Syftet med protokollet är att optimera parametrarna fraktur generation för att ge konsekvent frakturer. Detta protokoll står för variationer i ben storlek och morfologi som kan finnas mellan djur. Dessutom beskrivs en kostnadseffektiv, justerbar fraktur apparatur.
Den tillförlitliga generationen av konsekvent stabiliserad frakturer i djurmodeller är viktigt för att förstå biologin av ben och utveckla therapeutics och enheter. Dock plågas finns skada modeller av inkonsekvens vilket resulterar i slöseri djur och resurser och ofullkomlig data. För att lösa problemet med fraktur heterogenitet, är syftet med den metod som beskrivs häri att optimera fraktur generation parametrar specifika för varje djur och ge ett konsekvent fraktur läge och mönster. Detta protokoll står för variationer i ben storlek och morfologi som kan finnas mellan mus stammar och kan anpassas för att generera konsekvent frakturer i andra arter, såsom råtta. Dessutom beskrivs en kostnadseffektiv, justerbar fraktur apparatur. Jämfört med nuvarande stabiliserad fraktur tekniker, visar optimering protokollet och ny fraktur apparaten ökad konsekvens i stabiliserad fraktur mönster och platser. Med optimerade parametrar som är specifika för provtypen, den beskrivna protokoll ökar precisionen av inducerad trauman, minimera fraktur heterogenitet vanligen observerats i stängt-fraktur generation förfaranden.
Forskning om frakturläkning är nödvändigt att ta itu med ett stort kliniska och ekonomiska problem. Varje år över 12 miljoner frakturer behandlas i USA1, kostar 80 miljarder dollar per år2. Sannolikheten för en manlig eller kvinnlig lidande en fraktur under sin livstid är 25% och 44%, respektive3. Problemen med frakturläkning förväntas öka med ökad samsjuklighet som befolkningen åldras. För att studera och ta itu med detta problem, krävs robusta modeller av fraktur generation och stabilisering. Gnagare modeller är idealiska för detta ändamål. De ger klinisk relevans och kan ändras till adress särskilda villkor (dvs., flera skador, öppna, slutna, ischemisk och infekterade frakturer). Förutom att replikera klinisk scenarier, är djur fraktur modeller viktiga för att förstå ben biologi och utveckla therapeutics och enheter. Försök att studera skillnader mellan interventioner kan dock kompliceras av det variabilitet som införs genom inkonsekvent fraktur generation. Generera reproducerbara och konsekvent slutna frakturer i djurmodeller är således viktigt att muskuloskeletala forskningsområdet.
Trots korrekt kontrollera för potentiella ämne heterogenitet genom att säkerställa lämplig genetisk bakgrund, kön, ålder och miljöförhållanden, tillverkning av kliniskt relevanta konsekvent ben skador är en viktig variabel som påverkar reproducerbarhet som måste kontrolleras. Statistiska jämförelser med inkonsekvent frakturer plågas med experimentella buller och hög variabilitet4; Dessutom kan fraktur variabilitet leda till onödiga animaliska döden på grund av behovet att öka stickprovsstorleken eller nödvändigheten av att avliva djur med finfördelade eller malpositioned frakturer. Syftet med den metod som beskrivs häri är att optimera parametrarna fraktur generation som är specifika för Provtyp och ge ett konsekvent fraktur läge och mönster.
Aktuella modeller av fraktur generation falla i två breda kategorier, var och en med sina egna styrkor och svagheter. Öppna-fraktur (osteotomi) modeller opereras för att exponera ben, varefter en fraktur induceras genom att skära benet eller försvaga det och sedan manuellt bryta5,6,7,8. Fördelarna med denna metod är direkt visualisering av frakturstället och ett mer konsekvent fraktur läge och mönster. Fysiologiska och kliniska relevansen av strategin och mekanismen av skada är dock begränsad. Dessutom kräver öppna metoder för fraktur generation en kirurgisk metod och stängning med långa perioder under vilken gnagare är utsatta för en ökad risk för kontaminering.
Stängda tekniker ta itu med många av den öppna tekniken begränsningar. Stängda tekniker producera frakturer med hjälp av ett externt tillämpad blunt force trauma som inducerar skador på ben och omgivande vävnader, mer liknande de som setts i mänskliga kliniska skador. Den vanligaste metoden beskrevs av Bonnarens och Einhorn i 19849. De beskrev en vägda giljotin som används för att förmedla trubbigt trauma för att bryta benet utan att orsaka någon yttre hudsår. Denna metod har allmänt antagits för att studera effekten av genetik10,11, farmakologisk terapi12,13,14,15, mekanik16, 17, och fysiologi18,19,20 ben healing på möss och råttor. Fördelen med stängda metoder är fysiologiskt relevanta frakturer, är experimentell reproducerbarhet och noggrannhet begränsade av fraktur heterogenitet. Den inkonsekventa fraktur generationen resulterar i en begränsad mellan-grupp-differentiering, förlorade exemplar och en ökning av djur som behövs för att uppnå statistisk signifikans.
Kontroll av variabiliteten i fraktur generation och stabilisering är viktigt att ge meningsfulla resultat. För att korrekt studera biologi frakturreparation, behövs en enkel men robust fraktur modell. Modellen bör översättas till gnagare, ben typer (lårbenet eller tibiae, till exempel), och över rörlig mus genetiska bakgrunder och inducerade mutationer. Dessutom bör perfekt förfarandet vara tekniskt enkel och producera konsekventa resultat. Till adress fraktur heterogenitet, den metod som beskrivs häri är byggandet av en väl kontrollerad fraktur-enhet som kan användas för att optimera parametrar och generera konsekvent slutna frakturer oavsett ålder, kön eller genotyp.
Denna fraktur optimering och generation protokollet ger forskare en effektiv metod att härleda på fraktur parametrar och utföra en minimalt invasiv förfarande, som producerar exakt, repeterbar, tvärgående frakturer. Detta protokoll fastställs dessutom en gemensam uppsättning fraktur generation parametrar, som främjar metod enhetlighet bland forskare. Dessa parametrar kommer att möjliggöra skapandet av en gemensam fraktur databas att upprätta fraktur normer som bygger på en mängd olika parametrar (t.ex.<…
The authors have nothing to disclose.
Den forskning som redovisas i denna publikation stöddes av National Institute of Arthritis och muskuloskeletala systemet och hudsjukdomar av det nationella Institutes of Health under award nummer F30AR071201 och R01AR066028.
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 |