Fractuur apparatuur ontwerp en protocolverbetering voor gesloten-gestabiliseerde fracturen bij knaagdieren

Summary

Het doel van het protocol is voor het optimaliseren van de fractuur generatie parameters zodanig dat deze consistent fracturen. Dit protocol is verantwoordelijk voor de variaties in bot grootte en morfologie die zich tussen de dieren voordoen kan. Bovendien, wordt een kosteneffectieve, verstelbare fractuur-apparaat beschreven.

Abstract

De betrouwbare generatie van consistente gestabiliseerde fracturen in diermodellen is essentieel voor het begrip van de biologie van bot regeneratie en het ontwikkelen van therapeutics en apparaten. Beschikbare letsel modellen worden echter geplaagd door inconsistentie wat resulteert in verloren dieren en bronnen en onvolmaakte gegevens. Om dit probleem van heterogeniteit van de fractuur, is het doel van de hierin beschreven methode opleveren een consistente fractuur locatie en patroon te optimaliseren fractuur generatie parameters specifiek voor elk dier. Dit protocol is verantwoordelijk voor variaties in bot grootte en morfologie die kan bestaan tussen de muis stammen en kan worden aangepast aan het genereren van consistente fracturen in andere soorten, zoals de rat. Bovendien, wordt een kosteneffectieve, verstelbare fractuur-apparaat beschreven. Vergeleken met de huidige gestabiliseerde fractuur technieken, tonen het protocol van de optimalisatie en de nieuwe fractuur toestellen verhoogde consistentie in gestabiliseerde fractuur patronen en locaties. Geoptimaliseerd met behulp van parameters die specifiek zijn voor het monster-type, de verhogingen van de beschreven protocol de precisie van geïnduceerde trauma’s, minimaliseren van de heterogeniteit van de fractuur meestal waargenomen in gesloten-fractuur generatie procedures.

Introduction

Onderzoek naar genezing van de breuk is het noodzakelijk een grote klinische en economische probleem aan te pakken. Elk jaar meer dan 12 miljoen fracturen worden behandeld in de Verenigde Staten¹, kost 80 miljard dollar per jaar². De waarschijnlijkheid van een mannelijke of vrouwelijke lijden een breuk in hun leven is 25% en 44%, respectievelijk³. Problemen in verband met de breuk genezing naar verwachting stijgen met verhoogde comorbidities als de bevolking vergrijst. Om te studeren en dit probleem aanpakken, zijn robuuste modellen van breuk generatie en stabilisatie nodig. Knaagdier modellen zijn bij uitstek geschikt voor dit doel. Ze bieden klinische relevantie en kunnen worden aangepast aan de specifieke omstandigheden adres (d.w.z., meerdere verwondingen, open, gesloten, ischemische en geïnfecteerde fracturen). Naast het repliceren van klinische scenario’s, zijn dierlijke fractuur modellen belangrijk voor het begrijpen van bot biologie en het ontwikkelen van therapeutics en apparaten. Pogingen om te bestuderen van de verschillen tussen interventies kunnen echter worden bemoeilijkt door de variabiliteit geïntroduceerd door inconsistente fractuur generatie. Dus, het genereren van reproduceerbaar zijn en consequent gesloten fracturen in diermodellen is essentieel voor het gebied van spier-en onderzoek.

Ondanks goed controleren voor mogelijke heterogeniteit van het onderwerp door te zorgen voor de juiste genetische achtergrond, geslacht, leeftijd en milieu-omstandigheden, de productie van klinisch relevante consistente beenverwondingen is een belangrijke variabele beïnvloeden reproduceerbaarheid die moet worden gecontroleerd. Statistische vergelijkingen met behulp van inconsistente fracturen worden geplaagd met experimentele noise en een hoge variabiliteit⁴; Daarnaast variabiliteit van de breuk kan leiden tot geen onnodige dier dood vanwege de noodzaak om de grootte van de steekproef of de noodzaak om te euthanaseren van dieren met verbrijzelde of malpositioned fracturen te verhogen. Het doel van de hier beschreven methode is het optimaliseren van de fractuur generatie parameters die specifiek voor monster type zijn en opleveren een consistente fractuur locatie en patroon.

Huidige modellen van breuk generatie vallen in twee brede categorieën, elk met hun eigen sterke en zwakke punten. Open-fractuur (osteotomie) modellen ondergaan operatie om bloot van het bot, waarna een fractuur wordt geïnduceerd door het snijden van het bot of verzwakken en vervolgens handmatig breken^5,6,7,8te. De voordelen van deze methode zijn de directe visualisatie van de fractuur-site en een meer consistente fractuur locatie en patroon. De fysiologische en klinische relevantie van de aanpak en het mechanisme van de schade is echter beperkt. Open coördinatiemethodes fractuur generatie vereist bovendien een chirurgische aanpak en de sluiting met langdurige periodes gedurende welke de knaagdieren worden blootgesteld aan een verhoogd risico op besmetting.

Gesloten technieken richten veel van de open techniek beperkingen. Gesloten technieken produceren fracturen met behulp van een extern toegepaste botte kracht trauma’s die letsel aan het bot en de omliggende weefsels, meer vergelijkbaar zijn met die gezien in menselijke klinische verwondingen induceert. De meest voorkomende methode was in 1984⁹beschreven door Bonnarens en Einhorn. Zij beschreven een gewogen guillotine wordt gebruikt om aan te geven van stomp trauma te breken van het bot zonder enige externe huid wonden. Deze methode is alom aangenomen om te bestuderen van het effect van genetica^10,11, farmacologische therapie^12,13,14,15, mechanica^{16, 17}, en fysiologie^18,19,20 op bot genezing in muizen en ratten. Terwijl het voordeel van gesloten methoden fysiologisch relevante fracturen is, worden experimentele reproduceerbaarheid en strengheid beperkt door de heterogeniteit van de breuk. De inconsistente fractuur generatie resulteert in een beperkte differentiatie tussen-de-Fractie, verloren exemplaren, en een toename van de dieren die nodig zijn om de statistische significantie.

Beheersing van de variabiliteit in de generatie van de breuk en stabilisatie is essentieel om zinvolle resultaten te produceren. Om goed bestudeert de biologie van breuk reparatie, een eenvoudige, maar robuuste fractuur model nodig. Het model moet worden omgezet naar andere knaagdiersoort, bot typen (dijbeen of tibiae, bijvoorbeeld), en over de variabele muis genetische achtergronden en geïnduceerde mutaties. Bovendien, de ideale procedure moet technisch eenvoudig en produceren consistente resultaten. Naar adres fractuur heterogeniteit, de hier beschreven methode is de bouw van een goed gecontroleerde fractuur-apparaat dat kan vervolgens worden gebruikt voor het optimaliseren van de parameters en genereren van consequent gesloten fracturen ongeacht leeftijd, geslacht, of genotype.

Protocol

Dit protocol werd ontwikkeld om ervoor te zorgen dat dieren niet onnodig worden gebruikt en worden gespaard alle onnodige pijn en leed; het voldoet aan alle toepasselijke federale, staats-, lokale en institutionele wetten en richtlijnen inzake dierlijke onderzoek. Het protocol werd ontwikkeld onder leiding van een laboratorium van de Universiteit-wide dierlijke Medicine Program geregisseerd door dierenartsen gespecialiseerd in dierlijke laboratoriumgeneeskunde. Het protocol werd herzien en goedgekeurd door de institution…

Representative Results

De guillotine vroeger in ons laboratorium is in 2004 ontwikkeld en was gebaseerd op modellen gepubliceerd door Einhorn21. Het ontwerp aanpassingen ter voldoende verantwoording voor eventuele verschillen in morfologie van het bot niet mogelijk en niet mogelijk een reproduceerbare positionering van de ledematen. Bovendien vereist het vorige apparaat twee mensen om hem te bedienen. Dus we ontworpen, ontworpen en gebouwd van een nieuwe breuk-apparaat. Het belangrijkste…

Discussion

Deze breuk-optimalisatie en generatie-protocol biedt onderzoekers met een efficiënte methode om te ontlenen bij breuk parameters en het uitvoeren van een minimaal invasieve procedure die nauwkeurige, herhaalbare, dwarse fracturen produceert. Dit protocol bepaalt bovendien een gemeenschappelijk pakket fracture generatie parameters, die methode consistentie tussen onderzoekers bevordert. Deze parameters kan de oprichting van een gemeenschappelijke gegevensbank van de fractuur fractuur normen op basis van diverse parameter…

Materials

Support Subassembly			Supplementary Figure 1
Beam, Support–Jaw Section	80/20	1003 x 9.00	w/ #7042 at A, C, in Left End
Beam, Support–Horizontal Section	80/20	1002 x 14.00
Beam, Support–Vertical 1	80/20	1050 x 10.50	w/ #7042 at A in Left End and at A in Right End
Beam, Support–Vertical 2	80/20	1010 x 10.50	w/ #7042 at D, B in Left End and at A in Right End
Beam, Support–Plate Mount	80/20	1030 x 8.00	w/ #7036 at Left End
Beam, Support–Magnet	80/20	1010 x 13.50	w/ #7042 at A, C, in Right End
Anchors (3)	80/20	3392
Double Anchor (3)	80/20	3091
Bolt Assembly (6)	80/20	3386	1/4-20 x 3/8"
Button Head Socket Cap Screw (6)	80/20	3604	1/4-20 x 3/4"
Ram Subassembly			Supplementary Figure 2
Block, Stop	Custom		Supplementary Figure 3
Block, Guide	Custom		Supplementary Figure 3
Rod, Ram	Custom		Supplementary Figure 4
Alignment Screw	Custom		Supplementary Figure 5
Plate, Mounting	Custom		Supplementary Figure 6
Linear Sleeve Bearing (2)	McMaster-Carr	8649T2
Hex Nut (3)	McMaster-Carr	92673A125	3/8-16 UNC
Socket Cap Screw (8)	McMaster-Carr	92196A108	4/40 x 3/8"
Socket Cap Screw (6)	McMaster-Carr	92196A032	4/40 x 1 1/8"
Socket Cap Screw (1)	McMaster-Carr	92196A267	10/32 3/8"
Magnet Subassembly			Supplementary Figure 7
Mount, Magnet	Custom		Supplementary Figure 8
Power Supply	McMaster-Carr	70235K23
Foot Switch	McMaster-Carr	7376k2
Electromagnet	McMaster-Carr	5698k111
Wire – 10 feet	McMaster-Carr	9936k12
Rod, Magnet	McMaster-Carr	95412A566	1/4" Threaded Rod x 7"
Corner Bracket (6)	80/20	4108
Socket Cap Screw (1)	McMaster-Carr	92196A705	10/32 1 1/4"
Hex Nut (4)	McMaster-Carr	92673A113	1/4-20 UNC
Complete Assembly			Supplementary Figure 9
Bracket, Leg Jaw (2)	Custom		Supplementary Figure 10
Platform, Fracture	Custom		Supplementary Figure 11
Jig, Positioning-Fracture	Custom		Supplementary Figure 12
Other
Pin Cutter	Medical Supplies and Equipment	150S
Needles	Sigma	Z192430, Z192376	23g x 1.5" – mouse femur, 27g x 1.25" – mouse tibia