Na Vivo Avaliação do desenvolvimento de calo de fratura durante a consolidação óssea em ratos usando um dispositivo de osteossíntese compatível com MRI para o fêmur de Mouse
Summary
A avaliação do desenvolvimento do tecido no calo de fratura durante a cicatrização de osso endocondral é essencial para monitorar o processo de cicatrização. Aqui, nós relatamos o uso de uma ressonância magnética (MRI)-fixador externo compatível para o fêmur do mouse para permitir MRI varreduras durante a regeneração óssea em ratos.
Abstract
Endocondral fratura cura é um processo complexo que envolve o desenvolvimento de tecido fibroso, cartilaginoso e ósseo no calo de fratura. A quantidade de tecidos diferentes em calo ósseo fornece informações importantes sobre a fratura cura progresso. Disponível na vivo técnicas para monitorar longitudinalmente o desenvolvimento de tecido de calo em estudos pré-clínicos consolidação da fratura, utilizando pequenos animais incluem radiografia digital e imagem latente de µCT. No entanto, ambas as técnicas só são capazes de distinguir entre o tecido mineralizado e não-mineralizado. Por conseguinte, é impossível discriminar cartilagem de tecido fibroso. Em contraste, ressonância magnética (MRI) visualiza estruturas anatômicas com base no seu teor de água e, portanto, pode ser capaz de identificar canaliza o tecido mole e cartilagem no calo de fratura. Aqui, nós relatamos o uso do fixador externo compatível com o MRI para o fêmur do mouse para permitir ressonâncias durante a regeneração óssea em ratos. Os experimentos demonstraram que o fixador externo e um dispositivo de fixação feito por permitam ressonâncias repetitivas, possibilitando assim a análise longitudinal do desenvolvimento do tecido de calo de fratura.
Introduction
Consolidação da fratura secundária é a forma mais comum de consolidação óssea. É um processo complexo, imitando a aspectos específicos da32,1,do ossificação endocondral ontogenic. O hematoma de fratura precoce consiste predominantemente de células do sistema imunológico, granulação e tecido fibroso. Tensão de oxigênio de baixa e altas tensões biomecânicas dificultam a diferenciação osteoblástica na gap da fratura, mas promovem a diferenciação de células progenitoras em condrócitos4,5,6. Essas células começam a proliferar no local da lesão para formar uma matriz cartilaginosa, fornecendo estabilidade inicial do osso fraturado. Durante a maturação do calo, condrócitos se tornar hipertróficas, passam por apoptose, ou trans-se diferenciar em osteoblastos. Neovascularização na zona de transição de cartilagem-de-osso fornece níveis elevados de oxigênio, permitindo a formação de tecido ósseo,7. Depois da ponte óssea do fosso de fratura, estabilidade biomecânica é aumentada e osteoclástica remodelação do calo externo fratura ocorre para ganhar óssea fisiológica contorno e estrutura3. Portanto, a quantidade de tecido fibroso, cartilaginoso e ósseo no calo de fratura fornece informações importantes sobre a processo de consolidação. Perturbado ou retardado cura torna-se visível por alterações do desenvolvimento do tecido de calo tanto em humanos e ratos8,9,10,11. Disponível na vivo técnicas para monitorar longitudinalmente o desenvolvimento de tecido calo ósseo em fratura pré-clínicos cura estudos utilizando pequenos animais incluem radiografia digital e µCT de imagem12,13. No entanto, ambas as técnicas só são capazes de discriminar entre o tecido mineralizado e não-mineralizado. Em contraste, ressonância fornece contraste excelente de tecidos moles e, portanto, pode ser capaz de identificar os tecidos moles e cartilagem no calo de fratura.
Trabalhos anteriores mostraram resultados promissores para post mortem MRI em camundongos com fraturas articulares14 e na vivo MRI em ratos durante intramembranosa defeito ósseo-cura15. No entanto, ambos os estudos também declarou limitada contraste espacial, resolução e tecido. Nós anteriormente demonstrou a viabilidade da RM de alta resolução na vivo para avaliação longitudinal da formação de calo macio durante fratura endocondral murino16de cura. Aqui, nós relatamos o protocolo para o uso de fixador externo compatível com o MRI para osteotomia de fêmur em ratos a fim de monitorar o desenvolvimento de tecido calo longitudinalmente durante a fratura endocondral, processo de cura. O projeto de um dispositivo de montagem sob medida para a inserção do fixador externo assegurado uma posição padronizada durante as varreduras repetidas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Modificações e solução de problemas:
O principal objetivo deste estudo foi descrever um protocolo para o uso de fixador externo compatível com o MRI para osteotomia do fêmur no mouse com a capacidade de monitorar o desenvolvimento de tecido calo longitudinalmente durante o processo de consolidação da fratura endocondral. O projeto de um dispositivo de montagem sob medida para a inserção do fixador externo assegurado uma posição padronizada durante as varreduras rep…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos Sevil Essig, Stefanie Schroth, Verena Fischer, Katja Prystaz, Yvonne Hägele e Anne Subgang excelente suporte técnico. Agradecemos também a Fundação de pesquisa alemã (CRC1149, INST40/499-1) e a Alemanha AO Trauma Foundation para financiamento deste estudo.
Materials
| Anaesthesia tube | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-ANA-TUB-Mouse | |
| Anaesthetic machine | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-GME-MA | |
| Artery forceps | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH104R | |
| Autoclave | Systec, Wettenberg, Germany | DX-150 | |
| Autoclaving packaging | Stericlin, Feuchtwangen, Germany | 2301-04/06/10/12/16 | |
| Avizo software | FEI, Burlington, USA | – | Version 8.0.1 |
| BioSpec 117/16 magnetic resonance imaging system | Bruker Biospin, Ettlingen, Germany | 117/16 | |
| Bulldog clamp | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH 021R | |
| Carbon steel scalpel no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BA211/215 | |
| Ceramic mounting pin 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS691490 | |
| Clindamycin (300 mg / 2ml) | Ratiopharm, Ulm, Germany | – | |
| Dressing forceps 115 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD210R | |
| Dressing forceps 130 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD025R | |
| Drill bit coated 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS820420 | |
| Durogrip needle holder 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BM024R | |
| Foliodrape | Hartmann, Heidenheim, Germany | 2513026 | |
| Frekaderm | Fresenius, Bad Homburg, Germany | 4928211 | |
| Gigli saw 0.44 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.590.110.25 | |
| Hand drill | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.390.130-01 | |
| Heating plate | FMI, Seeheim, Germany | IOW-3704 | |
| Hygonorm gloves | Hygi, Telgte, Germany | 2706 | |
| Isoflurane | Abbot, London, UK | Forene | |
| Micro forceps 155 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD343R | |
| Micro scissors 120 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | FD013R | |
| Mouse FixEx L 0.7 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.611.300-10 | |
| Needle case for drills | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BL911R | |
| Needle holder | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB078R | |
| Octenisept | Schülke, Norderstedt, Germany | 121403 | |
| Osirix software | Pixmeo SARL, Bernex, Switzerland | – | Version 4.0 |
| Oxygen, medical grade | MTI, Ulm, Germany | – | |
| Resolon 5/0 | Resorba, Nürnberg, Germany | 88143 | |
| Saline 0.9% | Braun, Melsungen, Germany | 3570350 | |
| Scalpel handle 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB073R | |
| Scissors 150 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BC006R | |
| Sealer for autoclave packaging | Hawo GmbH, Obrigheim, Germany | HM500 | |
| Sterican 27 G | Braun, Melsungen, Germany | 4657705 | |
| Sterile surgical blades no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB511/515 | |
| Surgical gloves | Hartmann, Heidenheim, Germany | Peha-micron 9425712 | |
| Surgical light | Maquet SA, Ardon, France | Blue line 80 | |
| Syringes 5 ml | Braun, Melsungen, Germany | Injekt 4606051V | |
| Tissue forceps 80 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | OC091R | |
| Tramadol 25 mg/l | Grünenthal, Aachen, Germany | 100mg/ml | |
| Vasofix Safety | Braun, Melsungen, Germany | 4268113S-01 | |
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Norderstedt, Germany | V30371 | |
| Visdisic eye ointment | Bausch & Lomb, Berlin, Germany | 3099559 |
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