Un modello di lesione della tibia di crescita del ratto per caratterizzare i meccanismi di riparazione e valutare le strategie di rigenerazione delle piastre di crescita
Summary
La piastra di crescita è una regione cartilaginea nelle ossa lunghe dei bambini dove si verifica una crescita longitudinale. Quando feriti, il tessuto osseo può formare e pregiudicare la crescita. Descriviamo un modello di ratto di lesione della piastra di crescita che porta a tessuti di riparazione ossea, permettendo lo studio di meccanismi di riparazione e strategie di rigenerazione delle piastre di crescita.
Abstract
Un terzo di tutte le fratture pediatriche coinvolge la piastra di crescita e può causare una diminuzione della crescita ossea. La piastra di crescita (o physis) è il tessuto di cartilagine trovato alla fine di tutte le ossa lunghe nei bambini che è responsabile della crescita longitudinale dell'osso. Una volta danneggiata, i tessuti di cartilagine all'interno della piastra di crescita possono subire ossaficio precoce e portare ad un tessuto di riparazione ossea indesiderato, che forma un "baretto osseo". In alcuni casi, questa barra ossea può provocare deformità di crescita dell'osso, come le deformità angolari, o può fermare completamente la crescita longitudinale dell'osso. Attualmente non esiste un trattamento clinico che possa riparare completamente una piastra di crescita ferita. Utilizzando un modello animale di lesioni alla piastra di crescita per comprendere meglio i meccanismi alla base della formazione di barre ossee e per individuare i modi per inibire è una grande opportunità per sviluppare trattamenti migliori per le lesioni della piastra di crescita. Questo protocollo descrive come disfare la piastra di crescita tibiale prossimale del ratto con un difetto di foro. Questa smaLl modello animale produce in modo affidabile un baretto osseo e può provocare deformità di crescita simili a quelle osservate nei bambini. Questo modello permette di indagare sui meccanismi molecolari della formazione di barre ossea e serve come mezzo per testare le possibili opzioni di trattamento per le lesioni della piastra di crescita.
Introduction
Le lesioni della piastra di crescita rappresentano il 30% di tutte le fratture pediatriche e possono causare una diminuzione della crescita ossea 1 . Oltre alle fratture, le lesioni della piastra di crescita possono essere causate da altre eziologie, tra cui osteomielite 2 , tumori ossee primari 3 , radiazioni e chemioterapia 4 e danni iatrogeni 5 . La piastra di crescita (o physis) è una regione della cartilagine alla fine delle ossa lunghe dei bambini che è responsabile della crescita longitudinale dell'osso. Aziona l'allungamento ossea attraverso l'ossificazione endocondrale; I condrociti subiscono la proliferazione e l'ipertrofia e vengono poi rimodellati dagli osteoblasti in arrivo per formare l'osso trabecolare 6 . La piastra di crescita è anche una zona debole dello scheletro in via di sviluppo, rendendola soggetta a lesioni. La principale preoccupazione per le fratture o le lesioni della piastra di crescita è che il tessuto di cartilagine danneggiato all'interno della piastra di crescita può bE sostituito con un tessuto di riparazione ossea indesiderato, noto anche come "bar". A seconda della sua dimensione e della sua posizione all'interno della piastra di crescita, il bony bar può portare a deformità angolari o arresto completo, una sequela devastante per bambini piccoli che non hanno ancora raggiunto la loro piena altezza 7 .
Attualmente non esiste alcun trattamento che possa riparare completamente una piastra di crescita ferita. Una volta che il barile osseo si forma, il medico deve decidere se rimuoverlo o meno. I pazienti con almeno 2 anni o 2 centimetri di crescita scheletrica rimanenti e con un baretto osseo che copre meno del 50% della superficie della piastra di crescita sono solitamente candidati alla resezione ossea a barre 8 . La rimozione chirurgica del baretto osseo è spesso seguita dall'interposizione di un innesto di grasso autologo per impedire la riformazione del tessuto osseo e per consentire alla piastra di crescita circostante per rimediare la crescita. Tuttavia, queste tecniche sono problemiEmatic e spesso falliscono, portando alla ricorrenza ossea e continuando ad avere effetti negativi sulla crescita 9 . C'è una necessità fondamentale di sviluppare trattamenti efficaci che non solo impediscono la formazione di barili ossei, ma anche rigenerano la cartilagine della piastra di crescita, ripristinando così l'allungamento ossea normale.
I meccanismi molecolari sottostanti alla formazione del barile ossa devono ancora essere completamente chiariti. Una maggiore comprensione di questi meccanismi biologici potrebbe portare ad interventi terapeutici più efficaci per i bambini affetti da lesioni della piastra di crescita. Poiché lo studio di questi meccanismi negli esseri umani è difficile, sono stati utilizzati modelli animali, in particolare il modello di ratto di lesioni della piastra di crescita 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 . Il metodo presentato in questoLa carta descrive come un difetto di foro di trivellazione nella piastra di crescita tibiale del ratto conduce a un tessuto di riparazione prevedibile e riproducibile che inizia la ossaficazione già nei primi 7 giorni dopo la lesione e forma un baretto osseo completamente riempito con rimodellamento a 28 giorni dopo la lesione 10 . Ciò fornisce un piccolo modello in vivo animale in cui studiare i meccanismi biologici della formazione del barile ossa, nonché valutare nuove terapie che potrebbero impedire il baretto osseo e / o rigenerare la cartilagine della piastra di crescita. Ad esempio, questo modello può essere utilizzato per testare biomateriali condrogenici che possono rigenerare la cartilagine della piastra di crescita e offrire un trattamento prezioso per i bambini affetti da lesioni della piastra di crescita. Le tecniche presentate in questo documento descriveranno i metodi chirurgici impiegati per produrre lesioni alla piastra di crescita e la successiva consegna dei biomateriali al sito di lesioni. Discuteremo anche i metodi per valutare la formazione di barre ossea e la riparazione del tessuto.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un modello di animali di lesioni sulla piastra di crescita notevolmente aggiunge alla nostra comprensione dei meccanismi biologici di questo pregiudizio, portando così potenzialmente ad interventi terapeutici più efficaci per i bambini affetti da lesioni della piastra di crescita. Per creare con successo un bony bar e per studiare la sua formazione in vivo utilizzando il modello presentato in questo lavoro, è fondamentale per interrompere la piastra di crescita perforando ad una profondità sufficiente, senz…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Gli autori riconoscono il sostegno finanziario dell'Istituto Nazionale di Arti e Malattie Muscoloscheletrici e Malattie della National Institutes of Health (NIH) sotto il premio R03AR068087, il Fondo di arricchimento accademico dell'Università di Colorado School of Medicine e il Gates Center for Medicina Regenerativa . Questo lavoro è stato supportato anche da NIH / NCATS Colorado CTSA Numero di sovvenzione UL1 TR001082. I contenuti sono la sola responsabilità degli autori e non rappresentano necessariamente le viste ufficiali di NIH.
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
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