نموذج موثوق بها واستنساخه الحرجة الحجم القطاعي فخذي عيب في الفئران التي استقرت مع التبعي خارجية المخصصة
Summary
في فيفو نماذج الثدييات من تشوهات العظام الحرجة الحجم ضرورية للباحثين دراسة آليات الشفاء والعلاجات العظام. نقدم لك هنا، على بروتوكول لإنشاء عيوب استنساخه، القطاعي، فخذي في الفئران التي استقرت باستخدام التثبيت الخارجي.
Abstract
أبحاث العظام تعتمد اعتماداً كبيرا على نماذج حيوانية لدراسة آليات للعظام شفاء في فيفو ، فضلا عن التحقيق في أساليب علاج جديدة. عيوب قطعي الحجم الحرجة تمثل تحديا لعلاج سريرياً، وجهود البحث يمكن أن تستفيد من نموذج حيوانات صغيرة موثوقة والاسعافية لعيب فخذي المجزأ. في هذه الدراسة، نقدم بروتوكولا جراحي أمثل لخلق عيب 5 مم جدلي حاسم متسقة واستنساخه في عظم الفخذ الفئران استقرت مع التبعي خارجية. الذي قد استقرت بجهاز تكييف التبعي خارجية أوستيكتومي جدلي أجرى باستخدام رقصة مخصصة لوضع 4 بيكورتيكالي أسلاك كيرشنر،. منشار العظام تتأرجح تم استخدامه لإنشاء هذا العيب. أما اسفنجة الكولاجين وحدها أو اسفنجة الكولاجين غارقة في رهبمب-2 كان مزروع في العيب، وشفاء العظام تم رصد أكثر من 12 أسبوعا باستخدام الصور الشعاعية. بعد 12 أسبوعا، كانت التضحية بالفئران، والتحليل النسيجي تم إجراؤها على عنصر التحكم قصت وتعامل قصبة. تشوهات العظام التي تحتوي على فقط الكولاجين الأسفنج أدت إلى غير الأعضاء في الاتحاد، بينما العلاج رهبمب-2 أسفرت عن تشكيل إعادة عرض العظم القاسي وجديدة بيريوستيل. الحيوانات تعافي تماما بعد زرع، والخارجية تثبيت أثبتت نجاحها في تحقيق استقرار العيوب فخذي ما يزيد على 12 أسبوعا. يمكن تطبيق هذا النموذج المبسط الجراحية سهولة دراسة شفاء العظام واختبار الحيوية العظام الجديدة والعلاجات التجدد في فيفو.
Introduction
جراحة العظام من الصدمات النفسية تركز على علاج طائفة واسعة من الكسور المعقدة. العظام المجزأ جدلي الحرجة أثبتت العيوب يصعب علاجه طبيا بسبب انخفاض قدرة التجدد في العضلات المحيطة بها والسمحاق، فضلا عن عدم ترجمة الأوعية1. تقنيات المعالجة الحديثة تشمل التثبيت المنطوق مع تطعيم العظم، وتأخر تطعيم العظم (ماسكويليت)، ونقل العظام، والانصهار، أو البتر2،،من34. في معظم المرضى الذين لديهم المتنقلة الدالة الاحتفاظ بعد الصدمات التي مر بها مع أطرافه القاصي يعمل بشكل جيد، وهو إنقاذ أطرافهم وضوح أفضل خيار علاج5. غالباً ما تتطلب علاجات إنقاذ هذه التدخلات الجراحية نظموا خلال دورة علاج طويل. قد اقترح بعض الكتاب أن التثبيت الخارجي أعلى بالمقارنة مع التثبيت الداخلي لهذه التطبيقات بسبب تلف الأنسجة انخفض خلال غرس، انخفض مزروع المساحة السطحية، وزيادة قابلية ضبط بعد العملية الجراحية التبعي6. ومع ذلك، معشاة المحتملين تجري حاليا لمساعدة في توضيح هذا الجدل الداخلية مقابل الخارجية التثبيت في كسور مفتوحة شديدة في الساق7. للأسف، تستمر معدلات المضاعفات وفشل كبير مع العلاج أما المحدد،8،9. أما طريقة العلاج، فيما يتعلق بفقدان العظام القطاعي، الجراح يجب أن يتعامل مع العيوب جدلي قطعي أن تحديات كبيرة. تصحيح العيوب قطعي يجب تحقيق أقصى قدر من الاستقرار العظام وفي نفس الوقت تعزيز10،عملية أوستيوجينيك11.
نظراً لأهمية سريرية، بعد انخفاض حجم، عيوب المجزأ جدلي حاسم الحجم، طراز حيوانية فعالة، واستنساخه أمرا ضروريا لتمكين فرق البحث للنهوض بأساليب العلاج وتحسين النتائج السريرية في نهاية المطاف. يحتاج الباحثون لدراسة في فيفو الفسيولوجية آليات الشفاء في نموذج حيوانات الثديية. على الرغم من وجود هذه نماذج تثبيت الخارجي الفعل12،13،،من1415، ونأمل أن توفر أسلوباً أكثر موثوقية لنقابات العمال في الحيوانات غير المعالجة، وانخفاض التكاليف من خلال اختيار مواد التبعي بأسعار معقولة، ومخطط بروتوكول جراحية واضحة للتطبيق السهل للدراسات المستقبلية. والهدف الأساسي من هذا البروتوكول إنشاء نموذج يمكن الاعتماد عليها واستنساخه لعيب جدلي حاسم في الفئران. وجرى تقييم الإجراء بتقييم الاستقرار والعظام شفاء في قصبة الفئران أكثر من 12 أسبوعا. الأهداف الثانوية التي شملت: صنع نموذج أسعار معقولة كتكلفة فعالة قدر الإمكان، تبسيط النهج الجراحية وتحقيق الاستقرار، وضمان الأخلاقية رعاية الحيوانات. فريق البحوث والمؤلفين أجروا تجارب أولية مع مجموعة من المواد الحيوية المختلفة والعلاجات التجدد المحتملة لتحسين الشفاء في هذا العيب المجزأ.
Protocol
Representative Results
Discussion
نماذج حيوانية صغيرة من إصابات العظام مثل الكسور العظمية كاملة تمكين البحث أن يستكشف آليات تكون العظم، وتقييم إمكانيات العلاجية الحيوية20. تطرح هذه الدراسة الفئران نموذج عيب المجزأ استقرت بالتبعي خارجية مخصصة بسهولة يمكنك استخراج فريق المختبر والهندسة الطبية لإجراء مزيد من ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل “منحة معدات المعاهد الوطنية للصحة” 1S10OD023676-01 مع الدعم الإضافي المقدم من خلال جامعة ويسكونسن في الإدارات لجراحة العظام وإعادة التأهيل ومدرسة الطب والصحة العامة. نود أن نعترف كاربوني مركز السرطان دعم المنح P30 CA014520 UW واستخدام “مرفق التصوير الحيوانات الصغيرة”، فضلا عن “منحة التدريب في المعاهد الوطنية للصحة” 5T35OD011078-08 للدعم من مارتن H.. ونشكر أيضا مايكل وماري سو شانون لدعمهم “الشراكة التجدد العضلي الهيكلي”.
Materials
| 0.9% Sterile Saline | Baxter | 2F7124 | Used for irrigating wound and rehydration |
| 10% Iodine/Povidone | Carefusion | 1215016 | Used to prep skin |
| 10% Neutral Buffered Formalin | VWR | 89370094 | Used as fixative |
| 1mm non-threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1003.15 | Sterilized, used for the most proximal pin |
| 1mm threaded kirschner wire | DePuy Synthes | VW1005.15 | Sterilized, used for the 3 most distal pin slots |
| 2×2 gauze | Covidien | 4006130 | Sterilized, used to prep skin and absorb blood |
| 4-0 Vicryl Suture | Ethicon | 4015304 | Used to close muscle and skin layers |
| 4-40 x 0.25",18-8 stainless steel button head cap screws | Generic | External fixator assembly | |
| 4200 Cordless Driver | Stryker | OR-S-4200 | Used to drill kirschner wires |
| 4×4 gauze | Covidien | 1219158 | Sterilized, used to absorb blood |
| 70 % Ethanol | Used to prep skin | ||
| Baytril | Bayer Healthcare LLC, Animal health division | 312.10010.3 | Added to water as an antibiotic |
| Cefazolin | Hikma Pharmaceuticals | 8917156 | Pre-op antibiotic |
| CleanCap Gaussia Luciferase mRNA (5moU) | TriLink Biotechnologies | L-7205 | Modified mRNA encoding for Gaussia Luciferase, keep on ice during use |
| Coelenterazine native | NanoLight Technology | 303 | Substrate for Guassia Luciferase, used to assess luciferase activity in vivo |
| Double antibiotic ointment | Johnson & Johnson consumer Inc | 8975432 | Applied to pin sites post-op as wound care |
| Dual Cut Microblade | Stryker | 5400-003-410 | Used to create 5mm defect in femur |
| Ethylenediamine Tetraacetic Acid (EDTA) | Fisher | BP120-500 | Used to decalcify bone to prep for histology |
| Extended Release Buprenorphine | ZooPharm | Used as 3 day pain relief | |
| Fenestrated drapes | 3M | 1204025 | Used to establish sterile field |
| Handpiece cord for TPS | Stryker | OR-S-5100-4N | Used to create 5mm defect in femur |
| Heating pad | K&H Pet Products | 121239 | Rat body temperature maintenance |
| Hexagonal head screwdriver | Wiha | 263/1/16 " X 50 | External fixator tightening |
| Induction chamber | Generic | Anesthesia for rats | |
| Infuse collagen sponge with recombinant human Bone Morphogenic Protein-2 | Medtronic | 7510200 | Clinically relevant treatment used as positive control |
| Isoflurane | Clipper | 10250 | Anesthesia for rats |
| IVIS | Perkin Elmer | 124262 | Bioluminescence imaging modality |
| Jig | Custom | Used to place bicortical pins | |
| Lipofectamine MessengerMAX | Fisher Scientific | LMRNA003 | mRNA complexing agent that enables mRNA delivery |
| Sensorcaine-MPF (Bupivicane (0.25%) and Epinephrine (1:200,000)) | APP Pharmaceuticals, LLC | NDC 63323-468-37 | Applied to surgical site for pain relief and vasoconstriction |
| Sterile water | Hospira | 8904653 | Used as solvent for cefazolin powder |
| Titanium external fixator plates | Custom | Prepared in house with scrap titanium and milling machine | |
| Total Performance System (TPS) Console | Stryker | OR-S-5100-1 | Used to create 5mm defect in femur |
| TPS MicroSaggital Saw | Stryker | OR-S-5100-34 | Used to create 5mm defect in femur |
| Ultrafocus Faxitron with DXA | Faxitron | High resolution radiographic imaging modality | |
| Uniprim rat diet | Envigo | TD.06596 | Medicated rat diet |
| Universal Handswitch for TPS | Stryker | OR-S-5100-9 | Used to create 5mm defect in femur |
| Vetbond Tissue Adhesive | 3M | 1469 | Skin closure |
Riferimenti
- Filipowska, J., Tomaszewski, K. A., Niedźwiedzki, &. #. 3. 2. 1. ;., Walocha, J. A., Niedźwiedzki, T. The role of vasculature in bone development, regeneration and proper systemic functioning. Angiogenesis. 20 (3), 291-302 (2017).
- Charalambous, C. P., Akimau, P., Wilkes, R. A. Hybrid monolateral-ring fixator for bone transport in post-traumatic femoral segmental defect: A technical note. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 129 (2), 225-226 (2009).
- Xing, J., et al. Establishment of a bilateral femoral large segmental bone defect mouse model potentially applicable to basic research in bone tissue engineering. The Journal of Surgical Research. 192 (2), 454-463 (2014).
- Chadayammuri, V., Hake, M., Mauffrey, C. Innovative strategies for the management of long bone infection: A review of the Masquelet technique. Patient Safety in Surgery. 9 (32), (2015).
- Koettstorfer, J., Hofbauer, M., Wozasek, G. E. Successful limb salvage using the two-staged technique with internal fixation after osteodistraction in an effort to treat large segmental bone defects in the lower extremity. Archives of Orthopaedic and Trauma Surgery. 132 (19), 1399-1405 (2012).
- Fragomen, A. T., Rozbruch, S. R. The mechanics of external fixation. The Musculoskeletal Journal of Hospital for Special Surgery. 3 (1), 13-29 (2007).
- O’Toole, R. V., et al. A prospective randomized trial to assess fixation strategies for severe open tibia fractures: Modern ring external fixators versus internal fixation (FIXIT Study). Journal of Orthopaedic Trauma. 31, S10-S17 (2017).
- Fürmetz, J., et al. Bone transport for limb reconstruction following severe tibial fractures. Orthopedic Reviews. 8 (1), 6384 (2016).
- Dohin, B., Kohler, R. Masquelet’s procedure and bone morphogenetic protein in congenital pseudarthrosis of the tibia in children: A case series and meta-analysis. Journal of Children’s Orthopaedics. 6 (4), 297-306 (2012).
- Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. Fracture healing: Mechanisms and interventions. Nature Reviews Rheumatology. 11, 45-54 (2015).
- Pascher, A., et al. Gene delivery to cartilage defects using coagulated bone marrow aspirate. Gene Therapy. 11 (2), 133-141 (2004).
- Glatt, V., Matthys, R. Adjustable stiffness, external fixator for the rat femur osteotomy and segmental bone defect models. Journal of Visualized Experiments. (92), (2014).
- Betz, O. B., et al. Direct percutaneous gene delivery to enhance healing of segmental bone defects. The Journal of Bone and Joint Surgery. 88 (2), 355-365 (2006).
- Fang, J., et al. Stimulation of new bone formation by direct transfer of osteogenic plasmid genes. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 93 (12), 5753-5758 (1996).
- Kaspar, K., Schell, H., Toben, D., Matziolis, G., Bail, H. J. An easily reproducible and biomechanically standardized model to investigate bone healing in rats, using external fixation. Biomedizinische Technik. 52 (6), 383-390 (2007).
- Leary, S., et al. AVMA guidelines for the euthanasia of animals: 2013 edition. American Veterinary Medical Association. , (2013).
- McKay, W. F., Peckham, S. M., Badura, J. M. A comprehensive clinical review of recombinant human bone morphogenetic protein-2 (INFUSE Bone Graft). International Orthopaedics. 31 (6), 729-734 (2007).
- . . Living lmage Software. , (2006).
- Bassett, J. H. D., Van Der Spek, A., Gogakos, A., Williams, G. R. Quantitative X-ray imaging of rodent bone by faxitron. Methods in Molecular Biology. , 499-506 (2012).
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: Standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Lieberman, J. R., et al. The effect of regional gene therapy with bone morphogenetic protein-2-producing bone-marrow cells on the repair of segmental femoral defects in rats. The Journal of Bone and Joint Surgery. 81 (7), 905-917 (1999).
- Tsuchida, H., Hashimoto, J., Crawford, E., Manske, P., Lou, J. Engineered allogeneic mesenchymal stem cells repair femoral segmental defect in rats. Journal of Orthopaedic Research. 21 (1), 44-53 (2003).
- Jiang, H., et al. Novel standardized massive bone defect model in rats employing an internal eight-hole stainless steel plate for bone tissue engineering. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine. 12 (4), 2162-2171 (2018).
- Baltzer, A. W., et al. Genetic enhancement of fracture repair: Healing of an experimental segmental defect by adenoviral transfer of the BMP-2 gene. Gene Therapy. 7 (9), 734-739 (2000).
- Li, Y., et al. Bone defect animal models for testing efficacy of bone substitute biomaterials. Journal of Orthopaedic Translation. 3 (3), 95-104 (2015).
