Frakturstedet apparater Design og protokollen optimalisering for lukket-stabilisert brudd i gnagere

Summary

Målet med protokollen er å optimalisere parameterne brudd generasjon å gi konsekvent frakturer. Denne protokollen står for variasjoner i bein størrelse og morfologi som finnes mellom dyr. I tillegg er en kostnadseffektiv, justerbar brudd apparater beskrevet.

Abstract

Pålitelig generering av konsekvent stabilisert frakturer i dyremodeller er viktig for å forstå biologi bein regenerasjon og utvikle legemiddelselskap og enheter. Imidlertid er tilgjengelige skade modeller plaget av inkonsekvens bortkastet dyr og ressurser og imperfektum data. For å løse dette problemet med brudd heterogenitet, er formålet med metoden beskrevet her å optimalisere brudd generasjon parametere gjelder for hvert dyr og gir en konsekvent brudd plassering og mønster. Denne protokollen står for bein størrelse og morfologi som finnes mellom musen stammer og kan tilpasses til å generere konsistent frakturer i andre arter, som rotte. I tillegg er en kostnadseffektiv, justerbar brudd apparater beskrevet. Sammenlignet med dagens stabilisert brudd teknikker, viser optimalisering protokollen og nye brudd apparatet økt konsistens i stabilisert brudd mønstre og steder. Bruke optimalisert parametere gjelder for eksempel type, beskrevet protokollen øker presisjonen for indusert traumer, minimere den frakturstedet heterogenitet vanligvis observert i lukket brudd generasjon prosedyrer.

Introduction

Forskning på brudd healing er nødvendig å ta en stor klinisk og økonomisk problem. Hvert år over 12 millioner sprekker behandles i USA¹, koster $80 milliarder pr år². Sannsynligheten for en mannlig eller kvinnelig lidelse brudd i livet er 25% og 44%, henholdsvis³. Problemer i forbindelse med brudd healing forventes å øke med økt samtidige som befolkningen aldre. Å studere og løse dette problemet, kreves det robust modeller av brudd generasjon og stabilisering. Gnager modeller er ideell for dette formålet. De gir kliniske relevans og kan endres til adressen bestemte betingelser (dvs.flere skader, åpne, lukket, iskemiske og infiserte brudd). Replikere klinisk scenarier, er dyr brudd modeller viktig for å forstå bein biologi og utvikle legemiddelselskap og enheter. Men kan forsøk på å studere forskjellene mellom intervensjoner kompliseres av variasjon introdusert av inkonsekvent brudd generasjon. Dermed er generere reproduserbare og konsekvent lukket brudd i dyremodeller avgjørende for feltet muskel forskning.

Til tross for riktig kontrollere for potensielle emnet heterogenitet ved å sikre riktig genetisk bakgrunn, kjønn, alder og miljøforhold, produksjon av klinisk relevante konsekvent Ben skader er en viktig variabel påvirker reproduserbarhet som må kontrolleres. Statistiske sammenligninger med inkonsekvente frakturer er plaget med eksperimentelle støy og høye variasjon⁴; i tillegg kan brudd variasjon føre unødvendig dyr død behovet for å øke utvalgsstørrelsen eller nødvendigheten av å avlive dyrene med comminuted eller malpositioned sprekker. Formålet med metoden beskrevet her er å optimalisere brudd generasjon parametrene som er spesifikke for eksempel type og gir en konsekvent brudd plassering og mønster.

Aktuelle modeller for brudd generasjon faller inn i to hovedkategorier, hver med sine egne styrker og svakheter. Åpne-brudd (osteotomi) modeller gjennomgår kirurgi for å avsløre bein, hvoretter brudd er indusert av kutte beinet eller svekket det og deretter manuelt bryte den^5,6,7,8. Fordelene med denne metoden er den direkte visualiseringen av bruddet sted og en mer konsekvent brudd plassering og mønster. Men er tilnærmingen fysiologiske og klinisk relevans og mekanisme for skade begrenset. I tillegg krever åpne metoder for brudd generasjon kirurgisk tilnærming og avslutning med lengre perioder der gnagere er utsatt for en økt risiko for smitte.

Lukkede teknikker tar mange åpne teknikkens begrensninger. Lukkede teknikker produsere frakturer bruker et eksternt anvendt blunt force traume som induserer skader bein og omkringliggende vev, mer like de sett i menneskets kliniske skader. Den vanligste metoden ble beskrevet av Bonnarens og Einhorn i 1984⁹. De beskrevet en vektet giljotinen brukes til å formidle stumpe traumer å bryte bein uten å forårsake noen eksterne huden sår. Denne metoden er allment vedtatt for å studere effekten av genetikk^10,11, farmakologisk behandling^12,13,14,15, mekanikk^{16, 17}, og fysiologi^18,19,20 på bein i mus og rotter. Fordelen med lukket metoder er fysiologisk relevante frakturer, er eksperimentelle reproduserbarhet og stringens begrenset av brudd heterogenitet. Inkonsekvent brudd generasjon resulterer i en begrenset mellom-gruppe differensiering, tapt prøver og en økning i dyr måtte oppnå statistiske betydning.

Kontrollere variasjon i brudd generasjon og stabilisering er viktig å gi meningsfulle resultater. For å riktig studere biologi brudd reparasjon, er en enkel men robust brudd modell nødvendig. Modellen skal oversettbare til gnagerarter, bein typer (femur eller tibiae, for eksempel), og over variabel musen genetisk bakgrunn og indusert mutasjoner. Videre bør ideelt fremgangsmåten være teknisk enkelt og gi konsistente resultater. Til adressen brudd heterogenitet, metoden beskrevet heri er bygging av en godt kontrollerte sprekken enhet som kan brukes til å optimalisere parametrene og generere konsekvent lukket frakturer uansett alder, kjønn eller genotype.

Protocol

Denne protokollen ble utviklet for å sikre at dyr ikke brukes unødvendig og er spart alle unødvendige smerter og plager; det overholder alle gjeldende føderale, statlige, lokale og institusjonelle lover og retningslinjer som styrer Forsøksdyrutvalget. Protokollen ble utviklet under ledelse av et universitet hele laboratorium dyr medisin Program rettet av veterinarians spesialisert i laboratoriet dyr medisin. Protokollen ble vurdert og godkjent av institusjonelle Animal Care og bruk Committee (IACUC). <p class="j…

Representative Results

Giljotinen tidligere brukt i vårt laboratorium utviklet i 2004 og var basert på modeller publisert av Einhorn21. Designen gjorde ikke tillate justeringer tilstrekkelig hensyn til eventuelle forskjeller i bein morfologi og gjorde ikke tillate en reproduserbar posisjonering av lem. Videre må forrige apparatet to personer til å betjene den. Derfor vi designet, utviklet og bygget en ny brudd apparater. Viktigste var muligheten til å nøyaktig justering av den frak…

Discussion

Denne brudd optimalisering og generasjon protokollen gir forskere effektiv metode til å utlede at brudd parametere og utføre en minimal invasiv prosedyre, som produserer nøyaktig, repeterbare, tverrstilt frakturer. I tillegg oppretter denne protokollen et felles sett brudd generasjon parametere som fremmer metoden konsekvens mellom forskere. Disse parametrene kan etablering av en felles brudd database å etablere brudd standarder basert på en rekke parametere (f.eks, alder, kjønn, kjønn og genotype). En op…

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