Summary

小鼠牵张成骨模型

Published: November 14, 2018
doi:

Summary

我们提出了一个小鼠胫骨牵张成骨模型开发使用定制的牵引器。利用鼠标作为分析目标, 有利于推进研究。

Abstract

牵张成骨 (do) 是一种无需细胞移植的骨骼组织再生的外科手术。do 模型由以下三个阶段组成: 截骨术后的潜伏期和外部牵引器的放置;分散的阶段, 其中分离的骨端是逐渐和持续的分心;和整合阶段。这种定制的干扰器用于 do 是由两个不完整的丙烯酸树脂环和一个膨胀螺丝。这个过程是通过制造硅胶印模材料, 然后创建定制的牵引器开始的。将牙科树脂倒入硅胶印模材料的模板中, 并允许聚合, 以创建定制的分散体所需的不完整树脂环。这些环是用透明树脂的膨胀螺钉固定的。通过这种方法创建的定制干扰器附着在小鼠胫骨上。胫骨固定在设备上, 近端使用一对 25 g 针, 远端一双 27 g 针, 并使用丙烯酸树脂固定。经过5天的潜伏期, 以 0.2 mm 12h 的速度启动了干扰。延长了 8天, 总间隙为3.2 毫米。老鼠在分心4周后被牺牲。通过影像学和组织学方法证实了牵张间隙的骨形成。

Introduction

牵张成骨术 (do) 是一种既定的治疗方法, 治疗各种骨骼疾病, 如肢体长度差异、骨缺损和肢体畸形1。这种独特的治疗策略是基于 ilizarov 提出的 “紧张应激原理”。这种方法需要几天的延迟, 几个星期的主动分心, 和几个月的巩固, 直到成熟的骨骼形成2

由于血流量堵塞3、4和机械刺激5, 6 引起的局部缺氧条件在 do 的愈合过程中尤为重要。低氧诱导的血管生成携带氧气、营养物质、可溶性因子和细胞, 这些都是组织通过血液流动局部修复所必需的。通过扩展操作进行机械刺激会引起生物反应, 如骨髓间充质干细胞的分化、骨的形成、钙化和重塑。串行 do 治疗不仅可以形成硬组织, 还可以形成软组织, 包括神经、肌肉、血管和皮肤组织, 而不需要干细胞移植。因此, do 模型被认为是分析各种组织再生的一个很好的模型。

兔子和狗是在基础研究中最广泛使用的动物 do;然而, 很少有分析工具可用于这些动物。鼠标 do 模型的使用有助于进行更详细的分析。它特别适用于使用敲除小鼠的实验。然而, 当使用鼠标作为实验动物时, 应创建一个扩展装置。在这里, 我们提出了一个小鼠胫骨 do 模型开发使用定制的牵引器创建使用牙科实验室工具和技术, 这已在以前的研究中使用。

Protocol

所有实验都是根据本机构动物护理和使用委员会批准的协议进行的。在手术前对所有仪器进行消毒。 1. 创建定制分散体的模具的准备 制作两个不完整的圆环 (外径, 20 毫米; 内径, 10 毫米), 这是干扰器的一部分, 与一页石蜡 (145 毫米 x 74 毫米) 使用埃文斯蜡雕刻机。 做4个相同的部分。使用用燃气燃烧器加热的蜡铲。将四个环堆叠在一起, 厚度为5毫米. 为膨胀螺钉和…

Representative Results

图 1 a 和1b显示不完整环 (外径, 20 毫米; 内径, 10 毫米; 厚度, 5 毫米) 与石蜡。在硅胶印模材料中嵌入了两种蜡图案, 形成了树脂环的模具 (图 1c)。聚合物树脂立即倒入该模具中, 并获得树脂环 (图 1d)。通过将两个树脂环和一个膨胀螺钉结合在一起, 创建了一个定制的牵引器 (<strong…

Discussion

当大型动物被用作实验模型时, 可以使用现成的延伸装置, 很容易获得良好的固定, 并对延伸手术本身和延伸量进行评估。然而, 当鼠标被用作实验模型时, 有必要开发部分或全部设备。Isefuku等人和 tay等人制造了这个装置, 并制作了一个 7,8的鼠标模型。carvahjo等人采用了一种方法, 将现成的扩张装置 (轨道干扰器: kls martin) 固定在一根结…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

提交人感谢 makiko kato 女士为完成这项研究提供的鼓励。我们还感谢名古屋大学医学研究生院实验动物和医学研究工程系为小鼠提供住房。

Materials

Paraffin wax YAMAHACHI DENTAL MFG. CO. For preparation a mold for resin rings
Labocone putty GC Corporation For preparation a mold for resin rings
Utility wax GC Corporation For preparation a mold for resin rings
Expansion screw Ortho Dentaurum 600-301-30 Component of custom-made distractor
Unifast III GC Corporation Immediate polymerization resin Component of custom-made distractor
Ortho Crystal NISSIN Transparent resin Component of custom-made distractor
25-gauge needle TERUMO NN-2516R For custom-made distractor
27-gauge needle TERUMO NN-2719S For custom-made distractor
ICR mouse Chubu Kagaku Shizai Corporation Experimental animal
Somnopentyl Kyoritsu Seiyaku Pentobarbital sodium salt
Isoflurane FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation 099-06571 Isoflurane inhalation solution

References

  1. Watson, J. T. Distraction osteogenesis. The Journal of the American Academy of Orthopaedic Surgeons. 14, 168-174 (2006).
  2. Ilizarov, G. A. The tension-stress effect on the genesis and growth of tissues: Part II. The influence of the rate and frequency of distraction. Clinical Orthopaedics and Related Research. 239, 263-285 (1989).
  3. Wan, C., et al. Activation of the hypoxia-inducible factor-1 alpha pathway accelerates bone regeneration. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105 (2), 686-691 (2008).
  4. Fujio, M., et al. Stromal cell-derived factor-1 enhances distraction osteogenesis-mediated skeletal tissue regeneration through the recruitment of endothelial precursors. Bone. 49 (4), 693-700 (2011).
  5. Tong, L., et al. Focal adhesion kinase expression during mandibular distraction osteogenesis: evidence for mechanotransduction. Plastic and reconstructive surgery. 111 (1), 211-222 (2003).
  6. Rhee, S. T., El-Bassiony, L., Buchman, S. R. Extracellular signal- related kinase and bone morphogenetic protein expression during distraction osteogenesis of the mandible: in vivo evidence of mechanotransduction mechanism for differentiation and osteogenesis by mesenchymal precursor cells. Plastic and reconstructive surgery. 117 (7), 2243-2249 (2006).
  7. Isefuku, S., Joyner, C. J., Simpson, A. H. A murine model of distraction osteogenesis. Bone. 27 (5), 661-665 (2000).
  8. Tay, B. K., Le, A. X., Gould, S. E., Helms, J. A. Histochemical and molecular analyses of distraction osteogenesis in a mouse model. Journal of Orthopaedic Research. 16 (5), 636-642 (1998).
  9. Carvalho, R. S., et al. The role of angiogenesis in a murine tibial model of distraction osteogenesis. Bone. 34 (5), 849-861 (2004).
  10. Osawa, Y., et al. Activated FGFR3 promotes bone formation via accelerating endochondral ossification in mouse model of distraction osteogenesis. Bone. 105, 42-49 (2017).
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Cite This Article
Fujio, M., Osawa, Y., Matsushita, M., Ogisu, K., Tsuchiya, S., Kitoh, H., Hibi, H. A Mouse Distraction Osteogenesis Model. J. Vis. Exp. (141), e57925, doi:10.3791/57925 (2018).

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