Wistar 알비노 쥐에서 대퇴골 절골술 모델을 개발하기 위한 프로토콜
Summary
여기에서 우리는 Wistar 흰둥이 쥐의 대퇴골 축을 의원 발생 적으로 파괴하고 굳은 살의 발달에 대한 후속 조치를 취하는 프로토콜을 제시합니다. 이 대퇴골 절골술 모델은 연구자들이 골절 치유 과정을 평가하고 약물이 골절 치유에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 연구하는 데 도움이 될 수 있습니다.
Abstract
골절 치유는 조골 세포와 파골 세포의 조정 된 작용에 의해 뼈 결함을 재생시키는 생리적 과정입니다. 골동화 작용 약물은 골절 복구를 강화할 가능성이 있지만 높은 비용이나 바람직하지 않은 부작용과 같은 제약이 있습니다. 약물의 뼈 치유 잠재력은 처음에는 시험관 내 연구에 의해 결정될 수 있지만 최종 개념 증명을 위해서는 생체 내 연구가 필요합니다. 우리의 목표는 연구자들이 대퇴골 축 골절 후 굳은 살 형성의 발달을 이해하는 데 도움이 될 수 있고 잠재적 약물이 뼈 치유 특성을 가지고 있는지 여부를 확인하는 데 도움이 될 수 있는 대퇴골 절골술 설치류 모델을 개발하는 것이었습니다. 성체 수컷 Wistar 흰둥이 쥐는 기관 동물 윤리위원회 승인 후 사용되었습니다. 설치류는 마취되었고, 무균 조건 하에서, 대퇴골 축의 중간 1/3에서 완전한 횡단 골절이 개방 절골술을 사용하여 생성되었다. 골절은 골수 내 K- 와이어를 사용하여 축소되고 내부적으로 고정되었으며 2 차 골절 치유가 이루어 졌다. 수술 후 복강 내 진통제와 항생제를 5 일 동안 투여했습니다. 매주 순차적으로 엑스레이를 통해 굳은살 형성을 평가했습니다. 쥐를 방사선 학적으로 미리 결정된 시점을 기준으로 희생 시켰고, 골절 캘러스의 발달은 면역 조직 화학을 사용하여 방사선 학적으로 분석되었습니다.
Introduction
뼈는 뼈 형성 세포, 조골 세포 및 뼈 흡수 세포인 파골 세포로 구성된 조밀한 결합 조직입니다. 골절 치유는 조골 세포와 파골 세포의 조정 된 작용에 의해 뼈 결함을 재생시키는 생리적 과정입니다1. 골절이있을 때, 골절 부위의 조골 세포 및 파골 세포 활성은 뼈 치유를 결정하는 중요한 요소 중 일부입니다2. 골절 치유가 정상적인 과정에서 벗어나면 지연된 결합, 부결합 또는 비유합이 발생합니다. 골절은 9개월 동안 골절의 유합이 실패하고 최근 3개월 동안 수리가 진행되지 않은 경우 비유합 상태라고 합니다3. 모든 골절의 약 10%-15%는 비유합으로 진행될 수 있는 수리 지연을 경험합니다4. 모든 골절에 대한 비유합률은 5%-10%이며 관련된 뼈와 골절 부위5에 따라 다릅니다.
골절 비유합 치료를 위한 현재 요법은 수술 및/또는 의료 양식을 포함합니다. 현재 골절의 지연 또는 비결합은 뼈 이식과 같은 수술 전략으로 극복할 수 있습니다. 그러나 뼈 이식에는 이식 조직의 가용성, 기증자 부위 통증, 이환율 및 감염과 같은 한계와 합병증이 있습니다6. 의학적 치료는 뼈 형태 형성 단백질(BMP) 및 테리파라타이드(파라트호르몬 유사체)와 같은 골동화 약물로 구성됩니다. 현재 사용되는 골동화 작용제는 골절 복구를 증가시킬 가능성이 있지만 과도한 비용이나 바람직하지않은 부작용과 같은 제약이 있습니다7. 따라서 뼈 치유를 위한 비용 효율적인 비수술적 대안을 식별할 수 있는 여지가 있습니다. 약물의 뼈 치유 잠재력은 처음에는 시험관 내 연구에 의해 결정될 수 있지만 최종 개념 증명을 위해서는 생체 내 연구가 필요합니다. 뼈 치유를 향상시키는 것으로 알려진 약물은 시험관 내에서 평가되어야하며, 유망한 것으로 밝혀지면 생체 내 동물 모델 연구에 사용할 수 있습니다. 약물이 생체 내 모델에서 골 형성 및 리모델링을 촉진하는 것으로 입증되면 다음 단계 (즉, 임상 시험)로 진행할 수 있습니다.
동물의 골절 치유를 평가하는 것은 인간 실험을 거치기 전에 뼈 치유를 위해 도입 된 새로운 약제를 평가하기위한 논리적 단계입니다. 골절 치유의 생체내 동물 모델 연구를 위해, 설치류는 점점 더 인기 있는 모델8이 되었다. 설치류 모델은 낮은 운영 비용, 제한된 공간 필요성 및 뼈 치유에 필요한 시간 감소로 인해 관심이 증가하고 있습니다9. 또한 설치류는 광범위한 항체와 유전자 표적을 가지고있어 뼈 치유 및 재생의 분자 메커니즘에 대한 연구를 가능하게합니다10. 합의 회의는 다양한 작은 동물 뼈 치유 모델을 종합적으로 강조하고 뼈 치유에 영향을 미치는 다양한 매개 변수에 초점을 맞추고 몇 가지 작은 동물 골절 모델 및 임플란트를 강조했습니다11.
기본 파괴 모델은 크게 개방 또는 폐쇄 모델로 나눌 수 있습니다. 폐쇄 골절 모델은 뼈에 3점 또는 4점 굽힘력을 사용하며 기존의 외과적 접근이 필요하지 않습니다. 그들은 인간의 긴 뼈 골절과 유사한 비스듬한 또는 나선형 골절로 이어지지 만, 골절 위치 및 치수의 표준화 부족은12에서 교란 요인으로 작용할 수 있습니다. 개방 골절 모델은 뼈의 절골술을 위한 외과적 접근을 필요로 하고, 골절 부위에서 보다 일관된 골절 패턴을 달성하는 데 도움이 되지만, 폐쇄형 모델(13)에 비해 지연된 치유와 관련된다. 골절 치유를 연구하는 데 사용되는 뼈의 선택은 주로 크기와 접근성으로 인해 경골과 대퇴골로 남아 있습니다. 골절 부위의 선택은 일반적으로 골간 또는 골단입니다. 골단 영역은 골다공증 환자에서 골절 치유가 연구되는 경우에 특별히 선택되는데, 이는 골다공증이 골다공증14의 영향을 더 많이 받기 때문입니다. 골수 내 핀 및 외부 고정 장치와 같은 여러 임플란트를 사용하여 골절(11,15)을 안정화시킬 수 있습니다.
이 연구의 목적은 연구자들이 대퇴골 골절 후 굳은 살의 발달을 이해하는 데 도움이 될뿐만 아니라 잠재적 인 약물이 작용하는 메커니즘을 이해함으로써 뼈 치유 특성을 가지고 있는지 여부를 결정하는 데 도움이 될 수있는 간단하고 따라하기 쉬운 설치류 모델을 개발하는 것이 었습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 방법은 Wistar 알비노 쥐에서 골절 절골술 모델을 개발하는 데 필요한 세부 사항을 명쾌하게 설명합니다. 이 모델은 골절 치유에서 유망한 골동화 작용 약물의 골 형성 효과를 평가하고 뼈 치유의 복잡성을 이해하는 데 사용할 수 있습니다. 이 방법의 두드러진 특징은 간단하고 너무 많은 시간이나 정교한 장비가 필요하지 않다는 것입니다. 이 방법에서는 성체 수컷 Wistar 알비노 랫트를 실험을 ?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
저자는 동종 요법 연구를위한 중앙 협의회 (CCRH), AYUSH 사역, 인도 정부, 연구 자금에 감사드립니다. 저자는 동물 실험에 대한 도움과 지원에 대해 뉴 델리의 AIIMS에있는 Central Animal Facility의 도움과 지원과 지원에 감사하며, 사진 및 비디오 촬영에 대한 도움과 지원에 대해 뉴 델리의 CMET, AIIMS에 감사드립니다.
Materials
| Alcohol | Raman & Weil Pvt. Ltd, Mumbai, Maharashtra, India | MFG/MD/2019/000189 | Sterillium hand disinfectant |
| Artery forceps | Nebula surgical, Gujarat, India | G.105.05S | 5", straight |
| Bard-Parker handle | Nebula surgical, Gujarat, India | G.103.03 | Size number 3 |
| Betadine solution | Win-medicare New Delhi, India | UP14250000001 | 10% w/v Povidone iodine solution |
| Cat's-paw skin retractor | Nebula surgical, Gujarat, India | 908.S | Small |
| EDTA | Sisco research laboratories Pvt. Ltd, Maharashtra, India | 43272 | Disodium salt |
| Eosin | Sigma Aldrich, Merck Life Sciences Pvt Ltd, Mumbai, Maharashtra, India | 115935 | For preparing the staining solution |
| Forceps (plain) | Nebula surgical, Gujarat, India | 115.06 | 6", plain |
| Forceps (toothed) | Nebula surgical, Gujarat, India | 117.06 | 6", toothed |
| Formaldehyde | Sisco research laboratories Pvt. Ltd, Maharashtra, India | 84439 | For preparing the neutral buffered formalin |
| Haematoxylin | Sigma Aldrich, Merck Life Sciences Pvt Ltd, Mumbai, Maharashtra, India | 104302 | For preparing the staining solution |
| Hammer | Nebula surgical, Gujarat, India | 401.M | |
| Injection Cefuroxime | Akumentis Healthcare Ltd, Thane, Maharashtra, India | 48/UA/SC/P-2013 | Cefuroxime sodium IP, 1.5 g/vial |
| Injection Ketamine | Baxter Pharmaceuticals India Private Limited, Gujarat, India | G/28-B/6 | Ketamine hydrochloride IP, 50 mg/mL |
| Injection Xylazine | Indian Immunologicals Limited, Hyderabad, Telangana, India | 28/RR/AP/2009/F/G | Xylazine hydrochloride USP, 20 mg/mL |
| Injection Lignocaine | Jackson laboratories Pvt Limited, Punjab, India | 1308-B | 2% Lignocaine Hydrochloride IP, 21.3 mg/mL |
| Injection Tramadol | Intas Pharmaceuticals Limited, Ahmedabad, Gujarat, India | MB/07/500 | Tramadol hydrochloride IP, 50 mg/mL |
| K-wire | Nebula surgical, Gujarat, India | 166 (1mm) | 12", double ended |
| Mechanical drill for inserting K-wire | Bosch, Germany | 06019F70K4 | GSR 120-LI Professional |
| Metzenbaum cutting scissors | Nebula surgical, Gujarat, India | G.121.06S | 6", straight |
| Needle holder | Nebula surgical, Gujarat, India | G.108.06 | 6", straight |
| Ophthalmic ointment | GlaxoSmithKline Pharmaceutical Limited, Bengaluru, Karnataka, India | KTK/28a/467/2001 | Neomycin, Polymixin B sulfate and Bacitracin zinc ophthalmic ointment USP |
| Osteotome (chisel) | Nebula surgical, Gujarat, India | 1001.S.10 | 10 mm, straight |
| Periosteal elevator | Nebula surgical, Gujarat, India | 918.10.S | 10 mm, straight |
| Pliers cum wire cutter | Nebula surgical, Gujarat, India | 604.65 | |
| Reynold’s scissors | Nebula surgical, Gujarat, India | G.110.06S | 6", straight |
| Standard semi-synthetic diet | Ashirvad Industries, Chandigarh, India | No catalog number available | Detailed composition provided in materials used |
| Steel cup for keeping betadine for application | Local purchase | No catalog number available | |
| Steel tray with lid for autoclaving instruments | Local purchase | No catalog number available | |
| Sterile gauze | Ideal Healthcare Industries, Delhi, India | E(0047)/14/MNB/7951 | Sterile, 5cmx5cm, 12 ply |
| Sterile marble block for support | Local purchase | No catalog number available | Locally fabricated; autoclavable |
| Syringe and needle (1 mL) | Becton Dickinson India Pvt. Ltd., Haryana, India | REF 303060 | 1 mL sterile Syringe with 26 G x 1/2 (0.45 mm x 13 mm) needle |
| Syringe and needle (2 mL) | Becton Dickinson India Pvt. Ltd., Haryana, India | REF 307749 | 2 mL sterile syringe with 24 G x 1'' (0.55 mm x 25 mm) needle |
| Syringe and needle (10 mL) | Hindustan Syringes & Medical Devices Ltd. Faridabad, India | 334-B(H) | 10 mL sterile syringe with 21 G x1.5" (0.80 mm x 38 mm) needle |
| Surgical blades (size no.15) | Paramount Surgimed Ltd, New Delhi, India for Medline Industries Inc, IL, USA | REF MDS15115E | Sterile, Single use |
| Surgical blades (size no.24) | Paramount Surgimed Ltd, New Delhi, India for Medline Industries Inc, IL, USA | REF MDS15124E | Sterile, Single use |
| Sutures | Healthium Medtech Pvt Ltd, Bangalore, Karnataka, India | SN 3318 | 4-0, 16 mm, 3/8 circle cutting needle, monofilament polyamide suture |
| Wax block in aluminium tray | Locally fabricated | No catalog number available | 30 cm x 30 cm x 4 cm aluminium tray containing wax (to prevent animal from slipping) |
| X-ray machine | Philips India Ltd, Gurugram, Haryana | SN19861013 | Model: Philips Digital Diagnost R 4.2 |
Riferimenti
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