Pseudofracture: En akut perifer vävnad Trauma Modell
Summary
Pseudofracture en reproducerbar murin modell av sterila muskuloskeletala skador, möjliggör utvärdering av sena sikt posttraumatiskt immunsvar. Den här artikeln beskriver förfarandet utförandet av modellen steg för steg, inklusive möjligheten till experimentell modell kombinationer för att möjliggöra studier av flera trauma.
Abstract
Efter trauma det är en tidig hyper-reaktiva inflammatoriska reaktioner som kan leda till multipel organsvikt och hög dödlighet i traumapatienter, detta svar åtföljs ofta av en försenad immunsuppression som lägger till kliniska komplikationer av infektion och kan också öka dödligheten 1-9. Många studier har börjat att bedöma dessa förändringar i reaktivitet i immunsystemet efter trauma. 10-15
Immunologiska studier är starkt stöd genom många olika transgena och möss knockout tillgängliga för in vivo-modellering;. Dessa stammar stöd i detaljerade undersökningar för att bedöma de molekylära vägar som deltar i immunologiska reaktioner 16-21
Utmaningen i experimentell murina trauma modellering är långsiktig utredning, som frakturfixering tekniker i möss, kan vara komplicerat och inte lätt reproducerbar. 22-30
Denna pseudofracture modell, en lätt reproduceras trauma modell, övervinner dessa svårigheter genom immunologiskt härma en miljö extremitet fraktur, samtidigt som rörelsefriheten i de djur och långsiktiga överlevnaden utan kontinuerlig, långvarig användning av anestesi. Avsikten är att återskapa funktioner i långa benfrakturer, skadade muskler och mjukdelar utsätts för skadade ben och benmärg utan att bryta eget ben.
Den pseudofracture Modellen består av två delar: ett bilateralt muskel krossa skada på bakre extremiteterna, följt av injektion av ett ben lösningen i dessa skadade muskler. Benet bereds genom att skörda de långa benen från båda bakben av en ålders-och vikt-matchade syngena donator. Dessa ben är sedan krossas och suspenderade i fosfatbuffrad saltlösning för att skapa benet lösningen.
Bilaterala femurfraktur är ett vanligt och väl etablerad modell för extremitet trauma, och var den jämförande modellen under utvecklingen av den pseudofracture modell. Bland de olika tillgängliga fraktur modeller, valde vi att använda en sluten metod för fraktur med mjuk vävnad skada som vår jämförelse med pseudofracture, eftersom vi ville ha en steril men proportionellt svåra perifera modell vävnad trauma. 31
Hemorragisk chock är ett vanligt fynd vid fastställandet av svåra trauman, och den globala hypoperfusion innebär en mycket relevant faktor för ett trauma modell. 32-36 Den pseudofracture modellen lätt kan kombineras med en hemorragisk chock modell för en multipel trauma modell av hög svårighetsgrad 37.
Protocol
Discussion
Pseudofracture en reproducerbar murin modell av sterila muskuloskeletala skador, möjliggör utvärdering av post-traumatisk immunsvar. Den pseudofracture Modellen efterliknar immunologiskt en miljö extremitet fraktur genom rekreation av funktionerna i en lång benfraktur: skadade muskler och mjukdelar utsätts för skadade ben och benmärg utan att bryta eget ben 38,39 en bifasisk immunsvar kan ses nedan. pseudofracture trauma som består av en tidig hyperinflammatory svar som kan ses till som mest 6 timmar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Finansieringskälla / Antal molekylärbiologi av hemorragisk chock GM053789
Materials
| Material Name | Type | Company | Catalogue Number | Comment |
|---|---|---|---|---|
| Surgical blue pad | Fisher Scientific | 50-7105 | ||
| Sterile Field dressings | Fisher Scientific | NC9517505 | ||
| Circulating heating pad 18″x26″ | Harvard | py872-5272 | ||
| Hot bead instrument sterilizer | VWR | 11156-002 | ||
| Stainless steel tray 8″ x 11″ | VWR | 62687-049 | ||
| Plexiglass boards (10x15x0.5cm) | University of Pittsburgh Machine shop | |||
| Tape rolls 1″ | Corporate Express | MMM26001 | ||
| 50cc conical tube | can be purchased through any global vendor | |||
| Straight side wide mouth jars (used as cap for nose cone) | VWR | 159000-058 | ||
| Oster A5 clippers w. size 40 blade | VWR | 10749-020 | ||
| Surgical scissors (straight – 12cm) | Fine Science Tools | 14068-12 | ||
| Hemostats curved -18cm | Harvard | 81331718 | ||
| Forceps (0.8mm-tip, curved-10cm) | Fine Science Tools | 11050-10 | ||
| Gauze 4″x4″ | can be purchased through any global vendor | |||
| 1.5cc microfuge tube | can be purchased through any global vendor | |||
| Ice bucket | can be purchased through any global vendor | |||
| Mortar and Pestle | Fisher | 12-961AA | ||
| 1cc syringe w/ 25G needle | Fisher Scientific | 14-826-88 | ||
| 20G needle | can be purchased through any global vendor | |||
| 1mL pipetteman | can be purchased through any global vendor | |||
| 1mL pipette tips | can be purchased through any global vendor | |||
| Falcon polystyrene 8ml tubes | VWR | 60819-331 | ||
| Sterilization pouch 3″x8″ | VWR | 24008 | ||
| Sterilization pouch 5″x10″ | VWR | 24010 | ||
| MacConkey II Agar plate | BD Biosciences | 221172 | ||
| Ethyl Alcohol – 200 proof | Pharmaco-AAPER | [70%] | ||
| Pentobarbital Sodium (Nembutol Sodium Solution) | Ovation | 70mg/kg | ||
| Aerrane (Isoflurane) | Baxter | 99.9% | ||
| Triadine Povidone Iodine (Betadine) | Triad disposables | |||
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | ||||
| Buprenorphine HCl | Bedford Laboratories | 0.1mg/kg |
References
- DeCamp, M. M., Demling, R. H. Posttraumatic multisystem organ failure. JAMA. 260, 530-534 (1988).
- Deitch, E. A. Multiple organ failure. Pathophysiology and potential future therapy. Ann Surg. 216, 117-134 (1992).
- Carrico, C. J., Meakins, J. L., Marshall, J. C. Multiple organ failure syndrome. Arch Surg. 121, 196-208 (1986).
- Hauser, C. J., Joshi, P., Jones, Q. Suppression of natural killer cell activity in patients with fracture/soft tissue injury. Arch Surg. 132, 1326-1330 (1997).
- Faist, E., Baue, A. E., Dittmer, H. Multiple organ failure in polytrauma patients. J Trauma. 23, 775-787 (1983).
- Baker, C. C., Oppenheimer, L., Stephens, B. Epidemiology of trauma deaths. Am J Surg. 140, 144-150 (1980).
- Faist, E., Kupper, T. S., Bakeer, C. L. Depression of cellular immunity after major injury its association with posttraumatic complications and its reversal with immunomodulation. Arch Surg. 121, 1000-1005 (1986).
- Lenz, A., Franklin, G. A., Cheadle, W. G. Systemic inflammation after trauma. Injury. 38, 1336-1345 (2007).
- Flohe, S., Flohe, S. B., Schade, F. G. Immune response of severely injured patients–influence of surgical intervention and therapeutic impact. Lang Arch Surg. 392, 639-648 (2007).
- Ayala, A., Wang, P., Ba, Z. F. Differential alterations in plasma IL-6 and TNF levels after trauma and hemorrhage. Am J Physiol. 260, R167-R171 (1991).
- Kalicke, T., Schlegel, U., Printzen, G. Influence of a standardized closed soft tissue trauma on resistance to local infection. An experimental study in rats. J Ortho Res. 21, 373-378 (2003).
- Kobbe, P., Vodovotz, Y., Kaczorowski, D. J. The role of fracture associated soft tissue injury in the induction of sytemic inflammation and remote organ dysfunction after bilateral femur fracture. J Ortho Trauma. 22, 385-390 (2008).
- Kobbe, P., Vodovotz, Y., Kaczorwoski, D. J. Pattern of cytokine release and evolution of remote organ dysfunction after bilateral femur fracture. Shock. 30, 43-47 (2008).
- Flohe, S. B., Flohe, S., Schade, F. U. Deterioration of the immune system after trauma: signals and cellular mechanisms. Inn. Immun. 14, 333-344 (2008).
- Maier, B., LeFering, R., Lhenert, M. Early versus late onset of multiple organ failure is associated with differing patterns of plasma cytokine biomarker expression and outcome after severe trauma. Shock. 28, 668-674 (2007).
- Mestas, J., Hughes, C. W. Of mice not men: differences between mouse and human immunology. J. Immunol. 172, 2731-2738 (2004).
- Hoth, J. J., Wells, J. D., Brownlee, N. A. Toll like receptor 4-dependent responses to lung injury in a murine model of pulmonary contusion. Shock. 31, 376-381 (2009).
- Matsutani, T., Samy, A. n. a. n. t. h. a., Rue, T. S., W, L. Transgenic prolactin-/- mice: effect of trauma-hemorrhage on splenocyte functions. Am J Physiol Cell Physiol. 288, 1109-1116 (2005).
- Matsutani, T., Samy, A. n. a. n. t. h. a., Kang, T. S., S-C, . Mouse genetic background influences severity of immune responses following trauma-hemorrhage. Cytokine. 30, 168-117 (2005).
- Tsukamoto, T., Pape, H. C. Animal models for trauma research: What are the options. Shock. 31, 3-10 (2008).
- DeMaria, E. J., Pellicane, J. V., Lee, R. B. Hemorrhagic shock in endotoxin resistant mice : Improved survival unrelated to deficient production of tumor necrosis factor. J Trauma. 35, 720-724 (1993).
- Jamsa, T., Jalovaara, P., Peng, Z. Comparison of three-point bending test and peripheral quantitative computed tomography analysis in the evaluation of the strength of mouse femur. Bone. 23, 155-161 (1998).
- Bounarens, F., Einhorn, T. A. Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone. J Ortho Res. 2, 97-101 (1984).
- Holstein, J. H., Menger, M. D., Culemann, U. Development of a locking femur nail for mice. J Biomech. 40, 215-219 (2007).
- Holstein, J. H., Garcia, P., Histing, T. Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration. J Orthop Trauma. 23, S31-S38 (2009).
- Histing, T., Garcia, P., Matthys, R. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Research. 28, 397-402 .
- Manigrasso, M. B., O’Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Ortho Trauma. 18, 687-695 (2004).
- Mark, H., Bergholm, J., Nilsson, A. An external fixation method and device to study fracture healing in rats. Acta Orthop Scand. 74, 476-487 (2003).
- Bhandari, M., Shanghnessy, S. A minimally invasive percutaneous technique of intramedullary nail insertion in an animal model of fracture healing. Arch Orthop Trauma Surg. 121, 591-593 (2001).
- Sonanis, S. V., Lampard, A. L., Kamat, N. A simple technique to remove a bent femoral intramedullary nail and broken interlocking screw. J Trauma. 63, 435-438 (2007).
- Kobbe, P., Kaczorwoski, D. J., Vodovotz, Y. Local exposure of bone components to injured soft tissue induces Toll-like receptor 4-dependent systemic inflammation with acute lung injury. Shock. 30, 686-691 (2008).
- Bumann, M., Henke, T., Gerngross, H. Influence of haemorrhagic shock on fracture healing. Lang Arch Surg. 388, 331-338 (2003).
- Santry, H. P., Alam, H. B. Fluid resuscitation: past, present, and the future. Shock. 33, 229-241 (2010).
- Hierholzer, C., Billiar, T. R. Molecular mechanisms in the early phase of hemorrhagic shock. Lang Arch Surg. 386, 302-308 (2001).
- Chaudry, I., Ayala, A., Ertel, W. Hemorrhage and resuscitation: immunological aspects. Am J Physiol. 259, 63-678 (1990).
- Kawasaki, T., Hubbard, W. J., Choudhry, M. A. Trauma-hemorrhage induces depressed splenic dendritic cell functions in mice. J Immunol. 177, 4514-4520 (2006).
- Kohut, L., Darwiche, S. S., Frank, A. M., Brumfield, J. M., Billiar, T. R. Fixed volume or Fixed Pressure: A Murine Model of Hemorrhgaic Shock. J Vis Exp. , (2010).
- Menzel, C. L., Pfeifer, R., Darwiche, S. S. Models of lower extremity damage in mice: time course of organ damage and immune response. J Surg Res. 166, e149-e156 (2011).
- Pfeifer, R., Kobbe, P., Darwiche, S. S. Role of hemorrhage in the induction of systemic inflammation and remote organ damage: Analysis of combined pseudo-fracture and hemorrhagic shock. J Orthop Res. 29, 270-274 (2011).
