Een Intramedullaire Locking Nail voor gestandaardiseerde Fixatie van dijbeen osteotomieën to Normal en Defecte Bone Healing Analyseren in Muizen
Summary
This protocol describes an osteosynthesis technique using an intramedullary locking nail for standardized fixation of femur osteotomies, which can be used to analyze normal and defective bone healing in mice.
Abstract
Botgenezing modellen zijn essentieel voor de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën voor klinische fractuurbehandeling. Bovendien worden muismodellen steeds vaker gebruikt in trauma onderzoek. Ze bieden een groot aantal mutante stammen en antilichamen voor de analyse van de moleculaire mechanismen achter de gedifferentieerde proces van botgenezing. Om de biomechanische omgeving controleren, gestandaardiseerd en goed gekarakteriseerde osteosynthese technieken zijn verplicht bij muizen. Hier melden wij op het ontwerp en het gebruik van een mergnagel open femur osteotomie stabiliseren bij muizen. De nagel, gemaakt van medische kwaliteit roestvrij staal, biedt grote axiale en rotationele stijfheid. Het implantaat verder laat de oprichting van gedefinieerde, voortdurende osteotomie-opening afmetingen van 0,00 mm tot 2,00 mm. Intramedullaire vergrendeling nagel stabilisatie van femur osteotomieën met gap afmetingen van 0,00 mm en 0,25 mm resulteren in voldoende bot genezing door endochondrale en intramembraneuze ossification. Stabilisatie van femur osteotomie met een grootte van de opening van de resultaten mm 2,00 in atrofische non-union. Aldus kan de vergrendeling intramedullaire nagel worden gebruikt bij de genezing en niet-genezende modellen. Een verder voordeel van het gebruik van de nagel in vergelijking met andere open botgenezing modellen is de mogelijkheid om adequaat oplossen botvervangers scaffolds en om het proces van ossale integratie bestuderen. Een nadeel van het gebruik van de intramedullaire pen is de meer invasieve chirurgische procedure, inherent aan alle geopende procedures vergelijking met gesloten modellen. Een verder nadeel kan de inductie van wat schade aan de intramedullaire holte inherent zijn aan alle intramedullaire stabilisatietechnieken opzichte extramedullaire procedures stabilisatie.
Introduction
De biologie van het bot genezen kan worden bestudeerd in vitro met behulp van mobiele en sferoïde culturen, maar het vereist ook in vivo benaderingen met behulp van dierproeven. Terwijl de grote-dierproeven nog steeds een belangrijke rol spelen in preklinische testen, heeft vroeg stadium het testen van producten of hypotheses gewijzigd tijdens de laatste 10 jaar en wordt tegenwoordig vaak uitgevoerd in kleine diermodellen 1. Deze schakelaar werd uitgevoerd om verschillende redenen. Productie en onderhoud van muizen en ratten goedkoper in vergelijking met varkens en schapen. Bovendien, kleine dieren reproductie kortere tijden en kortere normale genezingsproces periodes, die beide de prestaties van grote reeks experimenten chronische vergemakkelijken. Ten slotte de beschikbaarheid van van transgene dieren en specifieke antilichamen maakt de analyse van de moleculaire mechanismen botgenezing. Hoewel de eerder gebruikte osteosynthese technieken grotere diermodellen kan worden vertaald met minimale variat ion van soortgelijke procedures worden gebruikt in de humane of veterinaire klinische patiëntenzorg, de ontwikkeling en toepassing van osteosynthese technieken in de kleine ratten en muizen bleek een uitdaging te zijn.
Het is bekend dat de biomechanische milieu significant beïnvloedt het bot genezingsproces 2. Zoals bekend is uit fractuur genezing bij de mens, verschillen in breuk resultaat stabilisatie in verschillende modi van genezing, met inbegrip van intramembraneuze botvorming na rigide fixatie en endochondrale botvorming na minder rigide fixatie met microbewegingen. Compleet axiale of roterende instabiliteit kan het genezingsproces vertragen of kan leiden tot non-unions 3. Daarom zijn wij van mening dat het noodzakelijk is om geavanceerde implantaat systemen en osteosynthese technieken bij muizen en ratten te ontwikkelen. Op deze manier kan de biomechanische voorwaarden op passende wijze worden gestandaardiseerd, garanderen betrouwbare resultaten bij het analyseren van het genezingsproces.
e_content "> Hoewel een aanzienlijk aantal zeer geavanceerde murine stabilisatie technieken zijn de afgelopen jaren geïntroduceerd, de meest gebruikte techniek is nog steeds eenvoudig intramedullaire pen. Het belangrijkste nadeel van deze techniek is echter het gebrek aan rotatie en axiale stabiliteit 4. voor roterende en axiale stabiliteit te verbeteren, werd een intramedullaire schroef geïntroduceerd femur fracturen bij muizen 5 stabiliseren. echter, de schroeffixatie niet worden gebruikt om bot-defecte healing analyse vanwege de noodzaak voor contact en druk tussen de botfragmenten gelasten roterende stabiliteit te handhaven.De intramedullaire vergrendeling nagel biedt een hogere axiale en roterende stabiliteit in vergelijking met de eenvoudige pen en de intramedullaire schroef 4. Een zeer reproduceerbare femur osteotomie, mogelijk door de gids voor Gigli zagen en het vermogen om gedefinieerde spleet afmetingen maken, maakt de analyse van zowel normale bone genezing en bot-defecte genezing 6. Als gevolg van het inbrengen van in elkaar grijpende pennen, de intramedullaire nagel vergrendeling garandeert een constante omvang gap gedurende het gehele genezingsproces, zelfs tijdens het dragen volle gewicht. Hier melden wij op het ontwerp en de toepassing van de intramedullaire nagel vergrendeling, alsmede over de voor- en nadelen in experimentele studies op de normale en de vertraagde bot genezing.
Protocol
Representative Results
Discussion
De meest kritische stappen van de chirurgische techniek zijn de juiste positionering van de nagel, de verstelinrichting en de pennen. De nagel moet volledig worden ingebracht om de gemarkeerde streepje aan het distale uiteinde van de nagel, omdat een uitstulping van de spijker in het kniegewricht ter hoogte van de condyli de beweging van de knie (figuur 3A) kan beperken. Daarom is de grootte van het bovenbeen en daarmee het lichaamsgewicht van de dieren worden onderzocht. De chirurg moet ook bijzondere …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd ondersteund door RISystem AG, Davos, Zwitserland.
Materials
| MouseNail | RISystem AG | 221,122 |
| MouseNail aiming device | RISystem AG | 221,201 |
| MouseNail interlocking pin | RISystem AG | 221,121 |
| Centering bit | RISystem AG | 592,205 |
| Drill bit | RISystem AG | 590,200 |
| Gigli wire saw | RISystem AG | 590,100 |
| Suture (5-0 Prolene) | Ethicon | 8614H |
| Forceps | Braun Aesculap AG &CoKG | BD520R |
| Dressing forceps | Braun Aesculap AG &CoKG | BJ009R |
| Scissors | Braun Aesculap AG &CoKG | BC100R |
| Needle holder | Braun Aesculap AG &CoKG | BM024R |
| 24G needle | BD Mircolance 3 | 304100 |
| 27G needle | Braun Melsungen AG | 9186182 |
| Scalpel blade size 15 | Braun Aesculap AG &CoKG | 16600525 |
| Pincers | Knipex | 7932125 |
| Heat radiator | Sanitas | 605.25 |
| Depilatory cream | Asid bonz GmbH | NDXZ10 |
| Eye lubricant | Bayer Vital GmbH | 2182442 |
| Xylazine | Bayer Vital GmbH | 1320422 |
| Ketamine | Serumwerke Bernburg | 7005294 |
| Tramadol | Grünenthal GmbH | 2256241 |
| Disinfection solution (SoftaseptN) | Braun Melsungen AG | 8505018 |
| CD-1 mice | Charles River | 22 |
References
- Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
- Claes, L., Augat, P., Suger, G., Wilke, H. J. Influence of size and stability of the osteotomy gap on the success of fracture healing. J Orthop Res. 15 (4), 577-584 (1997).
- Histing, T., et al. Characterization of the healing process in non-stabilized and stabilized femur fractures in mice. Arch Orthop Trauma Surg. 136 (2), 203-211 (2016).
- Histing, T., et al. Ex vivo analysis of rotational stiffness of different osteosynthesis techniques in mouse femur fracture. J Orthop Res. 27 (9), 1152-1156 (2009).
- Holstein, J. H., et al. Development of a stable closed femoral fracture model in mice. J Surg Res. 153 (1), 71-75 (2009).
- Garcia, P., et al. The LockingMouseNail-a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J Surg Res. 169 (2), 220-226 (2011).
- Cheung, K. M., Kaluarachi, K., Andrew, G., Lu, W., Chan, D., Cheah, K. S. An externally fixed femoral fracture model for mice. J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
- Garcia, P., et al. A new technique for internal fixation of femoral fractures in mice: impact of stability on fracture healing. J Biomech. 41 (8), 1689-1696 (2008).
- Histing, T., et al. An internal locking plate to study intramembranous bone healing in a mouse femur fracture model. J Orthop Res. 28 (3), 397-402 (2010).
- Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
- Hiltunen, A., Vuorio, E., Aro, H. T. A standardized experimental fracture in the mouse tibia. J Orthop Res. 11 (2), 305-312 (1993).
- Manigrasso, M. B., O’Connor, J. P. Characterization of a closed femur fracture model in mice. J Orthop Trauma. 18 (10), 687-695 (2004).
- Lovati, A. B., et al. Diabetic mouse model of orthopaedic implant-related Staphylococcus aureus infection. PLoS One. 8 (6), e67628 (2013).
- Slade Shantz, J. A., Yu, Y. Y., Andres, W., Miclau, T., Marcucio, R. Modulation of macrophage activity during fracture repair has differential effects in young adult and elderly mice. J Orthop Trauma. 28, 10-14 (2014).
- Claes, L. E., et al. Effects of mechanical factors on the fracture healing process. Clin Orthop Relat Res. 355 (Suppl), 132-147 (1998).
- Gröngröft, I., et al. Fixation compliance in a mouse osteotomy model induces two different processes of bone healing but does not lead to delayed union. J Biomech. 18 (13), 2089-2096 (2009).
- Glatt, V., Matthys, R. Adjustable stiffness, external fixator for the rat femur osteotomy and segmental bone defect models. J Vis Exp. (9), e51558 (2014).
- Manassero, M., et al. A novel murine femoral segmental critical-sized defect model stabilized by plate osteosynthesis for bone tissue engineering purposes. Tissue Eng Part C Methods. 19 (4), 271-280 (2013).
