Ett kirurgiskt ingrepp för resektion musen Rib: En modell för storskaliga Lång Bone 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
Detta protokoll introducerar forskare till en ny modell för storskalig benreparation utnyttjar musen revbenet. Proceduren detaljer följande: förberedelse av djuret för operation, öppna bröstkroppsväggen, utsätta den önskade revbenet från de omgivande interkostal muskler, skära den önskade delen av ribban utan att inducera en pneumothorax, och stänga snitten. Jämfört med benen i appendicular skelettet, revbenen är hög tillgänglighet. Dessutom behövs ingen intern eller extern fixa eftersom närliggande ribbor ger en naturlig fixering. Operationen använder kommersiellt tillgängliga leveranser, är enkel att lära sig, och väl tolererad av djuret. Förfarandet kan genomföras med eller utan att ta bort den omgivande benhinnan, och kan därför bedömas bidrag benhinnan till reparation. Resultaten tyder på att om benhinnan behålls, sker robust reparation i 1 – 2 månader. Vi förväntar oss att användning av detta protokoll kommerstimulera forskning om ribb reparation och att resultaten kommer att underlätta utvecklingen av nya sätt att stimulera benreparation på andra platser runt om i kroppen.
Introduction
Försvagande skelettskador, kronisk osteoartrit, och de allvarliga problem som är förknippade med rekonstruktiv kirurgi påverkar ekonomisk produktivitet, familjens välbefinnande och livskvalitet. Medan små pauser och lesioner kan läka ganska bra, människor är inte kapabla att reparera stora defekter och därför måste förlita sig på rekonstruktiv förfaranden för att återställa struktur och funktion. Rekonstruktion kan innebära allogena eller heterogeneic transplantat, morcellized ben, implanterade ställningar, eller distraktion osteogenesis. Tyvärr, inte bara är det långlivade sjuklighet faktorer som är förknippade med dessa behandlingar men den ursprungliga styrkan av den reparerade benet sällan uppnås. Således behövs nya kliniska metoder.
Enkelriktad att utveckla innovativa metoder för att behandla segmentdefekter är att studera situationer där storskaliga reparation förekommer naturligt. Groddjur ökänt kan regenerera skelettelement, medan däggdjur anses vara begränsade i thär förmågan. Men sedan början av 20-talet, några rapporter om förnyelse i den mänskliga revben har publicerats tyder på att människor inte kan vara så begränsad 1-4. För närvarande detta fenomen är mest känd av plastikkirurger som använder rib material för käken, ansikte och öron återuppbyggnad, men det är inte mer allmänt uppskattat 5. För att studera denna reparation mer i detalj, har vi utvecklat en kirurgisk modell med hjälp av musen. Med hjälp av detta protokoll, kan forskarna identifiera de medfödda faktorer inblandade och använda denna information för att underlätta skelett läkning på andra platser.
Det finns många fördelar med att använda revbenen som modell för att studera skelett reparation. Först, de omgivande ribborna ger en naturlig fixa (jämfört med resektion av lårbenet 6,7). Detta minskar sjuklighet risken för interna och externa fixators och förenklar det kirurgiska ingreppet. För det andra, de tunna muskelskikt bröst wall ge enkel åtkomst och utmärkt sikt vilket gör analysen jämförbar med bekvämligheten med calvarial resektioner 8. För det tredje, i motsats till kalvarier som bildas genom intramembranös benbildning, revbenen formen av endokondral benbildning och växa i längd via förlängning på tillväxtplattor placerade i vardera änden av en central diafys. Därför kan reparation av revbenen vara mer jämförbar med reparation av de långa benen i appendicular skelettet. Vidare har vi funnit att jämfört med lårbenet, är periostet av ribban tjockare och lättare kan manipuleras. Således kan utredare som vill analysera benreparation i syfte att studera benhinnan eller testa cellterapi, farmakologiska medel, och / eller vävnads byggnadsställningar hitta denna kirurgiska modell användbar. Sammanfattningsvis ger denna ribba resektion modell ett sammanhang där för att studera naturliga storskaliga benreparation hos däggdjur som ingen sådan modell används allmänt för närvarande finns.
Protocol
Representative Results
Discussion
När de först detta protokoll, bestämma var att lokalisera den initiala snittet kan vara utmanande. Men praxis på euthanized möss hjälper kirurgen lära sig var att placera den initiala snittet och exponera den önskade revben som ska resekeras. Att arbeta på kadaver också förbättrar fina motoriska färdigheter som krävs för att ta bort ribbdel med eller utan benhinnan. Dessutom kan någon ny till detta förfarande hitta manipulera de fina verktyg och tunna suturer vara svårt. Medan knyta av, överflödigt d…
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).
