Um Modelo de Ferimento de Placa de Crescimento Tibial de Rato para Caracterizar Mecanismos de Reparação e Avaliar Estratégias de Regeneração de Placas de Crescimento
Summary
A placa de crescimento é uma região cartilaginosa em ossos longos das crianças, onde ocorre crescimento longitudinal. Quando feridos, o tecido ósseo pode formar e prejudicar o crescimento. Descrevemos um modelo de rato de lesão de placa de crescimento que leva ao tecido de reparo ósseo, permitindo o estudo de mecanismos de reparação e estratégias de regeneração de placas de crescimento.
Abstract
Um terço de todas as fraturas pediátricas envolvem a placa de crescimento e podem resultar em comprometimento do crescimento ósseo. A placa de crescimento (ou fisica) é o tecido da cartilagem encontrado no final de todos os ossos longos em crianças que é responsável pelo crescimento ósseo longitudinal. Uma vez danificado, o tecido da cartilagem dentro da placa de crescimento pode sofrer ossificação prematura e levar ao tecido de reparo ósseo indesejado, que forma uma "barra óssea". Em alguns casos, esta barra óssea pode resultar em deformidades do crescimento ósseo, como deformidades angulares, ou pode interromper completamente o crescimento ósseo longitudinal. Atualmente, não há tratamento clínico que possa consertar completamente uma placa de crescimento lesionada. O uso de um modelo animal de lesão de placa de crescimento para entender melhor os mecanismos subjacentes à formação de barras ósseas e identificar maneiras de inibi-lo é uma ótima oportunidade para desenvolver melhores tratamentos para lesões de placas de crescimento. Este protocolo descreve como perturbar a placa de crescimento tibial proximal do rato usando um defeito do furo de perfuração. Essa smaO modelo animal produz de forma confiável uma barra óssea e pode resultar em deformidades de crescimento semelhantes às observadas em crianças. Este modelo permite a investigação dos mecanismos moleculares da formação de barras ósseas e serve como um meio para testar possíveis opções de tratamento para lesões de placas de crescimento.
Introduction
As lesões da placa de crescimento representam 30% de todas as fraturas pediátricas e podem resultar em comprometimento do crescimento ósseo 1 . Além das fraturas, as lesões na placa de crescimento podem ser causadas por outras etiologias, incluindo osteomielite 2 , tumores ósseos primários 3 , radiação e quimioterapia 4 e danos iatrogênicos 5 . A placa de crescimento (ou physis) é uma região de cartilagem no final dos ossos longos das crianças que é responsável pelo crescimento ósseo longitudinal. Ele dirige o alongamento ósseo através da ossificação endochondral; Os condrócitos sofrem proliferação e hipertrofia e são então remodelados por osteoblastos recebidos para formar osso trabecular 6 . A placa de crescimento também é uma área fraca do esqueleto em desenvolvimento, tornando-se propenso a ferimentos. A principal preocupação com as fraturas ou lesões de placas de crescimento é que o tecido de cartilagem danificado dentro da placa de crescimento pode serE substituído por tecido de reparo ósseo indesejado, também conhecido como "barra óssea". Dependendo do seu tamanho e localização dentro da placa de crescimento, a barra óssea pode levar a deformidades angulares ou prisão de crescimento completa, uma seqüela devastadora para crianças pequenas que ainda não atingiram a altura total 7 .
Atualmente, não há tratamento que possa consertar completamente uma placa de crescimento lesionada. Uma vez que a barra óssea se forma, o clínico deve decidir se remove ou não cirurgicamente 8 . Pacientes com pelo menos 2 anos ou 2 cm de crescimento esquelético restante e com uma barra óssea que abrange menos de 50% da área da placa de crescimento são geralmente candidatos à ressecção de barra óssea 8 . A remoção cirúrgica da barra óssea é freqüentemente seguida pela interposição de um enxerto de gordura autóloga para evitar a reforma do tecido ósseo e para permitir que a placa de crescimento não ferida circundante restaure o crescimento. No entanto, essas técnicas são problemáticas.Ematic e muitas vezes falham, levando à recorrência da barra óssea e ao contínuo efeito negativo sobre o crescimento 9 . Existe uma necessidade crítica de desenvolver tratamentos eficazes que não apenas evitam a formação de barras ósseas, mas também regeneram a cartilagem da placa de crescimento, restaurando o alongamento ósseo normal.
Os mecanismos moleculares que subjazem a formação da barra óssea ainda não foram completamente esclarecidos. Uma maior compreensão desses mecanismos biológicos pode levar a intervenções terapêuticas mais eficazes para crianças que sofrem de lesões de placas de crescimento. Uma vez que o estudo desses mecanismos em seres humanos é difícil, utilizaram-se modelos animais, especialmente o modelo de ratos de lesão de placa de crescimento 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16 . O método apresentado nesteO papel descreve como um defeito no orifício de perfuração na placa de crescimento tibial do rato leva a um tecido de reparo previsível e reproduzível que começa a ossificação logo que 7 dias após a lesão e forma uma barra óssea totalmente madura com remodelação aos 28 dias após a lesão 10 . Isto proporciona um modelo animal pequeno in vivo no qual estudar os mecanismos biológicos da formação de barras ósseas, bem como avaliar novas terapias que possam impedir a barra óssea e / ou regenerar a cartilagem da placa de crescimento. Por exemplo, este modelo pode ser usado para testar biomateriais condrogênicos que podem regenerar a cartilagem de placas de crescimento e oferecer tratamento valioso para crianças que sofrem de lesões de placas de crescimento. As técnicas apresentadas neste artigo descreverão os métodos cirúrgicos utilizados para produzir a lesão da placa de crescimento e a subsequente entrega de biomateriais no local da lesão. Também discutiremos métodos para avaliar a formação de barras ósseas e reparar tecidos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Um modelo de animal de lesão de placa de crescimento aumenta muito a nossa compreensão dos mecanismos biológicos desta lesão, potencialmente levando a intervenções terapêuticas mais eficazes para crianças que sofrem de lesões de placas de crescimento. Para criar com sucesso uma barra óssea e estudar a sua formação in vivo usando o modelo apresentado neste trabalho, é fundamental interromper a placa de crescimento através da perfuração até uma profundidade suficiente, sem perturbar a cartilagem …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores reconhecem o apoio financeiro do Instituto Nacional de Artrite e Doenças Musculoesqueléticas e de Pele dos Institutos Nacionais de Saúde (NIH) sob o número de prêmio R03AR068087, o Fundo de Enriquecimento Acadêmico da Faculdade de Medicina da Universidade do Colorado e o Centro Gates para Medicina Regenerativa . Este trabalho também foi apoiado pelo NIH / NCATS Colorado CTSA Grant Number UL1 TR001082. O conteúdo é de responsabilidade exclusiva dos autores e não representa necessariamente os pontos de vista oficiais do NIH.
Materials
| Scalpel handle | McKesson | MCK42332500 | |
| Needle holder | Stoelting | RS-7824 | |
| Adson tissue forceps | Sklar | 50-3048 | |
| Iris Scissors | Sklar | 47-1246 | |
| Rotary Tool | Dremel | 7700 | Variable speed rotary tool |
| Keyless Rotary Tool Chuck | Dremel | 4486 | |
| Dental Burs | Dental Burs USA | FG6 | Round carbide bur, ≤2mm |
| Steinmann pins | Simpex Medical | T-078 | |
| Hair clippers | Wahl | 5537N | |
| 3-0 PGA surutes | Oasis | MV-J398-V | |
| Sterile gauze 2×2" | Covidien | 441211 | |
| Povidone Iodine | McKesson | 922-00801 | |
| Sterile saline | Vetone | 510224 | |
| 10 ml luer lock syringe | Becton Dickinson | 309604 | |
| 23 gauge needle | Becton Dickinson | 305145 | |
| Isopropyl alcohol pads | Dynarex | 1113 | |
| Isoflurane | IsoFlo | 30125-2 | |
| Caliper | Mitutoyo | 500-196-30 | |
| Carprofen | Rimadyl | 27180 | |
| Buprenorphine | Par Pharmaceuticals Inc | NDC 42023-179 | |
| Fenestrated Surgical Drape | McKesson | 25-517 | |
| Surgical Gloves | Uline | S-20204 | |
| #15 Scalpel Blade | Aven | 44044 | |
| 9mm wound clips | Fine Science Tools | 12032-09 | |
| Reflex clip applier | World Precision Instruments | 500345 | |
| Absorbant underpads | McKesson | MON 43723110 | |
| Tec 3 Iso Vaporizer | VetEquip | 911103 | |
| Germinator 500 | Braintree Scientific | GER 5287-120V | |
| Warm water recirculator | Kent Scientific | TP-700 | |
| Absorbent Underpads | Medline Industries | MSC281230 |
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