الفئران العضلة القابضة وتر الإصابات وجراحة إصلاح
Summary
والأوتار المثنية في اليد أصيب عادة، مما يؤدي إلى اختلال وظائف اليد. ومع ذلك، يتم الاستجابة شفاء ندبة الأنسجة لا تتميز بشكل جيد. وأظهر نموذج الفئران الشفاء المثنية وتر هنا. هذا النموذج يمكن أن تعزز الفهم الشامل لعملية الشفاء، وتقييم أساليب علاجية لتحسين الشفاء.
Abstract
وتر يربط العضلات والهيكل العظمي والعظام، وتسهيل حركة ما يقرب من كامل الجسم. في اليد والأوتار العضلة القابضة (FTS) تمكن انثناء الأصابع واليد وظيفة عامة. إصابات في FTS شائعة، وغالبا ما يتم التئام مرضية بسبب ندبا الزائدة والتصاقات بين الوتر والأنسجة المحيطة بها. ومع ذلك، لا يعرف الكثير عن المكونات الجزيئية والخلوية للإصلاح FT. تحقيقا لهذه الغاية، وهذا نموذج الفئران من إصلاح FT الذي يلخص جوانب كثيرة للشفاء في البشر، بما في ذلك مجموعة وضعف الحركة ونقص الخصائص الميكانيكية، وقد وضعت وصفها سابقا. هنا يتم توفير مظاهرة في عمق هذا الإجراء الجراحي، التي تنطوي على transection وإصلاح لاحقة في وتر العضلة القابضة لأصابع إبهام اليد (إف دي إل) في مخلب هند الفئران. هذه التقنية يمكن استخدامها لإجراء تحليل النسب من أنواع مختلفة من الخلايا، وتقييم تأثير زيادة الجين أو فقدان وظيفة، ولاختبار ايفيcacy من التدخلات الدوائية في عملية الشفاء. ومع ذلك، هناك نوعان من القيود الأساسية لهذا النموذج: ط) وتر إف دي إل في منتصف جزء من مخلب هند الفئران، حيث تحدث transection والإصلاح، لا يحيط بها غمد الزليلي. لذلك هذا النموذج لا يأخذ في الحسبان إمكانية مساهمة غمد لعملية تشكيل ندبة. ب) لحماية سلامة الموقع إصلاح، يتم تحرير FT عند تقاطع myotendinous، وخفض القوات الميكانيكية للوتر، من المرجح أن تسهم في زيادة تكوين ندبة. وقد أثبتت عزل خلايا كافية من النسيج الحبيبي من FT أثناء عملية الشفاء لتحليل تدفق cytometric تحديا. علم الخلايا الطرد المركزي لتركيز هذه الخلايا هو أسلوب بديل المستخدمة، ويسمح لجيل من الاستعدادات الخلية التي مناعي وضع العلامات لا يمكن أن يؤديها. مع هذا الأسلوب، وتحديد حجم الخلايا أو البروتينات من الفائدة خلال الشفاء FT يصبح ممكنا.
Introduction
الأوتار المثنية في جهة العمل بالتنسيق مع العضلات الباسطة من الساعد والأغماد الرقمية لتمكين انثناء من الأرقام واستيعاب وظيفة اليد. الأوتار المثنية تشغيل على طول الجانب الراحي من اليد. هذا الموقع سطحية نسبيا غالبا ما يؤدي إلى إصابة الأوتار المثنية خلال صدمة في اليد. الأوتار شفاء من خلال استجابة ندبا بدلا من تجديد وتر العادي الأنسجة 1. في حين أن هذا ندبا توفر استمرارية لوتر، وظيفة وانخفض بشكل كبير نسبة إلى وتر صحي. وتتميز المركبة الأنسجة وتر-ندبة من قبل الخواص الميكانيكية اختلال 1، مما يجعل الأوتار إصلاحه أكثر عرضة للتمزق. وبالإضافة إلى ذلك، ندبا تفتقر إلى تنظيم وتر الكولاجين بنية الألياف الأصلي، مما أدى إلى زيادة في حجم وتر وبكميات كبيرة. ونظرا للقيود التشريحية وحدة وتر-غمد، وحتى زيادة متواضعة في حجم وتر يمكن الحمراء بشكل كبيرفوسي وظيفة مزلق للوتر، وبالتالي مجموعة مكونة من الحركة وظيفة اليد.
قبل إلى وقوع إصابات في عام 1960 إلى الأوتار المثنية، ولا سيما في المنطقة الثانية من جهة، لم إصلاحه بشكل روتيني بسبب مضاعفات خطيرة في تضميد الجراح التي نشأت مع هذه الإصلاحات 2. وقد أحيلت هذه المنطقة من ناحية باسم "المنطقة الحرام" 3. ومع ذلك، فإن التحسينات في التقنيات الجراحية، وأنماط خياطة والبروتوكولات إعادة التأهيل والعلاج الفيزيائي قد تحسنت بشكل كبير نتائج المثنية إصلاح وتر 2. وعلى الرغم من هذا التقدم، ما يصل إلى 40٪ من إصلاحات تؤدي إلى تشكيل التصاق كافية لإعاقة وظيفة اليد (4). لذلك، لا بد من نهج البيولوجي لتحسين الشفاء. للأسف، لا يعرف إلا القليل جدا عن عملية الشفاء وتر على المستوى الخلوي والجزيئي. وهكذا، كان الهدف هو تطوير نموذج الفئران التي يمكن استخدامها لتحسين التفهم الأساسيغرام من المكونات الخلوية والجزيئية لالمثنية الشفاء وتر واستجابة تشكيل ندبة، وذلك كوسيلة لتحديد أهداف علاجية جديدة لتحسين الشفاء.
وكانت النماذج الحيوانية أكبر دور فعال في تعزيز فهم عملية الشفاء المثنية وتر. وقد أثبتت الكلاب والأرانب دراسات كل من قدرة الشفاء الذاتية وخارجي الأوتار المثنية 5،6، على أهمية الحركة السلبية التي تسيطر عليها في وقت مبكر في التقليل من تشكيل التصاق بالنسبة لتجميد 7، فضلا عن آثار أنماط خياطة مختلفة على عملية الشفاء 8 9. وبالإضافة إلى ذلك، فإن نموذج الكلاب مفيدة في اختبار نهج النسيج الهندسة متعدية لتحسين الشفاء 10. ومع ذلك، هناك العديد من المزايا الهامة في استخدام نموذج الفئران بالنسبة لنموذج الحيوانات الكبيرة، بما في ذلك التكاليف النسبية، وتوفر الكواشف محددة الفئران، وسهولة توليد كنوك العالميأو يبني حذف / overexpression الأنسجة محددة الرافضة ك. وعلاوة على ذلك، فإن أوجه التشابه وظيفية بين الإنسان والفئران فيما يتعلق الأوتار المثنية 11 تشير إلى فائدة محتملة في تطوير نموذج الفئران.
تطوير نموذج الفئران من transection المثنية وتر وإصلاح يحاكي جوانب كثيرة من الشفاء السريري، بما في ذلك تشكيل وفيرة ندبا والخواص الميكانيكية ضعف. النموذج الذي وصفها هنا ليست خلاصة الحقيقي للممارسة السريرية بسبب transection من إف دي إل عند تقاطع myotendinous من أجل حماية الموقع إصلاح. وعلاوة على ذلك، وهذا النموذج لا يأخذ في الحسبان مساهمة خلايا غمد الزليلي للاستجابة الشفاء، حيث لا يوجد غمد الزليلي الذي يغطي منتصف جزء من وتر التي يحدث فيها إصلاح. وعلى الرغم من هذه القيود، وهذا النموذج في الاستفادة من مجموعة توليد الالتصاقات التي تحد الحركة، والذي لم يتم حتى الآن أثبتت في نماذج الفئران أن أكثر كلوساعل تقريب السيناريو السريري. وقد استخدم هذا النموذج لتقييم نماذج الماوس خروج المغلوب 12،13، واختبار النهج الدوائية المختلفة لتحسين الشفاء 14-17. تحليل النسيجي لهذا النموذج، وذلك باستخدام المناعية وفي الموقع التهجين، يمكن أن توفر معلومات هامة في لتوطين الجينات والبروتينات الأساسية أثناء الشفاء. ومع ذلك، توفر الأنسجة سوى التحليل المكاني مستعرضة ولا تسمح الكمي في جميع أنحاء الأنسجة بأكملها. التدفق الخلوي يمثل نهجا أكثر الكمي، ولكن فقط لعدد محدود جدا من الخلايا يمكن أن تكون معزولة عن الأنسجة الشفاء وتر في نموذج الفأر، وانخفض هذا العدد مرة أخرى خلال خطوات التثبيت، permeabilization، والغسيل. أخذ هذا في الاعتبار ل، وتدفق يصبح الخلوي نهج غير عملي نظرا لعدد من الحيوانات التي ستكون مطلوبة. ضروري طريقة بديلة للحفاظ على غالبية هذه الفئة من السكان الخلايا الصغيرة من أجللمزيد من تميز الوسط الشفاء. الطريقة المستخدمة لتحقيق ذلك، كما هو موضح هنا، ينطوي على تركيز الخلايا المعزولة عن طريق الطرد المركزي الخلايا على شريحة زجاجية، تليها مناعية. في هذه الدراسة ايدو (5 إيثينيل-2'deoxyuridine، التناظرية ثيميدين) تم استخدام التأسيس ووضع العلامات لاحق لتحديد حالة التكاثري النسبية للخلايا في الموقع الشفاء. هذا النهج يمكن تطبيقها على اختبار فعالية من العلاجات الدوائية على تكاثر الخلايا، الجينات الضربة القاضية، أو overexpression، أو لتحديد وقياس السكان مختلفة من الخلايا.
Protocol
Representative Results
Discussion
وتقدم العملية الجراحية لنموذج الفئران من transection كاملة وإصلاح المثنية لأصابع إبهام اليد وتر في هذه الدراسة. وبالإضافة إلى ذلك يتجلى تطبيق رواية التركيز السكان خلية صغيرة مع أجهزة الطرد المركزي الخلايا، مما يسمح للتحليل الكمي immunocytochemical البيئة الخلوية أثناء الشفاء ال…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
وأيد هذا العمل جزئيا من قبل الجمعية الأمريكية لجراحة جائزة الطيار اليد والمعاهد الوطنية للصحة / NIAMS 1K01AR068386-01 (لAEL) وNIAMS / المعاهد الوطنية للصحة P30AR061307.
Materials
| Surgical preparation | |||
| C57BL/6J mice | Jackson Laboratories | 000664 | |
| Ketamine | Hospira | NDC# 0409-2051-05 | |
| Xylazine | Lloyd Inc. | NDC# 61311-482-10 | |
| Buprenorphine | Par Pharmaceutical Inc. | NDC# 42023-179-10 | |
| 0.9% sodium chloride irrigation | Hospira | NDC# 0409-6138-03 | For preparation of ketamine/xylazine and buprenorphine solutions |
| 1ml syringe | BD | 309659 | |
| 30G needle | BD | 305106 | |
| Povidone-Iodine solution | Aplicare | 82-226 | |
| 70% ethanol | |||
| Puralube vet opthalmic ointment | Dechra Veterinary Products | NDC# 17033-211-38 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Surgical tools | |||
| Portable balance 200g | Ohaus | SP202 | |
| Spring scissors | Fine Science Tools | 15124-12 | |
| Dumont #5 forceps | Fine Science Tools | 11251-30 | |
| Needle holders | Fine Science Tools | 91201-13 | |
| Micro spring scissors | Fine Science Tools | 15003-08 | |
| Micro needle holders | Fine Science Tools | 12061-02 | |
| 5-0 nylon sutures | Ethicon | 668G | |
| 8-0 microsurgery nylon sutures | Ethicon | 2808G | |
| Lab-Line histology slide warmer | Barnstead International | 26025 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Cytospin method | |||
| Collagenase Type I, lyophilized | Life Technologies | 1700-017 | |
| Bovine Serum Albumin | Cell Signaling Technologies | 9998S | |
| 1X PBS | Thermo Fisher | 10010-023 | |
| Cytology funnels | Fisher HealthCare | 10-354 | |
| HistoBond+ microscope slides | VWR | 16005-110 | |
| Cytospin 2 centrifuge | Shandon | SH-CYTO2 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Immunocytochemistry | |||
| Slide staining tray with black lid | IHC World | M920-2 | |
| Click-iT Plus EdU Imaging Kit | Life Technologies | C10639 | Includes EdU and Hoeschst 33342 |
| Immedge hydrophobic barrier pen | Vector Laboratories | H-4000 | |
| ProLong Diamond mounting medium | Thermo Fisher | P36970 | |
| Glass coverslips 24x50mm #1.5 | |||
| Clear nail polish |
References
- Lin, T. Biomechanics of tendon inury and repair. J Biomech. 37, 865-877 (2004).
- Strickland, J. W. Development of flexor tendon surgery: twenty-five years of progress. J Hand Surg [Am]. 25, 214-235 (2000).
- Bunnell, S. Repair of tendons in the fingers and description of two new instruments. Surg Gynecol Obstet. 26, 103-110 (1918).
- Aydin, A., et al. Single-stage flexor tendoplasty in the treatment of flexor tendon injuries. Acta Orthop Traumatol Turc. 38, 54-59 (2004).
- Gelberman, R. H., Steinberg, D., Amiel, D., Akeson, W. Fibroblast chemotaxis after tendon repair. J Hand Surg Am. 16, 686-693 (1991).
- Lundborg, G., Rank, F. Experimental intrinsic healing of flexor tendons based upon synovial fluid nutrition. J Hand Surg Am. 3, 21-31 (1978).
- Aoki, M., Kubota, H., Pruitt, D. L., Manske, P. R. Biomechanical and histologic characteristics of canine flexor tendon repair using early postoperative mobilization. J Hand Surg Am. 22, 107-114 (1997).
- Kim, H. M., et al. Technical and biological modifications for enhanced flexor tendon repair. J Hand Surg Am. 35, 1031-1037 (2010).
- Aoki, M., Manske, P. R., Pruitt, D. L., Kubota, H., Larson, B. J. Work of flexion after flexor tendon repair according to the placement of sutures. Clin Orthop Relat Res. , 205-210 (1995).
- Zhao, C., et al. Award for Outstanding Orthopaedic Research: Engineering flexor tendon repair with lubricant, cells, and cytokines in a canine model. Clin Orthop Relat Res. 472, 2569-2578 (2014).
- Wong, J., Bennett, W., Ferguson, M. W., McGrouther, D. A. Microscopic and histological examination of the mouse hindpaw digit and flexor tendon arrangement with 3D reconstruction. J Anat. 209, 533-545 (2006).
- Katzel, E. B., et al. Impact of Smad3 loss of function on scarring and adhesion formation during tendon healing. J. Orthop. Res. 29, 684-693 (2011).
- Loiselle, A. E., et al. Bone marrow-derived matrix metalloproteinase-9 is associated with fibrous adhesion formation after murine flexor tendon injury. PloS one. 7, e40602 (2012).
- Lee, D. J., et al. Parathyroid hormone 1-34 enhances extracellular matrix deposition and organization during flexor tendon repair. J Orthop Res. 33, 17-24 (2015).
- Geary, M. B., et al. Systemic EP4 Inhibition Increases Adhesion Formation in a Murine Model of Flexor Tendon Repair. PloS one. 10, e0136351 (2015).
- Loiselle, A. E., et al. Development of antisense oligonucleotide (ASO) technology against Tgf-beta signaling to prevent scarring during flexor tendon repair. J Orthop Res. 33, 859-866 (2015).
- Orner, C. A., Geary, M. B., Hammert, W. C., O’Keefe, R. J., Loiselle, A. E. Low-dose and short-duration Matrix Metalloproteinase 9 Inhibition does not affect adhesion formation during murine flexor tendon healing. Plast Reconstr Surg. , (2016).
- Loiselle, A. E., et al. Remodeling of murine intrasynovial tendon adhesions following injury: MMP and neotendon gene expression. J Orthop Res. 27, 833-840 (2009).
- Tsubone, T., et al. Effect of TGF-beta inducible early gene deficiency on flexor tendon healing. J Orthop Res. 24, 569-575 (2006).
- Beason, D. P., Kuntz, A. F., Hsu, J. E., Miller, K. S., Soslowsky, L. J. Development and evaluation of multiple tendon injury models in the mouse. J Biomech. 45, 1550-1553 (2012).
- David, M. A., et al. Tendon repair is compromised in a high fat diet-induced mouse model of obesity and type 2 diabetes. PloS one. 9, e91234 (2014).
- Wong, J. K., et al. The cellular biology of flexor tendon adhesion formation: an old problem in a new paradigm. Am J Pathol. 175, 1938-1951 (2009).
