Эффективное и воспроизводимые протокол для отвлечения остеогенез в мышиной модели, ведущие к функциональной регенерированный бедренной кости
Summary
Это исследование описывает, воспроизводимые и подробный протокол с помощью недавно разработанных внешних фиксаторов для отвлечения остеогенез в бедренной крыса модели какие разрешения физиологических несущие животных после удаления внешних фиксаторов.
Abstract
Этот протокол описывает использование недавно разработанных внешних фиксаторов для отвлечения остеогенез в мышиной модели бедренной кости. Отвлечение Остеогенез (ДУ) является хирургической техники, ведущих к костной регенерации после остеотомии. Osteotomized конечностей перемещаются друг от друга, постепенно отвлечение достичь желаемого удлинения. Эта процедура широко используется людьми для нижних и верхних конечностей, удлинение, лечение после исправления кости, или регенерации дефекта кости после иссечения опухоли костей, а также в реконструкции челюстно-лицевой хирургии. Только несколько исследований четко продемонстрировать эффективность их протокола в получении функционального регенерации костей, т.е., кости, которые будут поддерживать физиологическое несущие без разрушения после удаления внешних фиксаторов. Кроме того протоколы для различны и воспроизводимость ограничивается отсутствием информации, что делает сравнение между исследованиями трудно. Целью данного исследования было разработать воспроизводимые протокол, состоящий из соответствующих внешних фиксаторов дизайн для крыс Удлинение конечностей, с подробной хирургическая техника, которая позволяет физиологических несущие животного после удаления внешнего фиксаторов.
Introduction
Отвлечение Остеогенез (ДУ) является хирургическая техника широко используется клинически1,2,,34 людей для нижней1,2 и верхние3 удлинения конечностей, лечение после исправления кости, или регенерации после хирургии для костей опухоль иссечение также как и челюстно-лицевая реконструкция4дефекта кости. Сделайте приводит к костной регенерации после размещения внешних фиксаторов в кости и остеотомии. Osteotomized конечностей перемещаются друг от друга путем постепенного отвлечение2 для достижения желаемого удлинения. Следует период консолидации, в течение которого существует не больше удлинение.
Процедуры делать делится на три этапа: задержка, дистракции и консолидации. Как правило задержка 7-дневный период начинается сразу после остеотомии4. Это позволяет кости ремонт начать первый шаг заживление процесс4. Латентный период сопровождается отвлечение период где тяговой силы применяются к регенерации каллуса и окружающих мягких тканей1,2,4. При достижении желаемого удлинения, начинается отвлечение останавливается и периода консолидации. В этот период внешних фиксаторов сохраняется до регенерации кости функциональных достаточно для поддержки его удаление.
Различные параметры влияют кости ремонт например длину и частоту удлинение, тип внешних фиксаторов, частота дистракции, длина периода консолидации, или тип механического стресса, применяется к отвлекаться каллуса. Например скорость и частота удлинения может привести преждевременной консолидации5 или срыва этого процесса путем создания невосстановимый ущерб как некротических тканей или кисты в пределах каллуса6,7.
Многие делают протоколы были прикладной к различных животных моделей8,9,10 для изучения процессов репарации кости и максимизировать костной консолидации. У крыс большинство исследований11,12,13,,1415 сосредоточена на как сократить ду Протокол путем ускорения процесса консолидации каллуса. Некоторые из этих экспериментальных исследований используются уже имеющиеся внешние фиксаторы для человека клинических приложений5,13,,1516. Однако эти типы внешних фиксаторов не подходят для ДУ на бедренной кости крыс, которая exhibits различные анатомические характеристики от человека бедренной кости. Кроме того лишь немногие исследования ясно продемонстрировать эффективность их протоколов в получении функционального регенерации кости7,16. Поэтому трудно сравнивать результаты различных исследований ДУ, благодаря их различные протоколы и отсутствием информации о внешних фиксаторов12,13,14,17.
Таким образом целью данного исследования было описать в мышиной модели, эффективной и воспроизводимые протокол для ДУ на бедра, что приводит к функциональным регенерации кости. С этой целью мы разработали домашние и easy-to-use внешних фиксаторов специально для крыс бедренной кости, который мы описали подробно в настоящем Протоколе. В разработке технических спецификаций для этого устройства, мы учли все основные ограничения для хорошее распределение механических напряжений и избегая производство остаточных напряжений. Техническая спецификация включает соответствующие геометрии для устройства позволить чисто тягловую силу на кости и окружающих тканей, соответствующий вес для походку животных, контроля длины удлинение костей, и хороший выравнивание костей сегментов без производства касательное напряжение на пересечении булавки и кости. Кроме того это устройство должно использоваться без седации животного во время дистракции, биосовместимых и стерилизации без повреждения. После 7 недель консолидации этот протокол для ДУ на бедра крыса привело к функциональной регенерированный кости, продемонстрированные животных физиологических несущие без разрушения регенерированный каллуса после удаления внешних фиксаторов. Физиологические походку животных согласуется с архитектурной параметры, полученные из микро CT анализ регенерированный каллуса и рентгеноструктурного анализа.
Protocol
Representative Results
Discussion
Это исследование описывает воспроизводимый протокол, состоящий из соответствующих внешних фиксаторов дизайн для крыс Удлинение конечностей, с подробной хирургическая техника, которая позволяет физиологических несущие животных после удаления внешних фиксаторов. Наши ду протокол пр?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддерживается и финансируется CNRS Mecabio вызов.
Авторы благодарят техник животных ухода за заботу о животных на протяжении всей процедуры. Авторы также признают IVTV Лиона, через Thierry Hoc. Благодаря Марджори Sweetko для изменения языка.
Мы благодарны Marylène Lallemand, Сесиль Génovésio и Патрик Laurent за их вклад в это экспериментальное исследование.
Materials
| Kétamine | Renaudin | 578 540-2 | Supply by animal house |
| Médétomidine | Virbac | 6799091 | Supply by animal house |
| Sevoflurane | Centravet | 567 477-2 | Supply by animal house |
| Buprenorphine | Indivor France | 3400932731060 | Supply by animal house |
| Enrofloxacine | ChannelPharmaceutical Facturing | FR/V/4955220 | Supply by animal house |
| Piezotome | Satelec Acteon | F57510 | |
| Heating pet pad | Therasage | AL8365936 | Supply by the animal house |
| Dental X-ray | S.A.R.L Innovation médicales et dentaires | WYZ – BLUEX | |
| Winiwix Software | Softys Dental | PFT | |
| Micro-CT system | nanoScan SPECT/CT | GEIT-31105EN (05/14) | Subcontract by IVTV central Lyon |
| Micro-CT analysis Software | phoenix datos X2 reconstruction | none | Free software |
| Electric razor | Brawn | GT415 | Supply by animal house |
| Senn’s retractors | Word Precision Instruments | 501718 | Blunt version |
| Betadine Solution | Mundipharma Medical Company | D08AG02 | Supply by animal house |
| Resorbable suture thread (5.0) | Ethicon | JV1023 | Supply by animal house |
| Rugine | Word Precision Instruments | 503406 | |
| Mayo-Hegar needle holder | Word Precision Instruments | V503382 | |
| Metal drill | Beuterlock | V020944018003 | |
| Micro Olsen-Hegar Needle-holder | Word Precision Instruments | 501989 | |
| Mayo scissor | Word Precision Instruments | 501752 | |
| Scalpel | Word Precision Instruments | 500236 | |
| Sprague-Dawley | Janvier | none | 12 weaks and male |
Referenzen
- Jauregui, J. J., Ventimiglia, A. V., Grieco, P. W., Frumberg, D. B., Herznberg, J. E. Regenerate Bone stimulation following limb lengthening: a meta-analysis. BMC Musculoskelet Disord. 17 (1), 407 (2016).
- Morcos, M. W., Al-Jallad, H., Hamdy, R. Comprehensive review of Adipose Stem Cells and Their Implication in Distraction Osteogenesis and Bone Regeneration. Biomed Res Int. 2015 (842975), 1-20 (2015).
- Cansü, E., Ünal, M. B., Parmaksizoglu, F., Gürcan, S. Distraction lengthening of the proximal phalanx in distal thumb amputations. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (3), 227-232 (2014).
- Singh, M., Vashistha, A., Chaudhary, M., Kaur, G. Biological Basis of Distraction Osteogenesis – A Review. J Oral Maxillofac Surg Med Pathol. 28 (1), 1-7 (2016).
- Sailhan, F., Gleyzolle, B., Parot, R., Guerini, H., Viguier, E. Rh-BMP-2 in Distraction Osteogenesis: Dose Effect and Premature Consolidation. Injury. 41 (7), 680-686 (2010).
- Schiller, J. R., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Increased Lengthening Rate Decreases Expression of Fibroblast Growth Factor 2, Platelet-Derived Growth Factor, Vascular Endothelial Growth Factor, and CD31 in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 27 (8), 961-968 (2007).
- Aronson, J., Shen, X. C., Skinner, R. A., Hogue, W. R., Badger, T. M., Lumpkin, C. K. Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 15 (2), 221-226 (1997).
- Aida, T., Yoshioka, I., Tominaga, K., Fukuda, J. Effects of latency period in a rabbit mandibular distraction osteogenesis. Int J Oral Maxillofac Surg. 32, 54-62 (2003).
- Lammens, J., Liu, Z., Aerssend, J., Dequeker, J., Fabry, G. distraction Bone Healing Versus Osteotomy Healing: A Comparative Biochemical Analysis. J Bone Miner Res. 13 (2), 279-286 (1998).
- Isefuku, S., Joyner, C. J., Simpson, A. H. R. W. A Murine Model of Distraction Osteogenesis. Bone. 27 (5), 661-665 (2000).
- Eberson, C. P., Hogan, K. A., Moore, D. C., Ehrlich, M. G. Effect of Low-Intensity Ultrasound Stimulation on Consolidation of the Regenerate Zone in a Rat Model of Distraction Osteogenesis. J Pediatr Orthop. 23 (1), 46-51 (2003).
- Özdel, A., Sarisözen, B., Yalçinkaya, U., Demirag, B. The Effect of HIF Stabilizer on Distraction Osteogenesis. Acta Orthop Traumatol Turc. 49 (1), 80-84 (2015).
- Takamine, Y., et al. Distraction Osteogenesis Enhanced by Osteoblastlike Cells and Collagen Gel. Clin Orthop Relat Res. 399, 240-246 (2002).
- Wang, X., Zhu, S., Jiang, X., Li, Y., Song, D., Hu, J. Systemic Administration of Lithium Improves Distracted Bone Regeneration in Rats. Calcif Tissue Int. 96 (6), 534-540 (2015).
- Xu, J., et al. Human Fetal Mesenchymal Stem Cell Secretome Enhances Bone Consolidation in Distraction Osteogenesis. Stem Cell Res Ther. 7 (1), (2016).
- Yasui, N., et al. Three Modes of Ossification during Distraction Osteogenesis in the Rat. Bone Joint J. 79 (5), 824-830 (1997).
- Chang, F., et al. Stimulation of EP4 Receptor Enhanced Bone Consolidation during Distraction Osteogenesis. J Orthop Res. 25 (2), 221-229 (2007).
- Nyman, J. S., et al. Quantitative Measures of Femoral Fracture Repair in Rats Derived by Micro-Computed Tomography. J Biomech. 42 (7), 891-897 (2009).
- Hsu, J. T., Wang, S. P., Huang, H. L., Chen, Y. J., Wu, J., Tsai, M. T. The assessment of trabecular bone parameters and cortical bone strength: a comparison of micro-CT and dental cone-beam CT. J Biomech. 46, 2611-2618 (2013).
- Xue, J., et al. NELL1 Promotes High-Quality Bone Regeneration in Rat Femoral Distraction Osteogenesis Model. Bone. 48 (3), 485-495 (2011).
- Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A., Rydevik, B., Strömberg, L. An External Fixation Method and Device to Study Fracture Healing in Rats. Acta Orthop. 74 (4), 476-482 (2003).
