Un chiodo endomidollare di bloccaggio per standardizzata Fissazione del femore osteotomie per analizzare normale e difettoso guarigione ossea nei topi
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
modelli guarigione ossea sono essenziali per lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per il trattamento delle fratture clinica. Inoltre, modelli murini sono sempre più comunemente utilizzati nella ricerca traumi. Essi offrono un gran numero di ceppi mutanti e anticorpi per l'analisi dei meccanismi molecolari alla base del processo altamente differenziato della guarigione ossea. Per controllare l'ambiente biomeccanica, tecniche di osteosintesi standardizzate e ben caratterizzati sono obbligatori nei topi. Qui, riportiamo la progettazione e l'utilizzo di un chiodo endomidollare per stabilizzare osteotomie femore aperti nei topi. Il chiodo, acciaio inossidabile di grado medico, assicura un'elevata rigidità assiale e rotazionale. L'impianto inoltre permette la creazione di definito, gap osteotomia costante dimensioni da 0,00 mm a 2,00 mm. Intramidollare bloccaggio stabilizzazione chiodo di osteotomie femore con dimensioni gap di 0,00 millimetri e 0,25 millimetri provocare un'adeguata guarigione ossea attraverso endochondral e ossificat intramembranosaionico. Stabilizzazione di osteotomie del femore con una dimensione gap di 2,00 mm di risultati atrofica non sindacale. Pertanto, il bloccaggio intramidollare chiodo può essere utilizzato in modelli di guarigione e non-guarigione. Un ulteriore vantaggio dell'uso del chiodo rispetto ad altri modelli di guarigione aperta ossee è la possibilità di fissare adeguatamente sostituti ossei e scaffold per studiare il processo di integrazione ossea. Uno svantaggio dell'uso del chiodo endomidollare è la procedura chirurgica più invasiva, inerente tutte le procedure aperte rispetto ai modelli chiusi. Un ulteriore inconveniente può essere l'induzione di alcuni danni alla cavità intramidollare, inerente a tutte le tecniche di stabilizzazione intramidollari rispetto alle procedure di stabilizzazione extramidollari.
Introduction
La biologia della guarigione ossea può essere studiato in vitro utilizzando colture cellulari e sferoide, ma richiede anche in vivo utilizzando approcci studi su animali. Mentre gli esperimenti su larga animali svolgono ancora un ruolo importante nel test preclinici, test fase iniziale di prodotti o ipotesi è cambiata nel corso degli ultimi 10 anni ed è oggi spesso condotti in modelli animali di piccole dimensioni 1. Questo interruttore è stato eseguito per diversi motivi. Produzione e manutenzione di topi e ratti sono più economici rispetto ai maiali e pecore. Inoltre, piccoli animali hanno tempi di riproduzione più brevi e più brevi periodi di guarigione normali, entrambi i quali facilitano l'esecuzione di grandi serie di esperimenti croniche. Infine, la disponibilità di animali gene-mirati e anticorpi specifici consente l'analisi dei meccanismi molecolari nella guarigione ossea. Tuttavia, mentre il precedentemente utilizzato tecniche di osteosintesi in modelli animali più grandi potrebbe essere tradotto con minima variaz ione da procedure analoghe utilizzate nella cura del paziente clinica umana e veterinaria, lo sviluppo e l'applicazione di tecniche di osteosintesi nelle piccole dimensioni ratti e topi si è rivelata difficile.
E 'ben noto che l'ambiente biomeccanico influenza significativamente l'osso processo 2 guarigione. Come noto dalla guarigione della frattura negli esseri umani, le differenze di frattura risultato stabilizzazione in diverse modalità di guarigione, tra cui l'ossificazione intramembranosa dopo fissazione rigida e encondrale dopo la fissazione meno rigido con micromovimenti. Assiale completa o l'instabilità di rotazione possono ritardare il processo di guarigione o possono provocare nei non-unioni 3. Di conseguenza, riteniamo che sia necessario sviluppare sofisticati sistemi di impianto e delle tecniche di osteosintesi in topi e ratti. In questo modo, le condizioni biomeccaniche possono essere standardizzati opportunamente, garantendo risultati validi quando si analizza il processo di guarigione.
e_content "> Sebbene un numero considerevole di sofisticate tecniche di stabilizzazione murini sono stati introdotti negli ultimi anni, la tecnica più comunemente usata è ancora il semplice perno intramidollare. Il principale svantaggio di questa tecnica, tuttavia, è la mancanza di rotazione ed assiale stabilità 4. per migliorare la stabilità rotazionale ed assiale, una vite endomidollare è stato introdotto per stabilizzare fratture del femore in topi 5. Tuttavia, la fissazione vite non può essere utilizzato per analizzare la guarigione ossea difettosa a causa della necessità di contatto e compressione tra i frammenti ossei in al fine di mantenere la stabilità rotazionale.Il intramidollare bloccaggio del chiodo offre una maggiore assiale e stabilità rotazionale rispetto alla semplice perno e la vite endomidollare 4. Un osteotomia femorale altamente riproducibili, possibile a causa della guida per l'Gigli vide e la capacità di creare dimensioni spazio definito, consente l'analisi sia bon normalee la guarigione e ossa-difettoso guarigione 6. A causa l'inserimento di perni ad incastro, l'endomidollare bloccaggio chiodo garantisce una dimensione gap costante durante l'intero processo di guarigione, anche tenendo pieno peso. Qui, riportiamo sulla progettazione e l'applicazione del chiodo endomidollare bloccaggio, nonché i suoi vantaggi e svantaggi in studi sperimentali sul normale e ritardata guarigione ossea.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le fasi più critiche della tecnica chirurgica sono il corretto posizionamento del chiodo, il dispositivo di puntamento, e le spine. Il chiodo deve essere inserito completamente alla marcata trattino all'estremità distale del chiodo, perché una sporgenza del chiodo nel ginocchio a livello dei condili può limitare il movimento del ginocchio (Figura 3). Pertanto, la dimensione del femore e, di conseguenza, il peso corporeo degli animali, deve essere considerato. Il chirurgo deve anche prestare part…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questo lavoro è stato sostenuto da RISystem AG, Davos, in Svizzera.
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).
