Um procedimento cirúrgico para ressecção do mouse Rib: Um Modelo de Grande Escala Repair longo osso
Summary
The overall goal of this procedure is to successfully resect a portion of bone from the rib of a mouse. The procedure was developed as a model to study large-scale long bone repair.
Abstract
Este protocolo introduz investigadores para um novo modelo de grande escala reparação óssea utilizando a costela mouse. O procedimento detalha o seguinte: preparação do animal para a cirurgia, a abertura da parede torácica corpo, expondo a costela desejado a partir dos músculos intercostais circundantes, extirpando a seção desejada da costela sem induzir um pneumotórax, e fechar as incisões. Em comparação com os ossos do esqueleto apendicular, as nervuras são altamente acessível. Além disso, não fixador interno ou externo é necessário uma vez que as nervuras adjacentes proporcionam uma fixação natural. A cirurgia utiliza comercialmente fornecimentos disponíveis, é fácil de aprender, e bem tolerado pelo animal. O procedimento pode ser realizado com ou sem a remoção do periósteo circundante, e, por conseguinte, a contribuição do periósteo ao reparo pode ser avaliada. Os resultados indicam que, se o periósteo é retida, reparação robusta ocorre em 1-2 meses. Esperamos que o uso deste protocoloestimular a pesquisa em reparação de costela e que os resultados irão facilitar o desenvolvimento de novas formas de estimular a reparação óssea em outras localidades ao redor do corpo.
Introduction
Debilitante lesão esquelética, artrose crônica, e os graves problemas associados com a cirurgia reconstrutiva impactar a produtividade econômica, o bem-estar da família e qualidade de vida. Enquanto pequenas pausas e lesões podem curar razoavelmente bem, os seres humanos não são capazes de reparar defeitos grandes e, portanto, deve contar com procedimentos reconstrutivos para restaurar a estrutura e função. Reconstrução pode envolver transplante alogênico ou heterogeneic, osso morcellized, andaimes implantados, ou distração osteogênica. Infelizmente, não só existem fatores de morbidade persistentes associados a esses tratamentos, mas a força original do osso reparado é raramente alcançada. Assim, são necessárias novas abordagens clínicas.
One-way para desenvolver métodos inovadores para o tratamento de defeitos segmentares é estudar as situações em que o reparo em grande escala ocorre naturalmente. Anfíbios famosa pode regenerar elementos esqueléticos, enquanto os mamíferos são considerados limitados em thé a capacidade. No entanto, desde o início do século 20, alguns relatos de regeneração na costela humana foram publicados sugerindo que os humanos não podem ser tão limitado 1-4. Atualmente este fenômeno é mais conhecido por cirurgiões plásticos que utilizam material de costela para queixo, rosto e orelha de reconstrução, mas não é mais amplamente apreciada 5. Para estudar este reparo em mais detalhes, nós desenvolvemos um modelo cirúrgico usando o mouse. Usando este protocolo, os pesquisadores podem identificar os fatores inatos envolvidos e usar essa informação para facilitar a cicatrização óssea em outras localidades.
Há muitas vantagens em usar as costelas como um modelo para o estudo de reparação óssea. Em primeiro lugar, as nervuras circundantes proporcionar um fixador naturais (como comparado a ressecção do fémur 6,7). Isso diminui o risco de morbidade de fixadores internos e externos e simplifica o procedimento cirúrgico. Em segundo lugar, as camadas musculares finas dos wa peitovai fornecer para fácil acesso e excelente visibilidade que fazer o ensaio comparável à conveniência de ressecções calota craniana 8. Em terceiro lugar, em contraste com a calvárias que formam por ossificação intramembranosa, a forma de nervuras ossificação endocondral e crescer em comprimento por meio de extensão em placas de crescimento localizadas em cada extremidade de uma diáfise central. Portanto, a reparação das costelas pode ser mais comparável ao reparo dos ossos longos do esqueleto apendicular. Além disso, verificou-se que em comparação com o fémur, no periósteo da nervura é mais espessa e pode ser mais facilmente manipulado. Assim, os investigadores que desejam para ensaiar a reparação óssea com a finalidade de estudar o periósteo ou testar terapias celulares, agentes farmacológicos, e / ou suportes de tecido podem encontrar este modelo cirúrgico útil. Em resumo, este modelo de ressecção de costela fornece um contexto no qual a estudar reparação óssea em grande escala natural em mamíferos como existe tal modelo em uso geral existe atualmente.
Protocol
Representative Results
Discussion
Quando aprendendo este protocolo, determinando onde localizar a incisão inicial pode ser um desafio. No entanto, a prática em ratos sacrificados ajuda o cirurgião saber onde colocar a incisão inicial e expor a costela desejado a ser ressecado. Trabalhando em cadáveres também melhora as habilidades motoras fine-necessárias para remover a porção de costela com ou sem o periósteo. Além disso, alguém novo para este procedimento pode encontrar manipular as ferramentas finas e suturas finas para ser difícil. Enqu…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank members of the Mariani lab for critical reading of the manuscript. Our funding sources were: the Baxter Medical Scholar Research Fellowship (to M.K.S.), USC undergraduate fellowships and the Provost, Dean Joan M. Schaeffer, and Rose Hills Fellowships, (to M.K.S.). We also acknowledge a CIRM BRIDGES fellowship through Pasadena City College (to T.T.T). and the James H. Zumberge Research and Innovation Fund, the USC Regenerative Medicine Initiative, and the NIAMS NIH under Award Number R21AR064462 (to F.V.M).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Medium sized micro-dissection scissors (Vannas-Tübingen Spring Scissors 5 mm) | Fine Science Tools | 15003-08 | |
| Fine micro-dissection scissors (Vannas Spring Scissors – 2mm Cutting Edge) | Fine Science Tools | 15000-04 | curved tip is beneficial |
| Micro-scalpel 5.0 mm | Fine Science Tools | 10315-12 | other fine scalpels can be substituted |
| Dumont 55 forceps | Fine Science Tools | 11295-51 | |
| Retractor | Fine Science Tools | 17004-05 | adjustability is convenient |
| Micro-needle holders | Fine Science Tools | 12060-01 | |
| 9.0 nylon sutures (Ethilon), taper point best | Ethicon | 2819G or similar | taper point best but reverse cutting is also good |
| 7.0 prolene sutures (Prolene) | Ethicon | 8700H or similar | 6-0 can be used too, needle point can vary |
| Large forceps (Adson Forceps) | Fine Science Tools | 11006-12 | other brands are fine |
| Lubricant Eye Ointment (Akwa Tears) | Akorn | 17478-062-35 | |
| Suture glue (GLUture Topical Tissue Adhesive) | Abbot | 32046-01 | has excellent working time |
| Shaver | Wahl | 9918-6171 or similar | |
| Clamp lamp | Zoo Med | LF-5 | |
| Infrared Bulb, 75W | Zoo Med | RS-75 | |
| RC2 Rodent Anesthesia System | VetEquip | 922100 | |
| IsoFlo (Isoflurane) | Abbot | 05260-05 | |
| Buprenorphine (Buprenex) | Reckitt Benckiser | 12496-0757-1 | |
| Betadine | Purdue Frederick | 67618015017 | |
| Flavored Gelatin, raspberry | Jell-O | B000E1FYL0 | made up firm, to the consistency of 'jigglers' |
Referências
- Philip, S. J., Kumar, R. J., Menon, K. V. Morphological study of rib regeneration following costectomy in adolescent idiopathic scoliosis. Eur Spine J. 14 (8), 772-776 (2005).
- Munro, I. R., Guyuron, B. Split-rib cranioplasty. Ann Plast Surg. 7 (5), 341-346 (1981).
- Taggard, D. A., Menezes, A. H. Successful use of rib grafts for cranioplasty in children. Pediatric neurosurgery. 34 (3), 149-155 (2001).
- Head, J. R. Prevention of Regeneration fo the Ribs: A problem in thoracic surgery. Archives of Surgery. 14 (6), 1215-1221 (1927).
- Kawanabe, Y., Nagata, S. A new method of costal cartilage harvest for total auricular reconstruction: part I. Avoidance and prevention of intraoperative and postoperative complications and problems. Plastic and reconstructive surgery. 117 (6), 2011-2018 (2006).
- Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 21 (4), 685-690 (2003).
- Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40, S103-S109 (2009).
- Cooper, G. M., et al. Testing the critical size in calvarial bone defects: revisiting the concept of a critical-size defect. Plastic and reconstructive surgery. 125 (6), 1685-1692 (2010).
- . Ask the Vet. JAX NOTES. 499, (2005).
- Flecknell, P. A., Roughan, J. V., Stewart, R. Use of oral buprenorphine (‘buprenorphine jello’) for postoperative analgesia in rats–a clinical trial. Laboratory animals. 33 (2), 169-174 (1999).
- Rigueur, D., Lyons, K. M. Whole-mount skeletal staining. Methods in molecular biology. 1130, 113-121 (2014).
- Evans, D. J. Contribution of somitic cells to the avian ribs. Developmental biology. 256 (1), 114-126 (2003).
- Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130 (17), 4123-4133 (2003).
- Lu, C., et al. Cellular basis for age-related changes in fracture repair. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 23 (6), 1300-1307 (2005).
- Zilberman, Y., Gafni, Y., Pelled, G., Gazit, Z., Gazit, D. Bioluminescent imaging in bone. Methods in molecular biology. 455, 261-272 (2008).
- Pelled, G., Gazit, D. Imaging using osteocalcin-luciferase. Journal of musculoskeletal. 4 (4), 362-363 (2004).
- Elefteriou, F., Yang, X. Genetic mouse models for bone studies–strengths and limitations. Bone. 49 (6), 1242-1254 (2011).
- Srour, M. K., et al. Natural large-scale regeneration of rib cartilage in a mouse. J. Bone Miner. , (2014).
