In Vivo Valutazione dello sviluppo di callo di frattura durante la guarigione dell'osso nei topi utilizzando un MRI-compatibile con osteosintesi per il femore di Mouse
Summary
La valutazione dello sviluppo del tessuto nel callo di frattura durante endochondral guarigione ossea è essenziale monitorare il processo di guarigione. Qui, segnaliamo l’uso di una risonanza magnetica (RM)-fixator esterno compatibile per il femore del mouse per consentire MRI scansioni durante la rigenerazione ossea nei topi.
Abstract
Guarigione di frattura endochondral è un processo complesso che coinvolge lo sviluppo del tessuto fibroso, cartilagineo e osseo nel callo di frattura. La quantità dei diversi tessuti nel callo fornisce importanti indicazioni riguardanti la frattura che guarisce il progresso. Tecniche disponibili in vivo longitudinalmente monitorare lo sviluppo del tessuto di callo negli studi preclinici di guarigione di frattura utilizzando piccoli animali includono radiografia digitale e formazione immagine di µCT. Tuttavia, entrambe le tecniche sono solo in grado di distinguere tra tessuto mineralizzato e non mineralizzato. Di conseguenza, è Impossibile discriminare cartilagine da tessuto fibroso. Al contrario, la formazione immagine a risonanza magnetica (MRI) Visualizza le strutture anatomiche in base al loro contenuto di acqua e potrebbe quindi essere in grado di identificare in modo non invasivo molli e cartilagine nel callo di frattura. Qui, segnaliamo l’uso di un fixator esterno di MRI-compatibile per il femore del mouse per consentire le esplorazioni di MRI durante la rigenerazione dell’osso in topi. Gli esperimenti hanno dimostrato che il fissatore e un dispositivo di montaggio su misura consentono ripetitive le esplorazioni di MRI, consentendo in tal modo l’analisi longitudinale di sviluppo del tessuto di callo di frattura.
Introduction
Guarigione della frattura secondaria è la forma più comune di guarigione ossea. È un processo complesso che imita gli aspetti specifici di ontogenic endochondral ossificazione1,2,3. L’ematoma di frattura precoce consiste principalmente di cellule immunitarie, granulazione e tessuto fibroso. Tensione dell’ossigeno basso e alti biomeccanici ceppi ostacolano la differenziazione degli osteoblasti allo spacco frattura, ma promuovono la differenziazione delle cellule progenitrici nei chondrocytes4,5,6. Queste cellule iniziano a proliferare il sito della lesione per formare una matrice cartilaginosa fornendo stabilità iniziale dell’osso fratturato. Durante la maturazione del callo, condrociti diventati ipertrofici, subiscono gli apoptosi, o trans-differenziarsi in osteoblasti. Neovascolarizzazione presso la zona di transizione della cartilagine-osso fornisce i livelli elevati dell’ossigeno, consentendo la formazione di tessuto osseo7. Dopo ossuta colmare il divario di frattura, è aumentata la stabilità biomeccanica e osteoclastica rimodellamento del callo di frattura esterna si verifica per aumento osseo fisiologico contorno e struttura3. Di conseguenza, la quantità di tessuto fibroso, cartilagineo e osseo nel callo di frattura forniscono informazioni importanti sul processo di guarigione dell’osso. Disturbato o ritardata guarigione diventa visibile da alterazioni dello sviluppo del tessuto di callo sia in esseri umani e topi8,9,10,11. Tecniche disponibili in vivo longitudinalmente monitorare lo sviluppo del tessuto di callo in preclinico frattura che guarisce gli studi utilizzando piccoli animali includono radiografia digitale e µCT12,13di imaging. Tuttavia, entrambe le tecniche sono solo in grado di discriminare tra tessuto mineralizzato e non mineralizzato. Al contrario, MRI fornisce tessuti molli eccellente contrasto e potrebbe quindi essere in grado di identificare il tessuto molle e cartilagine nel callo di frattura.
Il lavoro precedente ha mostrato risultati promettenti per post mortem MRI in topi con fratture articolari MRI14 ed in vivo in topi durante la guarigione del difetto osseo intramembranous15. Tuttavia, entrambi gli studi anche dichiarato contrasto di tessuto e risoluzione spaziale limitato. Precedentemente abbiamo dimostrato la fattibilità di MRI ad alta definizione in vivo per la valutazione longitudinale della formazione del callo molle durante la frattura endochondral murino guarigione16. Qui, segnaliamo il protocollo per l’utilizzo di un fixator esterno di MRI compatibili per osteotomia di femore in topi al fine di monitorare lo sviluppo del tessuto di callo longitudinalmente durante la frattura endochondral processo di guarigione. La progettazione di un dispositivo di montaggio su misura per l’inserimento del fissatore esterno assicurato una posizione standardizzata durante le scansioni ripetute.
Protocol
Representative Results
Discussion
Le modifiche e la risoluzione dei problemi:
L’obiettivo principale di questo studio era di descrivere un protocollo per l’utilizzo di un fixator esterno di MRI compatibili per osteotomia di femore nel topo con la possibilità di monitorare lo sviluppo del tessuto di callo longitudinalmente durante il processo di guarigione di frattura endochondral. La progettazione di un dispositivo di montaggio su misura per l’inserimento del fissatore esterno assicurato una posizione standar…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo Sevil Essig, Stefanie Schroth, Verena Fischer, Katja Prystaz, Yvonne Hägele e Anne Subgang per il supporto tecnico eccellente. Ringraziamo anche la Fondazione di ricerca tedesca (CRC1149, INST40/499-1) e la Germania di AO Trauma Foundation per il finanziamento di questo studio.
Materials
| Anaesthesia tube | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-ANA-TUB-Mouse | |
| Anaesthetic machine | FMI, Seeheim, Germany | ZUA-82-GME-MA | |
| Artery forceps | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH104R | |
| Autoclave | Systec, Wettenberg, Germany | DX-150 | |
| Autoclaving packaging | Stericlin, Feuchtwangen, Germany | 2301-04/06/10/12/16 | |
| Avizo software | FEI, Burlington, USA | – | Version 8.0.1 |
| BioSpec 117/16 magnetic resonance imaging system | Bruker Biospin, Ettlingen, Germany | 117/16 | |
| Bulldog clamp | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BH 021R | |
| Carbon steel scalpel no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BA211/215 | |
| Ceramic mounting pin 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS691490 | |
| Clindamycin (300 mg / 2ml) | Ratiopharm, Ulm, Germany | – | |
| Dressing forceps 115 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD210R | |
| Dressing forceps 130 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD025R | |
| Drill bit coated 0.45 mm | RISystem, Davos, Switzerland | HS820420 | |
| Durogrip needle holder 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BM024R | |
| Foliodrape | Hartmann, Heidenheim, Germany | 2513026 | |
| Frekaderm | Fresenius, Bad Homburg, Germany | 4928211 | |
| Gigli saw 0.44 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.590.110.25 | |
| Hand drill | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.390.130-01 | |
| Heating plate | FMI, Seeheim, Germany | IOW-3704 | |
| Hygonorm gloves | Hygi, Telgte, Germany | 2706 | |
| Isoflurane | Abbot, London, UK | Forene | |
| Micro forceps 155 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BD343R | |
| Micro scissors 120 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | FD013R | |
| Mouse FixEx L 0.7 mm | RISystem, Davos, Switzerland | RIS.611.300-10 | |
| Needle case for drills | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BL911R | |
| Needle holder | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB078R | |
| Octenisept | Schülke, Norderstedt, Germany | 121403 | |
| Osirix software | Pixmeo SARL, Bernex, Switzerland | – | Version 4.0 |
| Oxygen, medical grade | MTI, Ulm, Germany | – | |
| Resolon 5/0 | Resorba, Nürnberg, Germany | 88143 | |
| Saline 0.9% | Braun, Melsungen, Germany | 3570350 | |
| Scalpel handle 125 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB073R | |
| Scissors 150 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BC006R | |
| Sealer for autoclave packaging | Hawo GmbH, Obrigheim, Germany | HM500 | |
| Sterican 27 G | Braun, Melsungen, Germany | 4657705 | |
| Sterile surgical blades no. 11/15 | Aesculap, Tuttlingen, Germany | BB511/515 | |
| Surgical gloves | Hartmann, Heidenheim, Germany | Peha-micron 9425712 | |
| Surgical light | Maquet SA, Ardon, France | Blue line 80 | |
| Syringes 5 ml | Braun, Melsungen, Germany | Injekt 4606051V | |
| Tissue forceps 80 mm | Aesculap, Tuttlingen, Germany | OC091R | |
| Tramadol 25 mg/l | Grünenthal, Aachen, Germany | 100mg/ml | |
| Vasofix Safety | Braun, Melsungen, Germany | 4268113S-01 | |
| Vicryl 5-0 | Ethicon, Norderstedt, Germany | V30371 | |
| Visdisic eye ointment | Bausch & Lomb, Berlin, Germany | 3099559 |
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