胞および分子成分のgでした。
より大きな動物モデルは、屈筋腱の治癒過程の理解を促進に尽力してきました。犬とウサギの研究は屈筋腱5,6の内因性および外因性の治癒能力、固定化7に癒着形成の相対を最小限に抑えることで、早期に制御受動運動の重要性だけでなく、治癒過程8上の異なる縫合パターンの両方の効果を実証しています、9。また、イヌのモデルは、治癒10を改善するために翻訳組織工学的ア プローチをテストする際に有用でした。しかし、相対的なコスト、マウス特異的試薬の利用可能性、およびグローバルKNOCの生成を容易にするなどの大型動物モデルにマウスモデルの相対的なを使用していくつかの重要な利点は、ありますK-アウトまたは組織特異的欠失/過剰発現コンストラクト。また、屈筋腱11に対して人間とマウスとの間の機能的類似性はマウスモデルの開発に潜在的有用性を示しています。
屈筋腱の切断と修復を模倣豊富な瘢痕組織および減損の機械的特性の形成を含む臨床治癒の多くの側面のマウスモデルの開発。ここで説明したモデルは、修復部位を保護するためにmyotendinous接合部におけるFDLの切断に起因する臨床実践の真の要約ではありません。修理が発生した腱の中間部分を覆う全く滑膜シースがないのでさらに、このモデルは、治癒反応に滑膜鞘細胞の寄与を考慮していません。これらの制限にもかかわらず、このモデルは、よりクロことをマウスモデルにおいて実証されるように、まだ持っている、運動制限癒着の発生範囲の利点を有していますエリーの臨床シナリオに近似しています。このモデルは、ノックアウトマウスモデル12,13を評価するため、および治癒14-17を改善するための別の薬理学的ア プローチを試験するために使用されてきました。組織学的、免疫組織化学を使用して、このモデルの解析およびin situハイブリダイゼーションでは、治癒の間に重要な遺伝子やタンパク質の局在化に重要な洞察を提供することができます。しかし、組織学のみ断面空間分析を提供し、組織全体を通じて定量化を許可しません。フローサイトメトリー、より定量的なアプローチであるが、細胞のごく限られた数のマウスモデルにおける治癒腱組織から単離することができ、その数はさらに固定、透過処理、および洗浄工程中に減少します。アカウントにこれを取って、フローサイトメトリーをすることは、必要とされる動物の数に実現不可能なアプローチになります。別の方法は、順番にこの小細胞集団の大部分を維持することが必要ですさらに癒しの環境を特徴づけます。ここに示され、これを達成するために使用される方法は、免疫細胞化学、続いてスライドガラス上に細胞学遠心分離によって単離された細胞の濃度を含みます。本研究EDU（5-エチニル2'deoxyuridine、チミジンアナログ）に取り込みおよびその後の標識化は、治癒部位での細胞の相対的な増殖状態を決定するために使用しました。このアプローチは、細胞増殖、遺伝子ノックアウトまたは過剰発現の薬理学的治療の有効性を試験するために、または異なる細胞集団を同定し、定量化するために適用することができます。
Protocol
Representative Results
Discussion
完全離断および長趾屈筋腱の修復のマウスモデルのための外科的処置は、本研究で提示されています。また細胞診遠心機で小細胞集団を濃縮する新たなアプリケーションは、屈筋腱の治癒中の細胞環境の定量的免疫細胞化学分析を可能にする、実証されています。屈筋腱修復のこのモデルは、ノックアウトモデルを用いて、治癒過程の変化または薬理学的介入を評価するために使用すること?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
この作品は、部分的に手パイロット賞、NIH / NIAMS 1K01AR068386-01（AEL）とNIAMS / NIH P30AR061307の手術のためのアメリカの社会によってサポートされていました。
Materials
| Surgical preparation | |||
| C57BL/6J mice | Jackson Laboratories | 000664 | |
| Ketamine | Hospira | NDC# 0409-2051-05 | |
| Xylazine | Lloyd Inc. | NDC# 61311-482-10 | |
| Buprenorphine | Par Pharmaceutical Inc. | NDC# 42023-179-10 | |
| 0.9% sodium chloride irrigation | Hospira | NDC# 0409-6138-03 | For preparation of ketamine/xylazine and buprenorphine solutions |
| 1ml syringe | BD | 309659 | |
| 30G needle | BD | 305106 | |
| Povidone-Iodine solution | Aplicare | 82-226 | |
| 70% ethanol | |||
| Puralube vet opthalmic ointment | Dechra Veterinary Products | NDC# 17033-211-38 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Surgical tools | |||
| Portable balance 200g | Ohaus | SP202 | |
| Spring scissors | Fine Science Tools | 15124-12 | |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-30 | |
| Needle holders | Fine Science Tools | 91201-13 | |
| Micro spring scissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
| Micro needle holders | Fine Science Tools | 12061-02 | |
| 5-0 nylon sutures | Ethicon | 668G | |
| 8-0 microsurgery nylon sutures | Ethicon | 2808G | |
| Lab-Line histology slide warmer | Barnstead International | 26025 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cytospin method | |||
| Collagenase Type I, lyophilized | Life Technologies | 1700-017 | |
| Bovine Serum Albumin | Cell Signaling Technologies | 9998S | |
| 1X PBS | Thermo Fisher | 10010-023 | |
| Cytology funnels | Fisher HealthCare | 10-354 | |
| HistoBond+ microscope slides | VWR | 16005-110 | |
| Cytospin 2 centrifuge | Shandon | SH-CYTO2 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Immunocytochemistry | |||
| Slide staining tray with black lid | IHC World | M920-2 | |
| Click-iT Plus EdU Imaging Kit | Life Technologies | C10639 | Includes EdU and Hoeschst 33342 |
| Immedge hydrophobic barrier pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
| ProLong Diamond mounting medium | Thermo Fisher | P36970 | |
| Glass coverslips 24x50mm #1.5 | |||
| Clear nail polish |
References
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