Et kirurgisk indgreb for resektion musen Rib: En model for storstilet lang knogle Repair
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
Denne protokol indfører forskere til en ny model for storstilet knoglereparation udnytte musen ribben. Proceduren beskriver følgende: forberedelse af dyret til operation, åbning af thorax krop væg, og udsætter den ønskede ribben fra de omkringliggende mellemsiddende muskler, udskære det ønskede udsnit af ribben uden at fremkalde en pneumothorax, og lukke indsnit. Sammenlignet med knoglerne i appendicular skelet, ribbenene er meget tilgængelige. Desuden er det ikke nødvendigt intern eller ekstern fiksator da de tilstødende ribber giver en naturlig fiksering. Operationen bruger kommercielt tilgængelige forsyninger, er ligetil at lære, og veltolereret af dyret. Proceduren kan udføres med eller uden fjernelse af omgivende periosteum, og derfor bidrag periosteum til reparations- kan vurderes. Resultaterne indikerer, at hvis periosteum bevares, forekommer robust reparation i 1 – 2 måneder. Vi forventer, at brugen af denne protokol vilstimulere forskning i rib reparation og at resultaterne vil lette udviklingen af nye måder at stimulere knogle reparation i andre steder i kroppen.
Introduction
Invaliderende skeletal skade, kronisk slidgigt, og de alvorlige problemer, der er forbundet med rekonstruktionskirurgi påvirke den økonomiske produktivitet, familiens trivsel, og livskvalitet. Mens små pauser og læsioner kan helbrede ganske godt, mennesker ikke er i stand til at reparere store fejl, og derfor må stole på rekonstruktive procedurer til at genoprette struktur og funktion. Genopbygning kan involvere allogene eller heterogeneic transplantater, morcellized knogle, implanterede scaffolds eller distraktionsosteogenese. Desværre er det ikke alene er der persistente sygelighed faktorer forbundet med disse behandlinger, men den oprindelige styrke af den reparerede ben sjældent opnås. Således er der behov for nye kliniske tilgange.
En-måde at udvikle innovative metoder til at behandle segmentdefekter er at studere situationer, hvor store reparation forekommer naturligt. Padder berømt kan regenerere skelet elementer, mens pattedyr anses begrænset i ther evne. Men da den tidlige del af det 20. århundrede, et par rapporter om regenerering i den menneskelige ribben er blevet offentliggjort tyder på, at mennesker ikke kan være så begrænset 1-4. I øjeblikket dette fænomen er bedst kendt af plastikkirurger, der bruger rib materiale til kæbe, ansigt og øre genopbygning, men det er ikke mere bredt værdsat 5. For at undersøge denne reparation nærmere, har vi udviklet en kirurgisk model ved hjælp af musen. Ved hjælp af denne protokol, kan forskerne identificere de medfødte faktorer involveret, og bruge disse oplysninger til at lette skelet healing andre steder.
Der er mange fordele ved at bruge ribberne som en model til at studere skeletal reparation. Først de omgivende ribber giver en naturlig fikseringsindretning (sammenlignet med resektion af femur 6,7). Dette nedsætter sygelighed risikoen for interne og eksterne fikseringsindretninger og forenkler den kirurgiske procedure. Det andet den tynde muskuløse lag af brystet wall give nem adgang og fremragende udsyn, der gør analysen sammenlignes med bekvemmeligheden ved calvariale resektioner 8. For det tredje, i modsætning til Calvariaene som danner ved intramembranous ossifikation ribberne form ved endochondral ossifikation og vokse i længden via forlængelse ved vækstzoner placeret ved hver ende af en central diafyse. Derfor kan reparation af ribbenene være mere sammenlignelig med reparation af de lange knogler i appendicular skelet. Endvidere har vi fundet, at i forhold til lårbenet, periosteum af ribben er tykkere og lettere kan manipuleres. Således kan forskere, som ønsker at analysere knoglereparation med henblik på at studere periosteum eller testcellen terapier, farmakologiske midler og / eller vævsstilladser finde denne kirurgiske model nyttig. Sammenfattende er dette ribben resektion model giver en sammenhæng, til at studere naturlige store knogle reparation hos pattedyr som sådan model i almindelig brug i dag eksisterer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Når først lære denne protokol, bestemme hvor den skal finde den oprindelige snit kan være udfordrende. , Hjælper dog praksis på aflivet mus kirurgen lære hvor du skal placere den oprindelige snit og udsætte den ønskede ribben skal resekteres. Arbejde på kadavere forbedrer også de fine-motoriske færdigheder, der kræves for at fjerne ribbedel med eller uden periost. Desuden kan en ny person til denne procedure finde manipulere de fine værktøjer og tynde suturer at være vanskeligt. Mens binde off, overskyde…
Divulgazioni
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' |
Riferimenti
- 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).
