Un modèle de traumatisme en plaques de croissance tibiale de rat pour caractériser les mécanismes de réparation et évaluer les stratégies de régénération des plaques de croissance
Summary
La plaque de croissance est une région cartilagineuse dans les os longs des enfants où se développe la croissance longitudinale. Lorsqu'ils sont blessés, les tissus osseux peuvent former et nuire à la croissance. Nous décrivons un modèle de rat de blessure à la plaque de croissance qui mène à un tissu de réparation osseuse, ce qui permet d'étudier les mécanismes de réparation et les stratégies de régénération des plaques de croissance.
Abstract
Un tiers de toutes les fractures pédiatriques impliquent la plaque de croissance et peut entraîner une diminution de la croissance osseuse. La plaque de croissance (ou physis) est le tissu de cartilage trouvé à la fin de tous les os longs chez les enfants qui est responsable de la croissance osseuse longitudinale. Une fois endommagé, le tissu de cartilage dans la plaque de croissance peut subir une ossification prématurée et conduire à un tissu de réparation osseuse indésirable, qui forme une «barre osseuse». Dans certains cas, cette barre osseuse peut entraîner des déformations de croissance osseuse, telles que des déformations angulaires, ou elle peut bloquer complètement la croissance osseuse longitudinale. Il n'existe actuellement aucun traitement clinique qui puisse réparer complètement une plaque de croissance blessée. L'utilisation d'un modèle animal de blessure à la plaque de croissance pour mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de la formation de la barre osseuse et pour identifier les moyens de l'inhiber est une excellente occasion de développer de meilleurs traitements pour les blessures à la plaque de croissance. Ce protocole décrit comment perturber la plaque de croissance tibiale proximale du rat en utilisant un défaut de trou de forage. Ce smaLe modèle animal produit de manière fiable une barre osseuse et peut entraîner des déformations de croissance similaires à celles observées chez les enfants. Ce modèle permet d'étudier les mécanismes moléculaires de la formation de la barre osseuse et sert à tester les options de traitement possibles pour les blessures à la plaque de croissance.
Introduction
Les blessures par plaque de croissance représentent 30% de toutes les fractures pédiatriques et peuvent entraîner une diminution de la croissance osseuse 1 . En plus des fractures, les blessures à la plaque de croissance peuvent être causées par d'autres étiologies, y compris l'ostéomyélite 2 , les tumeurs osseuses primaires 3 , les radiations et la chimiothérapie 4 et les dommages iatrogènes 5 . La plaque de croissance (ou physis) est une région cartilagineuse à la fin des os longs de l'enfant qui est responsable de la croissance osseuse longitudinale. Il entraîne l'allongement osseux par l'ossification endochondrale; Les chondrocytes subissent une prolifération et une hypertrophie et sont ensuite remodelés par des ostéoblastes entrants pour former un os trabéculaire 6 . La plaque de croissance est également une zone faible du squelette en développement, ce qui le rend sujet aux blessures. La principale préoccupation des fractures ou des blessures par la plaque de croissance est que le tissu de cartilage endommagé à l'intérieur de la plaque de croissance peut être bE remplacé par des tissus de réparation osseux indésirables, également appelés «barre osseuse». En fonction de sa taille et de son emplacement au sein de la plaque de croissance, la barre osseuse peut entraîner des déformations angulaires ou une arrêt de croissance complète, une séquelle dévastatrice pour les jeunes enfants qui n'ont pas encore atteint leur pleine hauteur 7 .
Il n'y a actuellement aucun traitement qui peut entièrement réparer une plaque de croissance blessée. Une fois que la barre osseuse se forme, le clinicien doit décider s'il faut ou non l'enlever chirurgicalement 8 . Les patients avec au moins 2 ans ou 2 cm de croissance squelettique restants et avec une barre osseuse qui dépasse moins 50% de la surface de la plaque de croissance sont habituellement des candidats à la résection à la barre osseuse 8 . L'élimination chirurgicale de la barre osseuse est souvent suivie d'une interposition d'un greffe de graisse autologue pour éviter la réformation du tissu osseux et pour permettre à la plaque de croissance non blessée environnante de restaurer la croissance. Cependant, ces techniques sont problÉmatique et échoue souvent, entraînant une récurrence de la barre osseuse et un effet négatif continu sur la croissance 9 . Il est essentiel de développer des traitements efficaces qui empêchent non seulement la formation de barbes osseuses, mais aussi la régénération du cartilage de la plaque de croissance, ce qui permet de restaurer l'allongement osseux normal.
Les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la formation de la barre osseuse n'ont pas encore été pleinement élucidés. Une meilleure compréhension de ces mécanismes biologiques pourrait conduire à des interventions thérapeutiques plus efficaces pour les enfants souffrant de blessures à la plaque de croissance. Étant donné que l'étude de ces mécanismes chez l'homme est difficile, des modèles animaux ont été utilisés, en particulier le modèle de rat de la plaie de croissance 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 . La méthode présentée dans cettePapier décrit comment un défaut de forage dans la plaque de croissance tibiale de rat conduit à un tissu de réparation prévisible et reproductible qui commence l'ossification dès 7 jours après la blessure et forme une barre osseuse entièrement mûre avec remodelage 28 jours après une blessure 10 . Ceci fournit un petit modèle animal in vivo dans lequel étudier les mécanismes biologiques de la formation de barres osseuses, ainsi que d'évaluer de nouvelles thérapies qui pourraient empêcher la barre osseuse et / ou régénérer le cartilage de la plaque de croissance. Par exemple, ce modèle peut être utilisé pour tester les biomatériaux chondrogéniques qui peuvent régénérer le cartilage de la plaque de croissance et offrent un traitement précieux pour les enfants souffrant de blessures à la plaque de croissance. Les techniques présentées dans cet article décrivent les méthodes chirurgicales utilisées pour produire la lésion de la plaque de croissance et la délivrance subséquente de biomatériaux au site de blessure. Nous discuterons également des méthodes pour évaluer la formation de la barre osseuse et la réparation des tissus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Un modèle animal de blessure par plaque de croissance ajoute beaucoup à notre compréhension des mécanismes biologiques de cette blessure, ce qui pourrait conduire à des interventions thérapeutiques plus efficaces pour les enfants souffrant de blessures à la plaque de croissance. Pour créer avec succès une barre osseuse et pour étudier sa formation in vivo en utilisant le modèle présenté dans ce travail, il est essentiel de perturber la plaque de croissance en perçant à une profondeur suffisante, …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs reconnaissent le soutien financier de l'Institut national de l'arthrite et des maladies musculo-squelettiques et cutanées des Instituts nationaux de santé (NIH) sous le numéro R03AR068087, le Fonds d'enrichissement académique de l'École de médecine de l'Université du Colorado et le Centre Gates pour la médecine régénératrice . Ce travail a également été soutenu par NIH / NCATS Colorado CTSA Numéro de subvention UL1 TR001082. Le contenu est la responsabilité exclusive de l'auteur et ne représente pas nécessairement les points de vue NIH officiels.
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 |
Referências
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