Summary
현재 어떤 종류 vascularized 복합 allotransplantation의 긴-장기-면역 억제, 어려운 생활을 경계 표시에 대 한 지원에 따라 달라 집니다. 선물이 새로운 돼지 tibial VCA 모델 뼈 VCA를 공부 하 고 장기 면역 변조 없이 뼈 생존을 유지 하기 위해 수술 신생의 사용 방법을 설명 하는 데 사용할 수 있습니다.
Abstract
외상, 감염 악성 종양, 선천적인 비정상 인 단편 뼈 손실 주요 재건 도전 남아 있습니다. 현재 치료 옵션 실패와 상당한 사망률의 중요 한 위험을가지고.
뼈의 사용 나가도록 복합 allotransplantation (VCA) 모두 가까운 일치 절제 뼈 크기와 모양 및 개장 하는 치유 및 살아있는 뼈의 잠재력의 제안할 것입니다. 현재, 평생 약물 면역 억제 (IS)가 필요 합니다. 기관 독성, 기회 감염 및 신 생물 위험 같은 비 치명적인 징후를 취급 하는.
우리 이전 VCA 내의 받는 사람 파생된 혈관의 주입에 의해 뼈 및 관절 VCA 생존 쥐와 토끼 긴 장기 면역 억제의 필요 없이 유지 될 수 있습니다 설명 했다. 그것은 측정 흐름 및 활성 뼈 개장, IS의만 2 주를 필요로 자생, neoangiogenic 순환을 생성 합니다. 작은 동물에서 뼈 생리학, 해부학, 면역학에서 실질적으로 사람 다, 임상 응용 프로그램은 착수 하기 전에이 기술을 평가 하는 돼지 뼈 VCA 모델을 개발 했습니다. 미니어처 돼지 allotransplantation 연구, 면역학, 해 부, 생리 및 크기 유사성 그들의 사람에 게 주어진 현재 널리 사용 됩니다. 여기, 우리는 새로운 돼지 orthotopic tibial 뼈 VCA 모델 테스트 VCA 생존 능력을 유지 하기 위해 자생 외과 신생의 역할을 설명 합니다.
모델 재구성 단편 tibial 뼈 결함 크기 및 모양이 일치 수용자 tibial 뼈 세그먼트를 사용 하 여 주요 걸쳐 유카탄 미니어처 돼지에 돼지 백혈구 항 원 (SLA) 불일치 이식. 영양소 선박 수리 및 수용자 tibial 뼈 세그먼트의 골 수 운하로 받는 사람 파생된 자생 혈관의 이식 동시 단기 IS와 함께에서 수행 됩니다. 이 짧은 시간에 대 한 수용자 영양 혈관을 통해 흐름을 유지 하는 이식된 조직에서 개발 하는 neoangiogenic 자생 순환을 수 있습니다. 새로운 자생 순환 약물 치료와 후속 영양 혈관 혈전 증의 다음 뼈 생존 능력을 유지 합니다.
Introduction
큰 단편 뼈가 있는 결함 종은 후 외상, 감염 또는 수술 사지 절약에서 유래한 다. Vascularized 자생 뼈 이식, 뼈 전송, 보 철 교체, cryopreserved 괴 이식 등 현재 재건 옵션 단독 사용 또는 조합에서 중요 한 병 적 상태와 관련 된 고의 높은 요율을 합병증1,2,3.
Microvascular 네트워크의 형성과 뼈 osteogenic 지원, chondrogenic, 뼈 복구4에 필요한 중간 엽 줄기 세포의 항상성 위해 필수적입니다.
생활 수용자 뼈, vascularized 복합 조직 allotransplantation (VCA 뼈), 그것의 영양 작은 꽃 자루의 microsurgical 문 합 수행의 형태로 이식 미래 재건 대안을 나타낼 수 있습니다. Cryopreserved 수용자 뼈 처럼 즉각적인 안정성 밀접 하 게 일치 하는 뼈 결함 형태에 의해 제공 됩니다. 향상 된 치유와 생활의 리 모델링 제공 자생 vascularized 이식 처럼 뼈 조직. Allotransplant 절차에서 장애물 긴-장기-면역 억제 (IS)의 필요를 남아 있습니다. 문제는 더 심각한 골격 조직, 마약 복용 2-3 회 이상의 장기 이식5를 요구 하는. 부수적인 위험 기관 독성, 악성 종양, 감염 또는 이식-비교-호스트 질병의 개발을 포함 하 여은이 무생물 중요 한 응용 프로그램6에 정당화 하기가 어렵습니다. 그러나, 급성과 만성 거부의 에피소드 현재 장기 IS7주요 문제는 남아 있다. 밀접 하 게 조직 적합성 항 원 일치, 기증자 전용 허용 오차를 유발 및 마약 immunotherapy 향상에 지속적인 노력 하지 아직 일상적으로 성공 임상 약물 무료 조직 생존8,9허용에.
우리 이전 뼈 VCA 생존 능력을 유지 하 고 작은 동물 모델에 이식된 뼈 내의 새로운 자생 순환의 승진에 의해 개장 하는 뼈를 강화 하는 방법을 설명 했다. 이 이식된 자생 조직10,,1112에서 외과 신생의 추가 사용 하 여 이루어집니다. 수용자 뼈 세그먼트와 영양 뼈 세그먼트 작은 꽃 자루의 문 합 microsurgically 이식 됩니다. 또한 호스트 파생 혈관 수용자 vascularized 뼈 세그먼트의 골 수 운하로 이식 됩니다. 이 2 주 과정에서 수용자 영양 혈관의 patency 마약 면역 억제 유지 됩니다. IS-철수 후 영양소 작은 꽃 자루는 결국 thrombose13. 호스트에서 파생 된 혈관에 따라 새로운 모 세관 침대, 조직의 생존을 유지 하기 위해 충분 한 순환을 제공 합니다. 치유 하 고 개장 하는 뼈 골 이후 강화 되 고 신생 결합된10,,1112. 아니 더 immunotherapy 필수 이며 뼈 생존 한 면역학 유능한 호스트와 기증자 전용 관용의 부재에도 불구 하 고 장기 유지 됩니다.
최고의 치유, 기계적 속성 및 큰 동물 모델에서 면역학의 연구 임상 연습으로 뼈 allotransplantation의이 새로운 방법의 번역 선행 한다. 돼지 모델 같은 VCA 연구14,,1516에 이상적입니다. 미니어처 돼지 크기와 해부학에 본질적으로 동일한 수술 임 플 란 트 기법을 사용 하 여 골격 재건을 허용 하는 사람에 게 비교할 수 있습니다. 면역학 돼지 잘 돼지 백혈구 항 원 (SLA) haplotypes 등 혈액 종류, 이식 수술에 필요한, 정의 됩니다. 세포 계보 연구는 면역 반응17,,1819,,2021의 상세한 분석으로 섹스 불일치 이식 가능.
여기, 우리는 단편 뼈 손실 및 재구성의 연구에 대 한 적합 한 유카탄 미니어처 돼지에서 뼈 VCA allotransplantation 모델을 설명합니다. 수술 신생의 상호 작용을 조사 하기 위해이 모델을 사용할 수 있습니다 및 단기 뼈 VCA 생존에 그리고 기능, osteocyte 계보를 포함 하 여 뼈 혈액 흐름, 치유 하 고 개장 하는, alloresponsiveness 및도로 역학 다른 혁신적인 면역 modulatory 전략을 테스트 합니다.
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Protocol
연구 기관 동물 관리 및 사용 위원회 (IACUC) 메이 요 클리닉의 로체스터에 의해 승인 되었다. 유카탄 미니어처 돼지가 수술 VCA 동안 모두 기증자와 받는 사람으로 봉사 했다. 기증자와 받는 사람 쌍 Sla 22,23주요 불일치를 위해 DNA 시퀀스 돼지 백혈구 항 원 (SLA) haplotyping에 근거 했다. 동물 나이 및 무게 일치와 동일한 혈액형의 했다. 2 수술 팀 동시에 기증자에 게 서 그것의 영양 배와 돼지 tibial 뼈 세그먼트를 수확 하 고 orthopically 배치 수용자 tibial 뼈 세그먼트를 받을 받는 사람을 준비 합니다. 뼈 영양 선박의 microvascular 복구, 동시에 받는 파생 arteriovenous 번들 자생 신생 대 tibial 세그먼트 내에서 배치 했다.
1. presurgical 준비
- 빠른 유카탄 미니어처 돼지 절차 전날 고 제어 약국에 대 한 무게.
- Xylazine (2 mg/kg)와 tiletamine HCL와 zolazepam (5 mg/kg), HCL의 조합 진정 동물 피하 투여.
- 주변 카 테 터를 정 맥 주사 약물 및 염 분 배달에 대 한 귀 정 맥에 놓고 buprenorphine (0.18 mg/kg)과 예방 항생제 (1 g cefazoline 정 맥 및 5 mg/kg ceftiofur 근육).
- 오른쪽 hindlimb와 각각 vascularized tibial 뼈 세그먼트와 중앙 정 맥 카 테 터의 위치에 대 한 사이트에 대 한 베스트 사이트 역할을 하는 왼쪽된 목 면도.
- 생체 신호 및 진정 작용의 수준 입 근육의 이완을 테스트 하 여 확인 합니다.
- Sternal recumbency24에 적절 한 크기의 endotracheal 튜브 동물 넣어야
- 작업 테이블에 미니어처 돼지를 전송 및 isoflurane (1-3%)을 투여 하 여 마 취의 유지 보수에 대 한 호흡 기계에 연결.
- 종을, 동 공 빛과 각 막 반사를 테스트 하 여 마 취 깊이 확인 합니다.
- 귀에 부착 된 펄스 속도도 전송 프로브 산소 포화를 모니터링 합니다. 혈압 팔목 및 온도 프로브를 사용 하 여 자가 중요 한 기호 모니터링.
- 지구 온난화 패드에 부정사 위치에 유카탄 미니어처 돼지를 배치 합니다. 또한, 저체온증을 방지 하기 위해 작업 중 강제 공기 데우는 담요를 사용 합니다.
- 눈에 마 취에서 건조를 방지 하기 위해 수 의사 연 고를 사용 합니다.
2. 수확 Vascularized Tibial 뼈 세그먼트의
- Povidone-요오드 솔루션 각 미니어처 돼지의 오른쪽 다리를 씻어. 메 마른 수건으로 피부를 건조 하 고 메 마른 패션에는 말단을 드러 워 진. 포함 하 고 오염 위험을 최소화 하는 요오드 수태 접착제 절 개 드 레이프와 사지를 분리.
- Tibiotalar 공동으로 경골의 앞쪽 능선을 따라 distally 확장 무릎 관절에서 시작 hindlimb에 메스 anterolaterally와 절 개를 수행 합니다.
- 가 위는 피부와 피하 조직 dissect 그리고 경골에서 앞쪽 구획 근육을 옆으로 철회.
참고: tibialis 앞쪽 근육 원래 릴리스 쉽게 노출 합니다. 상호 막 이제 노출 됩니다. - 두개골 tibial 동맥을 식별 하 고 (나중에 사용 하도록 arteriovenous 번들으로 수술 신생) 정 맥.
참고: 두개골 tibial 동맥 및 정 맥 상호 막의 앞쪽 표면에 거짓말. - 요원의 시야를 개선 하기 위해 그것의 삽입에서 전방 tibial 근육에서 일부 놓고 진동 톱을 사용 하 여 tibial 능선의 부분을 제거.
- 두개골 tibial 혈관을 보호 하는 시저와 tibial 결 절 수준에서 상호 막 시작 incise.
- 막 아래 distally 실행 꼬리 tibial 혈관을 시각화.
참고: 그들은 두개골 tibial 혈관에서 분기 하 고는 결 절을 그냥 원심 tibial diaphysis의 영양소 작은 꽃 자루를. 이제 시각화 영양 구멍 및 배 tibial 결 절을 그것의 후부 측면 표면 단지 말 초에 경골을 입력 가능 하다. - 태그는 microclamp와 영양소 작은 꽃 자루. 관 작은 꽃 자루를 분리 하지 마십시오.
- 영양소의 구멍; 근처 tibial 앞쪽 칸에 근육 지점 식별 이 문 합 vascularized 뼈 allotransplant 영양소 선박에 대 한 사용할 수 있습니다. microclamp와 함께 근육 분기를 표시 합니다.
-
관 작은 꽃 자루를 포함 하 여 3.5 cm tibial 뼈 세그먼트의 추수.
- 절단 지 그를 사용 하 여 정확 하 고 재현성 뼈 절제를 위해. 위치와 수정 절단 영양 구멍 및 혈관을 포함 하는 경골의 내측 표면에 지 그.
- 지 그에 의해 guided 3.5 cm tibial 세그먼트를 제거 하는 진동 톱으로 병렬 뼈 상처를 수행 합니다. 크기 및 모양이 일치를 극대화 하기 위해 동일한 위치 및 기증자와 받는 사람 동물에 대 한 지 그를 사용 합니다.
- 절단 지 그를 사용 하 여 정확 하 고 재현성 뼈 절제를 위해. 위치와 수정 절단 영양 구멍 및 혈관을 포함 하는 경골의 내측 표면에 지 그.
- 일단 두 컷 진동 톱으로 만들어진, 후부 표면에 영양소 작은 꽃 자루를 시각화 하는 tibial 뼈 세그먼트를 회전 합니다. 가 위 두개골 tibial 동맥에서 기원에 영양소 작은 꽃 자루를 나눕니다. 해 부 및가 위, 그 표면에과 근육의 얇은 팔목을 떠나 tibial 세그먼트를 무료.
- Tibial 뼈 세그먼트를 철회 하 고 장소에서 두개골 tibial 동맥을 떠나 날카로운 클램프와의 관 작은 꽃 자루와 tibial 뼈 세그먼트 상승.
참고: vascularized 뼈 세그먼트 이제 microvascular 전송에 대 한 준비 이며 3.5 cm tibial 뼈 결함 각 유카탄 미니어처 돼지에 만들어졌습니다. - 선 흡수 polyglactin으로 발목에 두개골 tibial 선박 3-0 봉합, 혈관 주위 조직 만들 arteriovenous (AV) 번들의 커 프 스와 함께 그들을 자유롭게. 두고 봉합 적어도 5 cm 긴 tibial 뼈 세그먼트에 주입을 쉽게 하기 위해.
3. Orthotopic Tibial 뼈 VCA 재건 외과 신생과 함께
-
뼈 VCAs로 그들을 사용 하 여 두 동물 사이의 영양소의 pedicles와 수확된 tibial 뼈 세그먼트를 교환 합니다.
- 두개골 tibial arteriovenous (AV) 번들의 tibial 뼈 세그먼트를 수 있도록 하려면 V 모양의 진동 톱을 사용 하 여 인접 교차로 사이트에서 세그먼트를 제거 합니다.
- Tibial 뼈 세그먼트의 골 수 운하와 tibial 뼈 결함 사이트의 원심 부분에 0.5 c m 직경의 구멍을 드릴 및 후속 홍보 intramedullary 운하에 distally, 출혈 되어 받는 사람 AV 번들 소개 자생 새로운 혈액 공급입니다.
-
받는 사람 결함으로 vascularized tibial 뼈 세그먼트 orthotopically를 놓습니다.
- 끝에 끝 방식으로 간단한 중단된 봉합 기술, 9-0 봉합25를 사용 하 여 전방 tibial 구획의 준비 된 근육 지점 tibial 뼈 세그먼트의 영양소 작은 꽃 자루 anastomose
- 짤 테스트26를 사용 하 여 microvascular 문 합의 patency를 확인 합니다.
-
9 홀 3.5 m m 잠금 플레이트를 사용 하 여 osteosynthesis를 얻을 수 있습니다.
- 경골 anteromedially에 9 홀 접시를 놓습니다. 3 bicortical 나사 위와 tibial 뼈 세그먼트 아래 접시를 수정 합니다. 또한, 내부 고정을 위한 tibial 뼈 세그먼트에서 unicortical 나사를 놓습니다. 확인 하는 뼈의 위치 올바른 VCA 및 플레이트, 사용 하 여 anteroposterior 및 측면 방사선.
- Fascial 수행 하 고 3-0와 2-0 흡수 봉합 중단 계층화 된 피부 폐쇄를 사용 하 여. 마지막으로 폐색 투명 한 드레싱으로 상처를 봉인.
4. 중앙 정 맥 카 테 테 르 배치 Jugular 외부 정 맥에
-
수술 후 약물 관리, 면역 (IS) 마약 수준 모니터링에 대 한 오픈 기술을 사용 하 여 외부 경 정 맥에 정 맥 카 테 터를 놓습니다. 마 취 (참조 섹션 1) allotransplantation 절차의 결론에 배치를 수행 합니다.
- 메스와 함께 목에 anterolateral 절 개를 수행 합니다. 가 위로 피하 조직 해 부와 노출 왼쪽된 경 정 맥.
- 외부 경 정 맥에 작은 구멍을 통해 경 정 맥에 Hickman 카 테 터를 배치 하 고 비 흡수 봉합 확보. 피하 터널링 하 여에 카 테 터를 exteriorize.
- 피부에 장소에 카 테 터를 장악 하 고 닫기 사용 하 여 계층에서 목 3-0와 2-0 흡수 봉합 중단.
- 절 개 폐색 붕대를 놓습니다. 엄마 랑 붕대를 사용 하 여 장소에 붕대와 카 테 터를 잡아.
5. 수술 후 치료 및 후속
- 즉시 수술 후, carprofen (4 mg/kg) 수술 후 진통의 근육 주사와 유카탄 미니어처 돼지 취급. 필요에 따라 강도 높은 통증을 치료 하 buprenorphine (0.18 mg/kg)를 관리 합니다.
- 돼지를 60 분에 대 한 복구 다음 돼지는 특별 집중 치료 단위 팬을 모니터 밀접 하 게 완전 한 회복까지 허용 합니다.
- 정상으로 유카탄 미니어처 돼지 케이지 및 물, 음식에 대 한 ad libitum 액세스를 제공 이동 합니다.
- Tacrolimus 관리 (0.8-1.5 mg/kg/day) 및 mycophenolate mofetil (MMF) (50-70 mg/kg/일) 구두로 그리고 methylprednisolone 나트륨 호박 정 맥 (500 mg/day로 시작) 2 주 동안.
- 여 물 혈액 수준, 5.0-30.0 ng/mL에 대 한 목표에 따라 면역 억제 약의 매일 복용량을 조정tacrolimus 및 1.0-3.5 µ g/l MMF, 각각. 하루에 50 밀리 그램의 유지 보수 복용량에 도달할 때까지 점차적으로 methylprednisolone의 복용량을 감소.
- 예방 항생제 gentamicin 관리 (3 mg/kg 정 맥) 및 ceftiofur (5 mg/kg 피하) 2 주 동안.
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Representative Results
설명된 기술 4 개의 SLA 주요 불일치 유카탄 미니어처 돼지와 단편 tibial 결함 크기 일치 tibial VCA를 사용 하 여 개축 성공적으로 수행 했습니다. 뼈 allotransplant의 동시 영양소 선박 수리 및 allotransplant 골 수 운하 내의 받는 사람 동물에서 AV 번들의 주입 허용 즉시 뼈 순환 및 개발을 통해 새로운 자생 혈액 공급의 (그림 1) 시간입니다. 16 주에는 neoangiogenic 순환 모든 tibial VCAs, 방사선 불 투과성 angiographic 폴리머 대 퇴 혈관으로 (125 ml)의 주입 후에의 decalcification 마이크로 계산 된 단층 촬영 (마이크로 CT) 혈관에 의해 시각 내 설립 했다 tibial VCA (그림 2).
그림 1 : Orthotopic tibial 뼈 VCA 절차. 수술 절차를 보여주는 다이어그램. (A) 기부자 절차: 영양소의 작은 꽃 자루와 tibial 뼈 세그먼트의 수확. (B) 교환 주요 SLA 사이 tibial 뼈 세그먼트의 돼지를 일치 하지 않습니다. (C) 받는 절차: Arteriovenous 번들 이식: 두개골 tibial 혈관 신중 하 게 골 수이 삽입 됩니다. (D)의 tibial diaphysis 전방 tibial 구획 및 플레이트 osteosynthesis의 근육 분 지에 영양소 작은 꽃 자루의 Microvascular 문 합. 의학 교육 및 연구를 위한 Mayo 기초의 허가 함께 사용. 모든 권리 소유입니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 2 : 석된 tibial VCA 세그먼트의 대표 3D 마이크로-CT angiographic 이미지. Neongiogenic 순환 (노란색 화살표)은 방사선 불 투과성 실리콘 솔루션으로 재 관류 후 그려져 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
미니어처 돼지 조 난 또는 자기 절단의 흔적을 보였다. 모든 상처는 감염 동물 일반적으로 ambulated, 궁극적으로에 수술 후 첫날부터 운영된 오른쪽 다리에 전체 무게를 견딜 수 없이 치유. 16일 주 연구 끝점에서 모든 유카탄 미니어처 돼지 기록 했다 이상 그들의 원래 체중의 150% (pretransplant: 16 주 posttransplant 대 56.0 ± 6.1: 84.5 ± 6.0).
Tacrolimus의 구성 하는 면역 억제의 2 주 새로운 자생 혈액 공급은 수용자 내 설립 했다 때까지 영양 작은 꽃 자루를 통해 혈액의 흐름을 유지 하기 위해 사용 되었다 mycophenolate mofetil (MMF)와 methylprednisolone 호박 allotransplant 뼈. 2 주 동안 정기적인 혈액 샘플을 면역 억제 약물 혈액 상태를 평가 하기 위해 jugular 테에서 촬영 됐다. 복용량은 5-30 ng/ml tacrolimus 및 MMF (표 1)에 대 한 1-3.5 µ g/ml의 물 혈액 수준을 유지 하기 위해 조정 되었다. 약 관련 합병증 발생 tacrolimus에 대 한 여 물통 수준을 목표 및 달성 (그림 3 및 그림 4) mycophenolate mofetil 수 있습니다.
| 기전 | 초기 복용량 | 여 물 수준 | 유지 보수 복용량 |
| Tacrolimus | 0.8-1.5 mg/kg/day | 5-30 ng/ml | |
| Mycophenolate Mofetil | 50-70 mg/kg/일 | 1-3 µ g/ml | |
| Methylprednisolone 나트륨 호박 | 500 밀리 그램 | 50 mg |
표 1: 짧은 기간 면역 억제 프로토콜. 묘사는 면역 억제 프로토콜 첫 2 주 동안 Tacrolimus, Mycophenolate mofetil 및 Prednisolone에 대 한 시작 하는 복용량으로 포스트 이식입니다. 또한 겨냥된 여 물통 수준은 Tacrolimus 및 Mycophenolate mofetil와 Prednisolone의 유지 보수 복용량에 대 한 표시 됩니다.
그림 3 : 여 물 혈액 수준을 Tacrolimus. 중간 및 첫 2 주 포스트 이식에 대 한 Tacrolimus 달성된 구 레벨의 interquartile 범위 묘사 된다. 오차 막대는 interquartile 범위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 4 : Mycophenolate mofetil에 대 한 여 물통 혈액 수준. 중간값과 2 주 단기 immunosupression 기간 동안 Mycophenolate mofetil의 여 물통 피 레벨의 interquartile 범위 표시 됩니다. 오차 막대는 interquartile 범위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
2 주 후에 면역 억제의 중단에 불구 하 고 x-레이 함께 운영된 오른쪽 뒷 다리 사지의 다른 시간 포인트 (2, 4, 6, 10, 16 주)에서 정기적인 방사선 평가 연구를 통해 치유 하는 진보적인 뼈 공개 기간 16 주 때 여 등급 두 명의 독립적이 고 멀게 관찰자 (그림 5)27,28. 16일 주에 마이크로-CT 분석 계량 크기와 밀도의 굳은 살, 뼈 형성 호스트/뼈 VCA 접합 및 뼈 VCA allotransplant 외관27에서 브리지에 사용 되었다. 감소의 손실, 손실 없이 내부 고정 유지 보수 새로운 자생 혈액 공급에 의해 추진, 시연된28일 수 있었다. 뼈가 있는 연합 모든 tibias (그림 6)에서 달성 되었다.
그림 5: 뼈 치유 진행 16 주 동안. 뼈 치료 진행 비선형 회귀 모델을 정의 하는 사용 되었다. 값 R2 는 데이터에는 모델의 적합을 정의 하기 위해 사용 되었다. Anteroposterior 및 측면 방사선 최대 값이 서로 다른 시간에 25 포인트 단편 뼈 결함으로 VCA 득점 했다 뼈의 osseointegration 2 연구 기간 (2, 4, 6, 10, 16 주) 동안 포인트에 따라 채 점 시스템을 사용 하 여, 독립적이 고 멀게 관찰자30,31 비선형 회귀 모델 중간값과 interquartile 범위 연구 기간 동안 값을 치유 하는 뼈에 대 한 묘사 (R2 = 0.931) 연속 뼈 치유 16 주에 25의 값에 가깝게 진행을 보여주는. 오차 막대는 interquartile 범위를 나타냅니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
그림 6 : 마이크로 계산 단층 평가 후 돼지 tibial diaphysis의 3 차원 재구성. 대표적인 3 차원 이미지 실제 크기 x 2에서 내부 플레이트 고정 된 재건축된 경골의 계산. 16 주에 수술 신생와 tibial 뼈 VCAs 표시 후 연합을 완료 합니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
앞에서 설명한 규모 (없음, 가벼운, 중간 및 심한) 등급 거부 밝혀 심각한 거절, 거절의 온화 하 고 온건한 표시 될 수 있는 그것에 의하여의 흔적을 사용 하 여 스테인드 되며 오신 undecalcified에 조직학 분석 섹션 3 돼지 (그림 7)29에서 설명.
그림 7: 수평 되며 오신의 대표 이미지 섹션 tibial VCA에서 스테인드. 방사선 불 투과성 실리콘 솔루션-채워진 배는 브라운 (별표) 표시. 온화한 endosteal 침투와 반응 (굵은 화살표) 가능한 뼈 따라 osteocytes (작은 화살표)로 가득 lacunas의 2/3 이상으로 볼 수 있다. 10 배 확대입니다. 눈금 막대 = 300 µ m. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭 하십시오.
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Discussion
Vascularized 수용자 뼈 (뼈 VCA)의 이식 큰 단편 뼈가 있는 결함에 대 한 미래 재건 옵션을 나타낼 수 있습니다. 그러나, 긴-장기-면역 억제 (IS)의 필요와 뼈 VCA 생존에 필요한 중요 한 부작용은이 무생물 중요 한 응용 프로그램6에 정당화 하기가 어렵습니다.
돼지 모델 상당한 이점을8,9 제공할 수 있습니다 실험실 쥐의 타고 난된 긴장 있다 긴 장기 면역 억제의 회피에 대 한 다양 한 접근 방식을 테스트 하려면 allotransplantation 연구에서 광범위 하 게 사용 되었습니다, . 유카탄 미니 돼지 뼈 VCA 거부의 복잡 한 과정의 연구에 이상적입니다. 순수, 새로운 뼈 형성 율은 남자 (하루 돼지 1.2-1.5 µ m; 인간 1.0-1.5 µ m 하루 각각)32. 해부학 유사성 orthotopic 뼈 재건 본질적으로 동일한 수술 임 플 란 트 기법을 사용 하 여 사용 가능 아마도 가장 중요 한 것은, 잘 정의 된 돼지 alloresponse-돼지 cytokine 검색과 차별화의 안티 돼지 클러스터의 개발 진행 하 여 가능 하 게 항 체-게가 및 다른 VCA는 더 엄격한33를 공부 한다.
어떤 유사한 임상 응용, VCA는 기술적으로 요구 하 고, 뼈를 사용 하 여 돼지 tibial 뼈 결함 재건의 방법에서 요구 하는 2 microvascular 수술에서 충분 한 수술 경험과 접근와 팀 재건에 뼈 재현 가능한 결과 얻을. 메 마른 자가 조건 및 수술 항생제 예방의 엄격한 유지 보수 의무 감염 성 합병증의 위험을 줄일 수 있습니다.
쥐와 토끼를 사용 하 여 이전 연구에서 단기 IS 수용자의 영양 혈관을 통해 뼈 VCA의 관류를 통해 처음 2 주 동안에서 vascularized 뼈 allotransplants의 생존 능력을 유지. 후에 면역 억제 철수 받는 파생 혈관 내에서 골 수 운하 제공 neovascularization 장기 뼈 VCA 치유 수 있도록 생존10,,1112. 연구 끝점에서 상당한 allotransplant chimerism 감지34,,3536일 수 있었다. 우리는 앞으로 이동 하 고 돼지 모델에서 우리의 쥐와 토끼 잘 설립 방법론을 적용. 이 모델은 단기 IS, 효과적으로에서 뼈 순환 스위칭 결합 이식된 자생 혈관에서 외과 신생을 사용 하 여 뼈 VCA 연구에서 장기 IS 없이 조직의 생존을 유지 하기 위해 새로운 방법을 테스트 가능 자생에 수용자 선박입니다.
다른 기존의 돼지 골 VCA 모델을 포함 하는이 모델의 주요 장점은 무게 베어링의 기능 평가 및 기계적 성질, 특히 스파스14, 데이터의 평가 orthotopic 설계 37. 지역 및 조직의 뼈 VCA 거절의 복잡 한 메커니즘 allotransplanted tibial 뼈 세그먼트의 방사선 및 더 평가 뿐만 아니라 말 초 혈액의 분자 학적 분석을 통해 쉽게 모니터링할 수 있습니다. 궁극적으로 수술 뼈 VCA 절차의 낮은 사망률이 있습니다 장기 뼈 VCA 생존 및 분석.
안정적인 내부 고정, 적절 한 수용자 tibial 뼈 세그먼트 apposition 및 사지 맞춤 수술 후 첫날에는 돼지의 ambulation 및 presurgical 계획 필요로 중요 한 있습니다. 우리가 접시 osteosynthesis와 함께 정확 하 고 재현성 뼈 절제에 대 한 특별 한 디자인된 절단 지 그를 사용 하 여 선택한 방법은 충분히 안정 그 최소한의 크기 불일치에도 allotransplants에 단단한 고정을 허용 합니다.
제시 방법의 한 가지 한계는 그것은 피부와 근육 vascularized 뼈 구성 외 다른 조직 구성의 평가 허용 하지 않습니다. 다른 조직 구성 요소를 포함 하 여 복합 플랩 가능한 하는 동안이 모델은 다양 한 VCA 조직 compontents의 immunogenicity 다릅니다38로 독점 뼈 allotransplantation을 공부 하 설계 되었습니다.
결론적으로,이 기사는 뼈 VCA 연구에 대 한 정의 된 유전학 재현할 수 큰 동물 모델을 수립에 대 한 정보를 제공 합니다. 이 모델 뼈 혈액 흐름 및 뼈 수술 신생의 영향을 조사 하는 미래 연구 위한 기초 역할을 수 있습니다 및 장기 면역 억제의 필요성을 없앨 수 있습니다. 또한 뼈 VCA 거부의 복잡 한 과정의 윤곽을 그리 다 및 다른 혁신적인 면역 modulatory 전략 테스트를 사용할 수 있습니다. 정의 된 SLA haplotypes와 섹스 불일치 돼지에서 SRY 유전자의 정량화 allotransplant 및 말 초 혈액의 chimerism의 범위 결정을 수 있습니다.
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Disclosures
저자 들은 아무 경쟁 금융 관심사 선언 합니다.
Acknowledgments
저자는 사단의 미디어 지원 서비스, 메이 요 클리닉 로체스터, 미네소타 비디오 제작을 위한 뿐만 아니라 비디오의 편집 요 Kotsougianis 감사 합니다. 우수한 작품은 짐 Postier, 로체스터, 미네소타에 의해 실시 됐다. 또한, 저자 박사 Dimitra Kotsougiani에 대 한 급여 지원 제공에 대 한 독일 연구 재단 (도이치 가운데)를 감사 하 고 싶다 (DFG 그랜트: 코 4903/1-1). 이 작품은 Tarek E. Obaid에서 관대 한 선물에 의해 지원 되었다. 이 작품은 Microvascular 연구 실험실, 학과의 정형 외과 수술 메이 요 클리닉 로체스터, 미네소타에서에서 수행 되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Xylazine | VetTek, Bluesprings, MO | N/A | 2mg/kg |
| Telazol | Pfizer Inc., NY, NY | 2103 | 5mg/kg |
| Buprenorphine | Zoo Pharm, Windsor, CO | N/A | 0.18mg/kg |
| Cefazoline | Hospira, Lake Forest, IL | RL-4539 | 1g |
| Ethilon sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | BV 130-5 | 9-0 |
| Locking plate | DePuy Synthes Vet, West Chester, PA | VP4041.09 | 9-hole 3.5mm locking plate |
| Vicryl sutures | Ethicon, Sommerville, NJ | J808T | 2-0, 3-0 |
| Tegaderm | 3M Health Care, St. Paul, MN | 16006 | 15x10cm |
| Hickman catheter | Bard Access System Inc., Salt Lake City, UT | 600560 | 9.6 French |
| Carprofen | Zoetis Inc., Kalamazoo, MI | 1760R-60-06-759 | 4mg/kg |
| Tacrolimus | Sandoz Inc., Princeton, NJ | 973975 | (0.8-1.5mg/kg/day) |
| Mycophenolate Mofetil | Sandoz Inc., Princeton, NJ | 772212 | (50-70mg/kg/day) |
| Methylprednisolone sodium succinate | Pfizer Inc., NY, NY | 2375-03-0 | 500 mg |
| Gentamicin | Sparhawk Laboratories, Lenexa, KS | 1405-41-0 | 3mg/kg |
| Dermabond Prineo | Ethicon, San Lorenzo, Puerto Rico | 6510-01-6140050 | |
| Isoflurane 99.9% 250 ml | Abbott Animal Health | 05260-5 | |
| Lactated Ringer's 1L | Baxter Corporation | JB1064 | |
| Saline 0.9%, 1 L | Baxter Corporation | 60208 | |
| Ceftiofur | Pfizer Canada Inc. | 11103 | 5mg/kg |
| Microfil | Flow Tech Inc, Carver, MA | MV-122 | 125 ml |
| Decalcifying Solution | Thermo Fisher Scientific, Chesire, WA, UK | 8340-1 |
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