마우스에서 Diaphyseal 대퇴골 골절 모델 확립
1Postgraduate Program in Biological Sciences – Biophysics, Institute of Biophysics Carlos Chagas Filho,Federal University of Rio de Janeiro, 2Postgraduate Program in Surgical Sciences, Faculty of Medicine,Federal University of Rio de Janeiro, 3Institute of Biomedical Sciences,Federal University of Rio de Janeiro
Summary
이 프로토콜은 골절 치유 연구를 위해 골수 내 와이어로 안정화된 마우스의 대퇴골에 골절 골절을 확립하기 위한 수술 절차를 설명합니다.
Abstract
뼈는 상당한 재생 능력을 가지고 있습니다. 그러나 골절 치유는 복잡한 과정이며, 병변의 정도와 환자의 연령 및 전반적인 건강 상태에 따라 실패가 발생하여 유합이 지연되거나 유합되지 않을 수 있습니다. 고에너지 외상과 노화로 인한 골절의 증가로 인해 골격/중간엽 줄기세포/기질 세포와 생체모방 생체재료의 조합을 기반으로 한 뼈 복구를 개선하기 위한 혁신적인 치료 전략의 개발이 시급합니다. 이를 위해 신뢰할 수 있는 동물 모델을 사용하는 것은 치유 결과를 결정하는 주요 세포 및 분자 메커니즘을 더 잘 이해하는 데 필수적입니다. 모든 모델 중에서 마우스는 실험 분석을 위한 다양한 형질전환 균주와 시약을 제공하기 때문에 선호되는 연구 모델입니다. 그러나 마우스에서 골절을 확립하는 것은 크기가 작기 때문에 기술적으로 어려울 수 있습니다. 따라서 이 논문은 연골 굳은살 형성을 통해 골수 내 와이어로 안정화되고 가장 일반적인 뼈 복구 과정과 유사한 마우스에서 대퇴골 골절의 외과적 확립 절차를 시연하는 것을 목표로 합니다.
Introduction
골격은 중요하고 기능적으로 다재다능한 기관입니다. 골격의 뼈는 신체의 자세와 움직임을 가능하게 하고, 내부 장기를 보호하며, 생리적 반응을 통합하는 호르몬을 생산하고, 조혈과 미네랄 저장의 장소이다1. 골절된 뼈는 재생 능력이 뛰어나 부상 전의 형태와 기능을 완전히 회복할 수 있습니다. 치유 과정은 혈종의 형성과 염증 반응으로 시작되며, 이는 골막, 내막, 골수에서 골격 줄기/전구 세포의 활성화 및 응축을 유도하고 이후 분화하여 부드러운 연골 굳은살을 형성합니다. 골절된 말단의 가교는 연골 골격이 확장되고 광물화되어 단단한 골질 굳은살을 형성하는 내연골 형성과 유사한 과정을 통해 발생합니다. 마지막으로, 딱딱한 굳은살은 파골세포와 조골세포에 의해 점차적으로 리모델링되어 원래의 뼈 구조를 복원합니다 2,3.
골절 치유 과정은 상당히 견고하지만, 사건의 복잡한 요약을 수반하며, 골절된 뼈의 기계적 안정화 방식, 감염 발생 및 주변 연조직 손상의 중증도와 같은 부상 요인뿐만 아니라 환자의 일반적인 건강 상태, 연령 및 성별을 포함한 여러 개별 요인에 의해 크게 영향을 받는다4, 5,6입니다. 따라서 실패가 흔하여 불유합이 발생하여 환자의 재활과 삶의 질에 큰 영향을 미친다 7,8. 고에너지 외상과 노화로 인한 골절 건수 증가와 높은 치료 비용으로 인해 비유합 골절은 전 세계 의료 시스템에 부담이 되고 있습니다 9,10. 이러한 부담 증가는 골격/중간엽 줄기세포/기질 세포와 생체모방 생체재료(13,14)의 조합을 기반으로 뼈 복구(bone repair)11,12를 개선하기 위한 혁신적인 치료 전략의 시급한 필요성을 강조한다.
이 목표를 달성하기 위해 동물 모델은 골절 치유 메커니즘의 기본 생물학을 이해하는 것을 목표로 하는 연구와 뼈 복구를 촉진하기 위한 새로운 치료 전략을 고안하는 것을 목표로 하는 개념 증명 전임상 연구에서 널리 사용되었습니다 15,16,17. 마우스와 같은 소동물 모델은 실험 분석을 위한 유전자 변형 균주 및 시약의 광범위한 가용성과 낮은 유지 관리 비용으로 인해 골절 치유 연구에 탁월합니다. 또한, 마우스는 빠른 치유 시간 경과를 가지며, 이는 복구 과정(15)의 모든 단계의 시간적 분석을 가능하게 한다. 그러나 동물의 크기가 작기 때문에 인간에게 적용되는 것과 유사한 고정 모드로 골절을 외과적으로 생산하는 데 어려움이 있을 수 있습니다. 이 프로토콜은 연골 굳은살 형성을 통해 가장 일반적인 뼈 복구 과정과 유사한 골수 내 와이어로 안정화된 개방 대퇴 절골술을 사용하여 마우스의 골절 치유에 대한 간단하고 저렴한 모델을 설명하며 골절 부위에 대한 접근이 필요한 기본 및 중개 조사 모두에 사용할 수 있습니다.
Protocol
모든 실험은 리우데자네이루 연방 대학교 보건 과학 센터의 동물 사용 및 관리 위원회(프로토콜 번호 101/21)의 승인을 받았습니다. 이 연구에서는 생후 10-12주(체중 25-30g)의 수컷 Balb/c 마우스를 사용했습니다. 수술 절차는 마우스당 약 15-20분이 소요됩니다. 각 시술 전에 필요한 기구( 재료 표에 나열됨)는 수술대를 덮고 있는 멸균 수술 필드 위에 정리되어야 합니다(그림…
Representative Results
골절 수술의 성공 여부를 평가하는 가장 간단하고 즉각적인 방법은 X선 영상입니다. 방사선 사진은 수술 직후 마우스가 마취된 상태에서 수행될 수 있으며, 이후 골절 후 7일, 14일, 21일 후에 굳은살 형성 및 진행을 평가할 수 있습니다. 허용되는 골절 패턴은 피질이 완전히 파열되고, 와이어가 수관 내에 올바르게 배치되고, 골절선이 횡방향(뼈 축에 대해 90° 각도), 비스듬한 패턴(단편 변위가 없는…
Discussion
전 세계적으로 골절 건수가 증가함에 따라9,10,25 불유합에 대한 혁신적인 치료법이 점점 더 시급해지고 있습니다. 골절 치유는 장기간에 걸쳐 발생하는 사건들의 복잡하고 긴밀하게 조율된 총합을 포함하므로3, 유효한 동물 모델의 사용은 뼈 복구의 성공을 결정하는 메커니즘에 대한 이해를 높이고 효과적인 …
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
이 연구는 카를로스 샤가스 필류 리우데자네이루 연구 지원 재단(FAPERJ)의 지원을 받았습니다.
Materials
| Alcohol 70º | Merck | 109-56-8 | Or any general available supplier |
| Canada balsam (mounting medium) | Merck | C1795 | Or any general available supplier |
| Cefazoline | ABL | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Coverslip | Merck | CSL284525 | Or any general available supplier |
| Dental X-Ray Generator | Focus | – | Sold by Instrumentarium Dental Inc. |
| DEPC water | Merck | W4502 | Or any general available supplier |
| Dissecting Scissor | ABC Instrumentos | 0327 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| EDTA | Vetec | 60REAVET014340 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Eosin solution | Laborclin | EA-65 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Ethanol P.A | Vetec | 60REAVET012053 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Gauze pads | Cremer | Not applicable | Or any general available supplier |
| Harris Hematoxylin Solution | Laborclin | 620503 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Heating pad | Tonkey Electrical Technology | E114273 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Histological slides | Merck | CSL294875X25 | Or any general available supplier |
| Histology cassettes | Merck | H0542-1CS | Or any general available supplier |
| Hydrochloric acid – 37% | Merck | 258148 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Insulin syringe | BD | 324918 | Or any general available supplier |
| Iodopovidone sponge | Rioquímica | 372106 | Or any general available supplier |
| Ketamine hydrochloride | Ceva | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Lacribel collyrium | Cristalia | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Microtome | Leica | 149AUTO00C1 | |
| Mouse Tooth Forceps Tweezer | ABC Instrumentos | 0164 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Needle 26 G | BD | 2239 | Or any general available supplier |
| Needle Holder | Golgran | 135-18 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Nonresorbable Nylon Suture thread nº 6 | Atramat | C1546-NT | Or any general available supplier |
| Paraffin | Exodo | 8002 – 74 – 2 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Paraformaldehyde | Sigma | 30525-89-4 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| PBS 1x | Lonza | BE17-516F | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Resorbable Nylon Suture thread nº 6 | Atramat | C1596-45B | Or any general available supplier |
| Rod Wire SS CrNi 0.016" | Orthometric | 56.50.2016 | |
| Scalpel nº 11 | Descarpak | 15782 | Or any general available supplier |
| Serrated Tip Tweezer | Quinelato | QC.404.12 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Shaver | Phillips | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Surgical tape | 3M | 2734 | Or any general available supplier |
| Surgical tnt field | Polarfix | 6153 | Or any general available supplier |
| Tramadol hydrochloride | Teuto | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Water bath for histology | Leica | HI1210 | |
| Xylazine hydrochloride | Ceva | Not applicable | Similar brands of the item may be used according to local availability |
| Xylene | Dinamica | 60READIN001105 | Similar brands of the item may be used according to local availability |
Referências
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Citar este artigo
Braga Frade, B., Dias da Cunha Muller, L., Bonfim, D. C. Establishing a Diaphyseal Femur Fracture Model in Mice. J. Vis. Exp. (190), e64766, doi:10.3791/64766 (2022).