הליך כירורגי לResecting צלעות העכבר: מודל לתיקון עצם ארוך בקנה מידה גדולה
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
פרוטוקול זה מציג חוקרים למודל חדש לתיקון עצם בקנה מידה גדולה ניצול צלעות העכבר. הנוהל מפרט את הפעולות הבאות: הכנת בעלי החיים לניתוח, פתיחת קיר גוף החזה, חושף את הצלעות הרצויות מהשרירים הבין- שמסביב, מוציא את החלק הרצוי צלעות ללא גרימת pneumothorax, וסוגר את החתכים. בהשוואה לעצמות השלד התוספים, הצלעות נגישות מאוד. בנוסף, לא, קיבוע פנימי או חיצוני הוא הכרחי שכן הצלעות הסמוכות מספקות קיבוע טבעי. הניתוח משתמש באופן מסחרי אספקה זמינה, הוא פשוט ללמוד, ונסבל היטב על ידי בעלי החיים. ההליך יכול להתבצע עם או בלי הסרת קרום העצם שמסביב, ולכן התרומה של periosteum לתיקון ניתן להעריך. תוצאות מצביעות על כך שאם periosteum נשמר, תיקון חזק מתרחש ב1-2 חודשים. אנו מצפים כי שימוש בפרוטוקול זה לאעידוד מחקר לתיקון צלעות ושהממצאים יאפשרו פיתוח הדרכים חדשות כדי לעורר תיקון עצם במקומות אחרים בגוף.
Introduction
מתיש פגיעה בשלד, דלקת מפרקים ניוונית כרוניות, והבעיות החמורות הקשורות לניתוח שחזור להשפיע על יעילות כלכלית, משפחת רווחה, ואיכות החיים. בעוד הפסקות קטנות ונגעים יכולים לרפא די טובה, בני האדם אינם מסוגלים לתקן את הפגמים גדולים, ולכן יש להסתמך על נהלי שחזור כדי לשחזר מבנה ותפקוד. שחזור עשוי להיות כרוך בשתלים אלוגנאית או heterogeneic, עצם morcellized, פיגומים מושתלים, או הארכת עצמות. למרבה הצער, הם לא רק שם גורמי תחלואת persistant כרוכים בטיפולים אלה, אך הכוח המקורי של עצם תיקון מושגת רק לעתים רחוקות. לפיכך, גישות קליניות חדשות יש צורך.
כיוון אחד לפתח שיטות חדשניות לטיפול בפגמים מגזריים הוא ללמוד מצבים שבהם תיקון בקנה מידה גדולה מתרחש באופן טבעי. דו-חיים מפורסמים יכולים להתחדש אלמנטי שלד, ואילו יונקים נחשבים מוגבלים בההוא יכולת. עם זאת, מאז תחילת המאה ה -20, כמה דיווחים על ההתחדשות בצלע האדם שפורסמו מצביעים על כך שבני האדם לא יכול להיות כל כך מוגבל 1-4. נכון לעכשיו תופעה זו ידועה בעיקר על ידי מנתחים פלסטיים המשתמשים בחומר צלעות ללסת, פנים ואוזן שיקום, אך הוא לא זוכה להערכה 5 באופן רחב יותר. כדי ללמוד תיקון זה בפירוט רב יותר, פיתחנו מודל כירורגית באמצעות העכבר. שימוש בפרוטוקול זה, חוקרים יכולים לזהות את הגורמים המולדים המעורבים ולהשתמש במידע זה כדי להקל על ריפוי שלד במקומות אחרים.
ישנם יתרונות רבים לשימוש בצלעות כמודל ללימוד תיקון שלד. ראשית, צלעות המקיפות לספק, קיבוע טבעי (בהשוואה לכריתה של עצם הירך 6,7). זה מקטין את הסיכון לתחלואה של תופסנים פנימיים וחיצוניים ומפשט את ההליך כירורגי. שנית, שכבות שרירים דקות של wa החזהיהיה לספק לגישה קלה וראות מצוינת ההופכת את assay להשוות את הנוחות של כריתות calvarial 8. שלישית, בניגוד לcalvariae המהווים על ידי התאבנות intramembranous, צורת הצלעות ידי התאבנות endochondral ולגדול באורך באמצעות הארכה בצלחות גידול נמצאים בשני קצוות של diaphysis מרכזי. לכן, תיקון של הצלעות עשוי להיות דומה יותר לתיקון של עצמות השלד התוספים הארוכות. יתר על כן, מצאנו כי בהשוואה לעצם הירך, periosteum של הצלעות עבה יותר וניתן להשפיע בקלות רבה יותר. לפיכך, חוקרים המבקשים assay תיקון עצם לצורך לימוד periosteum או בדיקת טיפולים בתאים, סוכנים תרופתיים, ו / או פיגומי רקמה עלולים למצוא את מודל כירורגים זה שימושי. לסיכום, מודל כריתת צלע זו מספק הקשר שבתוך ללמוד תיקון עצם בקנה מידה גדולה טבעית ביונקים כמו שאף כזה מודל בשימוש כללי קיים כיום.
Protocol
Representative Results
Discussion
כאשר לומדים פרוטוקול זה ראשון, לקבוע היכן לאתר את החתך הראשוני יכול להיות מאתגר. עם זאת, בפועל על עכברים מורדמים עוזר המנתח ללמוד היכן למקם את החתך הראשוני ולחשוף את הצלעות הרצויות כך שעברו כריתה. עבודה על גופות גם משפרת את המיומנויות המוטוריות העדינה הדרושות כדי להס?…
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).
