Минимально инвазивные модели для анализа Endochondral перелом, исцеление в мышей стандартных биомеханических условиях
Summary
Этот протокол описывает минимально инвазивного остеосинтеза техника, с помощью Интрамедуллярные винт для стандартизированных стабилизации переломов бедренной кости, которые могут быть использованы для анализа endochondral кости Исцеление у мышей.
Abstract
Кость заживление модели необходимо проанализировать сложные механизмы разрушения, исцеление для улучшения лечения клинических переломов. В течение последнего десятилетия более широкое использование мыши модели ортопедических исследований было отмечено, наиболее вероятно потому что мышь модели предлагают большое количество генетически модифицированных штаммов и специальных антител для анализа молекулярных механизмов заживление перелома. Чтобы управлять биомеханические условия, хорошо изученных остеосинтез методы являются обязательными, также у мышей. Здесь мы сообщаем о дизайн и использование закрытой кости Исцеление модель для стабилизации переломов бедренной кости у мышей. Интрамедуллярные винт, медико класса из нержавеющей стали, обеспечивает через перелом сжатия осевой и вращения стабильности, по сравнению с главным образом используется простой Интрамедуллярные штифты, которые показывают полное отсутствие осевого и вращения стабильности. Стабильность, достигнутые Интрамедуллярные винт позволяет анализ endochondral исцеления. Большое количество каллусной ткани, полученные после стабилизации с винтом, предлагает идеальные условия для сбора ткани для биохимических и молекулярных анализа. Еще одним преимуществом использования винт является тот факт, что винт могут быть вставлены в бедренной кости с минимально инвазивной техники не вызывая повреждение мягких тканей. В заключение винт это уникальный имплантат, который идеально может быть использован в закрытых переломов, исцеление моделей, предлагающих стандартизированных биомеханические условия.
Introduction
Кости Исцеление исследования на мышах пользуются большим спросом из-за широкого спектра антител и генетически модифицированных животных. Эти факты позволяют изучать молекулярные механизмы кости Исцеление1. В последние несколько лет различные кости Исцеление модели мышей были разработаны2. Эти модели можно разделить на открытые модели, в которых кости osteotomized с использованием открытого бокового хирургического подхода и в закрытых модели, в которых перелом кости на основе модели разрушения, представленный Bonnares и Einhorn3. Используя эту технику, стандартизированных поперечный перелом может производиться с помощью 3-точка изгиба устройства и Интрамедуллярные имплантаты могут быть вставлены через небольшой медиальный parapatellar разрез в минимально инвазивной техники, избегая крупных мягких тканей травм.
Интрамедуллярные винт может применяться для стабилизации закрытых переломов у мышей. Винт предлагает вращения и осевой стабильности. Это достигается путем сжатия перелом проксимального нитями и дистальной головки4. Дальнейшие преимущества винт простой хирургической техники, имплантата низкосортных invasivity, низкий вес и, прежде всего, выше стабильность предоставления стандартизированной и контролируемых биомеханические условия, по сравнению с другими Интрамедуллярные имплантаты5. В самом деле в самых закрытых переломов моделях, фрагменты стабилизируются только путем простой булавки, которые связаны с полным отсутствием вращения и осевой стабильности и высокого риска ПИН и также перелом дислокации. Это может заметно повлиять на процесс заживления, что может привести к задержки исцеления или несрастание формирования.
Хорошо известно, что стабильность фиксации переломов имеет огромное влияние на заживление процесс6,7. Высокая жесткая фиксация приводит в intramembranous исцеление, в то время как менее жесткой фиксации, которая может позволить микродвижений в зазоре перелом, приводит к endochondral исцеления. Стабилизации переломов с винтом Интрамедуллярные показывает, преимущественно endochondral исцеление с большим количеством каллусной ткани, особенно после 2 недель заживление перелома. Возможность собрать большое количество каллусной ткани позволяет анализ нескольких параметров различными методами.
Здесь мы доклад о разработке и применении Интрамедуллярные винт в мышей, а также на его преимущества и недостатки в экспериментальных исследованиях на обычных endochondral кости Исцеление.
Protocol
Representative Results
Discussion
Важнейшие шаги хирургической процедуры, чтобы найти правильный входной точкой для имплантации винт в середине мыщелков бедренной кости в intercondylar паз, а также оптимальной ориентации иглы параллельно оси кости для рассверливания по Интрамедуллярные полости. Чтобы избежать неправильно?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Эта работа была поддержана RISystem AG, Давос, Швейцария.
Materials
| Mouse Screw | RISystem AG | 221,100 | |
| Guide wire | RISystem AG | 521,100 | |
| Centering bit | RISystem AG | 590,205 | |
| Hand drill | RISystem AG | 390,130 | |
| Cotton-Swab (150 mm, small head) | Fink Walter GmbH | 8822428 | |
| Suture (5-0 Prolene) | Ethicon | 8614H | |
| Forceps | Braun Aesculap AG &CoKG | BD520R | |
| Scissors | Braun Aesculap AG &CoKG | BC100R | |
| Needle holder | Braun Aesculap AG &CoKG | BM024R | |
| 27 G needle | Braun Melsungen AG | 9186182 | |
| Scalpel blade size 15 | Braun Aesculap AG &CoKG | 16600525 | |
| Heat radiator | Sanitas | 605.25 | |
| Depilatory cream | Asid bonz GmbH | NDXZ10 | |
| Eye lubricant | Bayer Vital GmbH | 2182442 | |
| Xylazine | Bayer Vital GmbH | 1320422 | |
| Ketamine | Serumwerke Bernburg | 7005294 | |
| Tramadol | Grünenthal GmbH | 2256241 | |
| Disinfection solution (SoftaseptN) | Braun Melsungen AG | 8505018 | |
| CD-1 mice | Charles River | 22 | |
| X-ray Device | Faxitron MX-20, Faxitron X-ray Corporation | 2321A0988 | |
| Fracture device small | RISystem AG | 891,100 |
References
- Jacenko, O., Olsen, B. R. Transgenic mouse models in studies of skeletal disorders. J Rheumatol Suppl. 43, 39-41 (1995).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Bonnarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Orthop Res. 2 (1), 97-101 (1984).
- Holstein, J. H., et al. Development of a stable closed femoral fracture model in mice. J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).
- Histing, T., et al. Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture. J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).
- Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing. J Orthop Res. 15 (4), 577-584 (1997).
- Histing, T., et al. Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice. Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).
- Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
- Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
- Garcia, P., et al. A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing. J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).
- Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).
- Garcia, P., et al. The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).
- Histing, T., Klein, M., Stieger, A., Stenger, D., Steck, R., Matthys, R., Holstein, J. H., Garcia, P., Pohlemann, T., Menger, M. D. A new model to analyze metaphyseal bone healing in mice. J Surg Res. 178 (2), 715-721 (2012).
- Histing, T., Menger, M. D., Pohlemann, T., Matthys, R., Fritz, T., Garcia, P., Klein, M. An Intramedullary Locking Nail for Standardized Fixation of Femur Osteotomies to Analyze Normal and Defective Bone Healing in Mice. J Vis Exp. (117), (2016).
- Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).
- Manigrasso, M. B., O’Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).
- Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U., Meier, C., Pohlemann, T. Development of a locking femur nail for mice. J Biomech. 40 (1), 215-219 (2007).
- Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. 355 Suppl, S132-S147 (1998).
