मरम्मत तंत्र की विशेषता के लिए एक रानी टिबियल ग्रोथ प्लेट की चोट मॉडल और विकास प्लेट पुनर्जनन रणनीति मूल्यांकन
Summary
विकास प्लेट बच्चों की लंबी हड्डियों में एक उपास्थि क्षेत्र है जहां अनुदैर्ध्य वृद्धि होती है। जब घायल हो जाता है, तो बोनी ऊतक विकास और वृद्धि को खराब कर सकता है। हम विकास की प्लेट की चोट के एक चूहे मॉडल का वर्णन करते हैं जो हड्डी की मरम्मत के ऊतकों की ओर जाता है, जिससे मरम्मत तंत्र का अध्ययन और विकास प्लेट पुन: निर्माण रणनीतियां हो सकती हैं।
Abstract
सभी बच्चों के फ्रैक्चर में से एक तिहाई विकास प्लेट को शामिल करता है और नतीजतन अस्थि विकास हो सकता है। विकास प्लेट (या फिजिस) बच्चों में उन सभी लंबी हड्डियों के अंत में पाया जाता है जो अनुदैर्ध्य हड्डियों के विकास के लिए ज़िम्मेदार हैं। एक बार क्षतिग्रस्त होने पर, विकास प्लेट के भीतर उपास्थि के ऊतकों को समय से पहले आक्सीजन से गुज़र आ सकता है और अवांछित बोनी मरम्मत के ऊतकों को जन्म ले सकता है, जो "बोनी बार" बनाता है। कुछ मामलों में, इस हालीदार पट्टी का परिणाम हड्डी के विकास विकृतियों में हो सकता है, जैसे कोणीय विकृति, या यह अनुदैर्ध्य हड्डियों के विकास को पूरी तरह से रोक सकता है। वर्तमान में कोई नैदानिक उपचार नहीं है जो घायल वृद्धि प्लेट की पूरी तरह से मरम्मत कर सकता है। बोनी पट्टी के गठन के नीचे स्थित तंत्र को बेहतर ढंग से समझने के लिए विकास प्लेट की चोट की एक जानवर मॉडल का इस्तेमाल करना और इसे रोकना के तरीके की पहचान करना विकास प्लेट घायल के लिए बेहतर उपचार विकसित करने का एक बड़ा अवसर है। यह प्रोटोकॉल बताता है कि कैसे एक ड्रिल छेद दोष का उपयोग कर चूहे समीपस्थ टिबियल विकास प्लेट को बाधित करना। यह एसएमएलू पशु मॉडल भरोसेमंद रूप से एक बोनी बार पैदा करता है और बच्चों में दिखाई देने वाले लोगों के समान विकास की विकृति हो सकती है। यह मॉडल बोनी बार गठन के आणविक तंत्र की जांच के लिए अनुमति देता है और विकास प्लेट घायल के लिए संभावित उपचार विकल्पों का परीक्षण करने के साधन के रूप में कार्य करता है।
Introduction
ग्रोथ प्लेट की चोटों में सभी बाल रोगों के 30% फ्रैक्चर होने का कारण बनता है और नतीजतन, हड्डी की वृद्धि 1 हो सकती है । फ्रैक्चर के अतिरिक्त, विकास प्लेट चोटों अन्य etiologies, ओस्टियोमाइलाइटिस 2 , प्राथमिक हड्डी ट्यूमर 3 , विकिरण और कीमोथेरेपी 4 , और iatrogenic क्षति 5 सहित, के कारण हो सकता है। विकास प्लेट (या फिजिस) बच्चों की लंबी हड्डियों के अंत में एक उपास्थि क्षेत्र है जो अनुदैर्ध्य हड्डियों के विकास के लिए जिम्मेदार है। यह अण्डोचोंड्रल ओसीकरण के माध्यम से अस्थि बढ़ाती है; Chondrocytes प्रसार और हाइपरट्रॉफी से गुजरती हैं और फिर आने वाले ऑस्टियोब्लास्ट्स द्वारा ट्राबेक्यूलर हड्डी के रूप में बनाए जाते हैं। विकास प्लेट विकासशील कंकाल के एक कमजोर क्षेत्र भी है, जिससे यह चोट लगने की संभावना पैदा कर सकता है। विकास प्लेट भंग या चोट के साथ बड़ी चिंता यह है कि विकास प्लेट के भीतर क्षतिग्रस्त उपास्थि के ऊतक को ख हो सकता हैई अवांछित बोनी मरम्मत ऊतक के साथ बदल दिया, जिसे "बोनी बार" के रूप में भी जाना जाता है। विकास प्लेट के भीतर अपने आकार और स्थान के आधार पर, बोनी पट्टी को कोणीय विकृति या पूर्ण विकास की गिरफ्तारी हो सकती है, जो कि छोटे बच्चों के लिए एक विनाशकारी सीक्वेल है जो अभी तक पूरी ऊंचाई तक नहीं पहुंच पाई हैं।
वर्तमान में कोई ऐसा उपचार नहीं है जो घायल वृद्धि प्लेट की पूरी तरह से मरम्मत कर सकता है। एक बार बोनी बार रूपों के बाद, चिकित्सक को तय करना होगा कि शल्यचिकित्सा को 8 मस्तिष्क वाले कम से कम 2 वर्ष या 2 सेमी का कंकाल विकास शेष है और एक बोनी बार के साथ, जो विकास प्लेट क्षेत्र के 50% से भी कम दूरी तक फैलता है, आमतौर पर बोनी बार शोधन 8 के लिए उम्मीदवार हैं। बोनी पट्टी का सर्जिकल निकास अक्सर आंशिक ऊतक के पुनर्परिवर्तन को रोकने के लिए और विकास को बहाल करने के लिए आस-पास के विकास वाली प्लेट को बदलने की अनुमति देने के लिए ऑटोलॉगस वेट ग्रेट्रेट का आदान-प्रदान करती है। हालांकि, ये तकनीकें समस्याएं हैंइमेटिक और अक्सर विफल होते हैं, जिससे हड्डी पट्टी की पुनरावृत्ति हो जाती है और विकास 9 पर निरंतर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। प्रभावी उपचार विकसित करने की एक महत्वपूर्ण आवश्यकता है जो न केवल बोनी बार गठन को रोकती है, बल्कि विकास प्लेट उपास्थि को भी पुनर्जीवित करती है, इस प्रकार सामान्य अस्थि विस्तार को बहाल करना।
बोनी पट्टी के गठन के अधीन आणविक तंत्रों को अभी तक पूरी तरह स्पष्ट नहीं किया गया है। इन जैविक तंत्रों की एक बड़ी समझ से विकास प्लेट घायल होने वाले बच्चों के लिए अधिक प्रभावी चिकित्सीय हस्तक्षेप हो सकते हैं। मनुष्य में इन तंत्रों का अध्ययन करना मुश्किल है, पशु मॉडल का उपयोग किया गया है, खासकर विकास प्लेट की चोट के चूहे मॉडल 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 । इस पद्धति में प्रस्तुत किया गयापेपर में बताया गया है कि चूहे टिबियल ग्रोथ प्लेट में ड्रिल-होल डिटेक्शन की उम्मीद के मुताबिक चोट लगने के 7 दिनों के शुरू होने के साथ ही प्रत्यारोपण और प्रतिलिपि प्रस्तुत करने योग्य मरम्मत ऊतक की शुरुआत होती है और चोट के बाद 28 दिनों के बाद रीमॉडेलिंग के साथ पूरी तरह परिपक्व बोनी बार होता है। यह विवो मॉडल में एक छोटा जानवर प्रदान करता है जिसमें हड्डी के गठन के जैविक तंत्र का अध्ययन करने के साथ-साथ उपन्यास उपचारों का मूल्यांकन किया जाता है जो बोनी पट्टी को रोक सकते हैं और / या विकास प्लेट उपास्थि को पुनर्जन्म कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, इस मॉडल को क्रोन्ड्रोजेनिक बायोमैटिरियल्स का परीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है जो विकास प्लेट उपास्थि को दोबारा पैदा कर सकती है और विकास प्लेट चोटों से ग्रस्त बच्चों के लिए मूल्यवान उपचार प्रदान कर सकती हैं। इस पत्र में प्रस्तुत तकनीकों में वृद्धि की प्लेट की चोट के लिए इस्तेमाल की जाने वाली शल्य चिकित्सा पद्धति और चोट स्थल पर बायोमैटिरियल्स के बाद के वितरण का वर्णन होगा। हम बोनी बार गठन और मरम्मत के ऊतकों का आकलन करने के तरीकों पर भी चर्चा करेंगे।
Protocol
Representative Results
Discussion
एक विकास प्लेट चोट जानवर मॉडल इस चोट के जैविक तंत्र की हमारी समझ को बढ़ाता है, इस प्रकार संभवतया विकास प्लेट चोटों से पीड़ित बच्चों के लिए अधिक प्रभावी चिकित्सीय हस्तक्षेप की ओर अग्रसर होता है। सफलताप?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
लेखकों ने नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ गठिया और मस्कुकोस्केलेटल और नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ हैल्थ (एनआईएच) के त्वचा रोगों के पुरस्कार नंबर R03AR068087, कोलोराडो स्कूल ऑफ मेडिसिन के शैक्षणिक संवर्धन निधि और रीजेरेटिव मेडिसिन के लिए गेट्स सेंटर । यह काम एनआईएच / एनसीएटीएस कोलोराडो सीटीएसए ग्रांट संख्या उल 1 टीआर 001082 द्वारा भी समर्थित था। सामग्री लेखकों की एकमात्र जिम्मेदारी है और जरूरी नहीं कि आधिकारिक एनआईएच दृश्यों का प्रतिनिधित्व करते हैं।
Materials
| Scalpel handle | McKesson | MCK42332500 | |
| Needle holder | Stoelting | RS-7824 | |
| Adson tissue forceps | Sklar | 50-3048 | |
| Iris Scissors | Sklar | 47-1246 | |
| Rotary Tool | Dremel | 7700 | Variable speed rotary tool |
| Keyless Rotary Tool Chuck | Dremel | 4486 | |
| Dental Burs | Dental Burs USA | FG6 | Round carbide bur, ≤2mm |
| Steinmann pins | Simpex Medical | T-078 | |
| Hair clippers | Wahl | 5537N | |
| 3-0 PGA surutes | Oasis | MV-J398-V | |
| Sterile gauze 2×2" | Covidien | 441211 | |
| Povidone Iodine | McKesson | 922-00801 | |
| Sterile saline | Vetone | 510224 | |
| 10 ml luer lock syringe | Becton Dickinson | 309604 | |
| 23 gauge needle | Becton Dickinson | 305145 | |
| Isopropyl alcohol pads | Dynarex | 1113 | |
| Isoflurane | IsoFlo | 30125-2 | |
| Caliper | Mitutoyo | 500-196-30 | |
| Carprofen | Rimadyl | 27180 | |
| Buprenorphine | Par Pharmaceuticals Inc | NDC 42023-179 | |
| Fenestrated Surgical Drape | McKesson | 25-517 | |
| Surgical Gloves | Uline | S-20204 | |
| #15 Scalpel Blade | Aven | 44044 | |
| 9mm wound clips | Fine Science Tools | 12032-09 | |
| Reflex clip applier | World Precision Instruments | 500345 | |
| Absorbant underpads | McKesson | MON 43723110 | |
| Tec 3 Iso Vaporizer | VetEquip | 911103 | |
| Germinator 500 | Braintree Scientific | GER 5287-120V | |
| Warm water recirculator | Kent Scientific | TP-700 | |
| Absorbent Underpads | Medline Industries | MSC281230 |
References
- Mann, D. C., Rajmaira, S. Distribution of physeal and nonphyseal fractures in 2,650 long-bone fractures in children aged 0-16 years. J Pediatr Orthop. 10 (6), 713-716 (1990).
- Browne, L. P., et al. Community-acquired staphylococcal musculoskeletal infection in infants and young children: necessity of contrast-enhanced MRI for the diagnosis of growth cartilage involvement. AJR Am J Roentgenol. 198 (1), 194-199 (2012).
- Weitao, Y., Qiqing, C., Songtao, G., Jiaqiang, W. Epiphysis preserving operations for the treatment of lower limb malignant bone tumors. Eur J Surg Oncol. 38 (12), 1165-1170 (2012).
- Butler, M. S., Robertson, W. W., Rate, W., D’Angio, G. J., Drummond, D. S. Skeletal sequelae of radiation therapy for malignant childhood tumors. Clin Orthop Relat Res. (251), 235-240 (1990).
- Shapiro, F. Longitudinal growth of the femur and tibia after diaphyseal lengthening. J Bone Joint Surg Am. 69 (5), 684-690 (1987).
- Kronenberg, H. M. Developmental regulation of the growth plate. Nature. 423 (6937), 332-336 (2003).
- Dodwell, E. R., Kelley, S. P. Physeal fractures: basic science, assessment and acute management. Orthopaedics and Trauma. 25 (5), 377-391 (2011).
- Khoshhal, K. I., Kiefer, G. N. Physeal bridge resection. J Am Acad Orthop Surg. 13 (1), 47-58 (2005).
- Hasler, C. C., Foster, B. K. Secondary tethers after physeal bar resection: a common source of failure. Clin Orthop Relat Res. (405), 242-249 (2002).
- Xian, C. J., Zhou, F. H., McCarty, R. C., Foster, B. K. Intramembranous ossification mechanism for bone bridge formation at the growth plate cartilage injury site. J Orthop Res. 22 (2), 417-426 (2004).
- Chen, J., et al. Formation of tethers linking the epiphysis and metaphysis is regulated by vitamin d receptor-mediated signaling. Calcif Tissue Int. 85 (2), 134-145 (2009).
- Coleman, R. M., Schwartz, Z., Boyan, B. D., Guldberg, R. E. The therapeutic effect of bone marrow-derived stem cell implantation after epiphyseal plate injury is abrogated by chondrogenic predifferentiation. Tissue Eng Part A. 19 (3-4), 475-483 (2013).
- Chung, R., Foster, B. K., Xian, C. J. The potential role of VEGF-induced vascularisation in the bony repair of injured growth plate cartilage. J Endocrinol. 221 (1), 63-75 (2014).
- Coleman, R. M., et al. Characterization of a small animal growth plate injury model using microcomputed tomography. Bone. 46 (6), 1555-1563 (2010).
- Macsai, C. E., Hopwood, B., Chung, R., Foster, B. K., Xian, C. J. Structural and molecular analyses of bone bridge formation within the growth plate injury site and cartilage degeneration at the adjacent uninjured area. Bone. 49 (4), 904-912 (2011).
- Su, Y. W., et al. Neurotrophin-3 Induces BMP-2 and VEGF Activities and Promotes the Bony Repair of Injured Growth Plate Cartilage and Bone in Rats. J Bone Miner Res. , (2016).
- Zhou, F. H., Foster, B. K., Sander, G., Xian, C. J. Expression of proinflammatory cytokines and growth factors at the injured growth plate cartilage in young rats. Bone. 35 (6), 1307-1315 (2004).
- Sayers, D., Volpin, G., Bentley, G. The demonstration of bone and cartilage remodelling using alcian blue and hematoxylin. Biotechnic & Histochemistry. 63 (1), 59-63 (1988).
- Riederer, M. S., Requist, B. D., Payne, K. A., Way, J. D., Krebs, M. D. Injectable and microporous scaffold of densely-packed, growth factor-encapsulating chitosan microgels. Carbohydrate Polymers. 152, 792-801 (2016).
- Lee, M. A., Nissen, T. P., Otsuka, N. Y. Utilization of a murine model to investigate the molecular process of transphyseal bone formation. J Pediatr Orthop. 20 (6), 802-806 (2000).
- Coleman, R. M., et al. Characterization of a small animal growth plate injury model using microcomputed tomography. Bone. 46 (6), 1555-1563 (2010).
- Lee, S. U., Lee, J. Y., Joo, S. Y., Lee, Y. S., Jeong, C. Transplantation of a Scaffold-Free Cartilage Tissue Analogue for the Treatment of Physeal Cartilage Injury of the Proximal Tibia in Rabbits. Yonsei Med J. 57 (2), 441-448 (2016).
- Planka, L., et al. Nanotechnology and mesenchymal stem cells with chondrocytes in prevention of partial growth plate arrest in pigs. Biomed Pap Med Fac Univ Palacky Olomouc Czech Repub. 156 (2), 128-134 (2012).
- Hansen, A. L., et al. Growth-plate chondrocyte cultures for reimplantation into growth-plate defects in sheep. Characterization of cultures. Clin Orthop Relat Res. (256), 286-298 (1990).
- Cepela, D. J., Tartaglione, J. P., Dooley, T. P., Patel, P. N. Classifications In Brief: Salter-Harris Classification of Pediatric Physeal Fractures. Clin Orthop Relat Res. , (2016).
- Salter, R. B., Harris, W. R. Injuries Involving the Epiphyseal Plate. The Journal of Bone & Joint Surgery. 83 (11), 1753 (2001).
- Chung, R., Foster, B. K., Zannettino, A. C., Xian, C. J. Potential roles of growth factor PDGF-BB in the bony repair of injured growth plate. Bone. 44 (5), 878-885 (2009).
- Fischerauer, E., Heidari, N., Neumayer, B., Deutsch, A., Weinberg, A. M. The spatial and temporal expression of VEGF and its receptors 1 and 2 in post-traumatic bone bridge formation of the growth plate. J Mol Histol. 42 (6), 513-522 (2011).
- Chung, R., Cool, J. C., Scherer, M. A., Foster, B. K., Xian, C. J. Roles of neutrophil-mediated inflammatory response in the bony repair of injured growth plate cartilage in young rats. J Leukoc Biol. 80 (6), 1272-1280 (2006).
- Chung, R., et al. Roles of Wnt/beta-catenin signalling pathway in the bony repair of injured growth plate cartilage in young rats. Bone. 52 (2), 651-658 (2013).
- Zhou, F. H., Foster, B. K., Zhou, X. F., Cowin, A. J., Xian, C. J. TNF-alpha mediates p38 MAP kinase activation and negatively regulates bone formation at the injured growth plate in rats. J Bone Miner Res. 21 (7), 1075-1088 (2006).
- Arasapam, G., Scherer, M., Cool, J. C., Foster, B. K., Xian, C. J. Roles of COX-2 and iNOS in the bony repair of the injured growth plate cartilage. J Cell Biochem. 99 (2), 450-461 (2006).
