مقالة منهجية

عملية جراحية لResecting الماوس الضلع: نموذج لواسعة النطاق إصلاح العظام الطويلة

DOI:

10.3791/52375

⸱

يناير 21, 2015

 ,  ,  ,  , 
1Eli and Edythe Broad Center for Regenerative Medicine and Stem Cell Research, Keck School of Medicine, University of Southern California

* These authors contributed equally

في هذه المقالة

ملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الهدف العام من هذا الإجراء هو استئصال جزء من العظام بنجاح من ضلع الفأر. تم تطوير الإجراء كنموذج لدراسة إصلاح العظام الطويلة على نطاق واسع.

الملخص

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

هذا البروتوكول يقدم الباحثون إلى نموذج جديد لإصلاح العظام واسعة النطاق الاستفادة من ضلع الماوس. تفاصيل الإجراء ما يلي: إعداد الحيوان لإجراء عملية جراحية، وفتح جدار الجسم والصدر، وفضح الضلع المطلوب من العضلات الوربية المحيطة بها، واستئصال القسم المطلوب من ضلع دون الأمر الذي أدى إلى استرواح الصدر، وإغلاق الشقوق. مقارنة عظام الهيكل العظمي الزائدي، الأضلاع يمكن الوصول إليها إلى حد كبير. وبالإضافة إلى ذلك، لا التبعي داخلي أو خارجي ضروري لأن الأضلاع المجاورة توفر تثبيت الطبيعي. تستخدم الجراحة تجاريا الإمدادات المتاحة، واضح ومباشر للتعلم، وتحملها جيدا من قبل الحيوان. يمكن أن يتم هذا الإجراء من مع أو دون إزالة السمحاق المحيطة بها، وبالتالي فإن مساهمة السمحاق لإصلاح يمكن تقييم. وتشير النتائج إلى أنه إذا تم الإبقاء على السمحاق، يحدث إصلاح القوي في 1 - 2 أشهر. ونحن نتوقع أن استخدام هذا البروتوكول سوفتحفيز البحوث في مجال إصلاح الصدري وأن النتائج ستسهل تطوير طرق جديدة لتحفيز إصلاح العظام في مواقع أخرى في جميع أنحاء الجسم.

المقدمة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

المنهكة إصابة الهيكل العظمي، والتهاب المفاصل المزمن، ومشاكل حادة المرتبطة جراحة تؤثر الإنتاجية الاقتصادية، ورفاه الأسرة، ونوعية الحياة. في حين فواصل الصغيرة والآفات يمكن أن تلتئم بشكل جيد إلى حد ما، والبشر ليسوا قادرين على إصلاح عيوب كبيرة، وبالتالي يجب أن تعتمد على الإجراءات الترميمية لاستعادة البنية والوظيفة. قد تنطوي على إعادة الإعمار الطعوم خيفي أو heterogeneic والعظام morcellized، السقالات مزروع، أو الهاء تكون العظم. للأسف، ليست فقط هناك عوامل الإصابة بالأمراض المرتبطة فاضحة مع هذه العلاجات ولكن نادرا ما تتحقق القوة الأصلية للعظم إصلاحه. وبالتالي، هناك حاجة إلى نهج السريرية الجديدة.

في اتجاه واحد لتطوير أساليب مبتكرة لعلاج عيوب قطعي هي دراسة الحالات التي إصلاح واسعة النطاق يحدث بشكل طبيعي. البرمائيات اشتهر يمكن تجديد عناصر الهيكل العظمي، في حين تعتبر الثدييات محدودة في الهو القدرة. ومع ذلك، منذ وقت مبكر من القرن التاسع 20، وقد نشرت تقارير قليلة من تجديد في الضلع البشري مما يشير إلى أن البشر قد لا يكون ذلك محدودا 1-4. حاليا هذه الظاهرة ومن المعروف من قبل جراحي التجميل الذين يستخدمون المواد ضلع للالفك والوجه والأذن إعادة الإعمار، ولكن ليس هو محل تقدير على نطاق أوسع النتيجة 5. من أجل دراسة هذا الإصلاح بمزيد من التفصيل، وقد وضعنا نموذجا الجراحي باستخدام الماوس. باستخدام هذا البروتوكول، يمكن للباحثين تحديد العوامل الفطرية المعنية واستخدام هذه المعلومات لتسهيل الشفاء العظمي في مواقع أخرى.

وهناك العديد من المزايا لاستخدام الأضلاع كنموذج لدراسة إصلاح الهيكل العظمي. أولا، توفر الأضلاع المحيطة التبعي الطبيعي (بالمقارنة مع استئصال عظم الفخذ 6،7). هذا يقلل من خطر الإصابة بالأمراض من المثبتات الداخلية والخارجية ويبسط عملية جراحية. وثانيا، طبقات عضلية رقيقة من وا الصدرليرة لبنانية توفير سهولة الوصول ورؤية ممتازة مما يجعل فحص مماثلة لراحة استئصال قبي 8. ثالثا، على النقيض من calvariae التي تشكل من قبل التحجر داخل الغشاء، شكل الأضلاع التي تعظم غضروفي وتنمو في الطول عن طريق تمديد في لوحات النمو تقع إما في نهاية diaphysis المركزي. ولذلك، إصلاح الأضلاع قد تكون أكثر قابلية للمقارنة لإصلاح العظام الطويلة من الهيكل العظمي الزائدي. وعلاوة على ذلك، وجدنا أنه بالمقارنة مع عظم الفخذ، والسمحاق من الضلع هو أكثر سمكا، ويمكن التلاعب بها بسهولة أكبر. وبالتالي، قد المحققين الذين يرغبون في مقايسة إصلاح العظام لغرض دراسة السمحاق أو اختبار علاجات الخلايا، وكلاء الدوائية، و / أو السقالات الأنسجة يجد هذا النموذج الجراحي مفيدة. وباختصار، يوفر هذا النموذج استئصال الضلع على السياق الذي لدراسة إصلاح العظام الطبيعية على نطاق واسع في الثدييات كما لا يوجد نموذج من هذا القبيل في الاستخدام العام موجود حاليا.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

البروتوكول

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ملاحظة: جميع الإجراءات وفقا لبروتوكول الحيوان وافقت عليها اللجنة المؤسسية رعاية الحيوان واستخدام (IACUC) في جامعة جنوب كاليفورنيا.

1. إعداد لجراحة

  1. وضع الأدوات والمعدات الجراحية اللازمة (تعقيم، البنود 1 - 18 في قائمة المواد) وترتيب مجهر تشريح والألياف البصرية العابرة للإضاءة في غطاء محرك السيارة أو على طاولة اسفل.
  2. ضع الماوس ناضجة جنسيا (20 - 30 غرام، 1 - العمر 3 أشهر) في غرفة الاستقراء مع 4٪ الأيزوفلورين للحث على التخدير.
  3. تأكيد التخدير مع مخلب و / أو اختبار قرصة الذيل.
  4. تطبيق مرهم للعيون الماوس، لتجنب جفاف العين أثناء الجراحة.
  5. تحريك الماوس إلى مرحلة المجهر. ضع الماوس في مخروط الأنف للخرطوم الصيانة ووضع أفقيا. توفير الحقيبة الاحترار المجاورة للحيوان للمساعدة في الحفاظ على درجة حرارة الجسم.
    NOTE: موقف الماوس يعتمد على تفضيل شخصي و / أو الطغيان الجراح، جنبا إما إلى اليسار أو اليمين على ما يرام.
  6. ضبط الأيزوفلورين 2 - 3٪ للصيانة، ومشاهدة معدل التنفس.
  7. حقن البوبرينورفين (0.05 ملغ / كلغ) تحت الجلد (الجناح الجانبية للساق) لآلام ما بعد الجراحة مع إبرة 25 G. المحطة قد نشل وهو استجابة طبيعية.

2. شق افتتاح

  1. كشف الضلع المطلوب عن طريق الجس، وتطهير المنطقة من الشعر مع ماكينة حلاقة.
    ملاحظة: الأضلاع 8-10 ينصح منذ الأضلاع 1-7 هي أقرب إلى الرئتين و11-13 أقصر بكثير. يجب عد الأضلاع تبدأ مع الضلع الأكثر منقاري كرقم 1.
  2. اعداد منطقة بالتناوب مع بوفيدون اليود والأيزوبروبانول (70٪) ينظف (وغالبا ما أوصى 3X بواسطة بروتوكولات استخدام الحيواني).
  3. قطع 2 سم شق طريق الجلد، مباشرة فوق وبالتوازي مع الضلع المطلوب مع مقص المجهرية المتوسطة الحجم. Incisه من خلال العضلات والدهون طبقات الأساسية.
  4. وضع كافة طبقات 3 (الجلد والعضلات، والدهون) إلى ضام لفضح منطقة الجراحية، مع التقليل من حجم الجرح.

3. استئصال الأضلاع

  1. قطع طريق العضلات الوربية التي تغمر القسم المطلوب من ضلع مع 5.0 ملم مشرط. موقف هذا الشق حوالي 5 ملم الأقرب إلى مفصل غضروفي ضلعي لأن هذا هو المكان الضلع ليس كما المنحني للغاية. فصل بعناية عضلة من عظم مع ملقط غيض غرامة.
  2. لإنشاء استئصال مع الاحتفاظ السمحاق في الحيوان، وقطع طريق السمحاق، على طول الضلع مع 5.0 ملم مشرط. فصل بعناية السمحاق من العظام الكامنة أفقيا مع ملقط غيض غرامة. المضي قدما بحذر، والسمحاق حساسة جدا ولها اتساق هلامي.
  3. التالي جعل المقطع العرضي من خلال العظام في نهاية واحدة مع غرامة مقص الدقيقة. إذا لزم الأمر، وقياس استئصال معشبكاني في المجهر أو مقياس الحاكم النوع. ثم رفع بعناية عظم من السمحاق وقطع الطرف الآخر.
    ملاحظة: المضي قدما بحذر. هذه هي الخطوة الأكثر حساسية، وسحب ما يصل دون استئصال الضلع أدناه سوف تمزق الغشاء الجنبي، ويؤدي إلى استرواح الصدر. إذا تمزق الغشاء الجنبي هذا سوف يكون واضحا بسهولة كما من الداخل التجويف الصدري سوف تصبح مرئية.
  4. إذا كان النزيف يحدث نتيجة لقطع العظام، وممارسة الضغط على نهاية قطع مع مسحة القطن ذات الرؤوس ل4-5 ثانية لوقف النزيف.
    ملاحظة: بمناسبة النادرة التي نزيف مستمر، قد يكون من الضروري لوقف والموت ببطء الحيوان فقدان الدم كبيرة كما سيؤثر على الانتعاش (دون استبدال السوائل، الحد الأقصى لحجم الدم والتي يمكن أن يكون بأمان فقدت 10٪ من حجم الدم الكلي أو 7.7 - 8 ميكرولتر / ز ل25 ز الماوس، وهذا ما يعادل نحو 180-200 ميكرولتر 9).
  5. وضع على الفور الضلع إزالتها فيPFA 4٪ لتحليل المستقبل.
    ملاحظة: إذا كان استئصال كل من العظام والسمحاق هو أن تنفذ، بحذف شق السمحاق والانفصال (الخطوة 3.2). منذ يتم إرفاق السمحاق بإحكام جدا لغشاء الجنبي المضي قدما بحذر، إغاظة الضلع بعيدا عن الغشاء الجنبي مع ملقط لتجنب تمزق.

4. إغلاق شق

  1. خياطة العضلات الوربية على أعلى المتبقية كم السمحاق مع الغرز 9-0 (2 الغرز عادة ما تكون كافية). وضع الغرز مباشرة فوق قطع ينتهي من ضلع، ليكون بمثابة مؤشرات لموقع الجراحة.
  2. إزالة ضام. خياطة العضلات المغطي والدهون مع 9-0 الغرز (3-4 الغرز عادة ما تكون كافية). في الفئران مع طبقات سميكة بشكل خاص من العضلات و / أو الدهون، خياطة كل طبقة على حدة (على سبيل المثال، 1 طبقة من الغرز لطبقة العضلات و1 طبقة من الغرز للطبقة الدهنية).
  3. إغلاقالجلد مع الغرز 7-0 (4-5 الغرز عادة ما تكون كافية).
  4. تأمين شق مع خياطة الغراء، ومعسر حواف جنبا إلى جنب مع ملقط كبيرة.
  5. فطم ببطء الماوس قبالة الأيزوفلورين عن طريق تعديل أول من 1٪ لبضع دقائق ثم إيقاف.
  6. ضع الماوس تحت مصباح الحرارة ويترك حتى يتم استعاد وعيه، 5 - 10 دقيقة. بعد استعاد وعيه وطوال فترة الشفاء، ينبغي أن الماوس تتحرك وambulate عادة وتظهر أي علامات على الضيق.

5. الإنعاش وتحليل

  1. توفير إدارة الألم بعد العمليات الجراحية بما في ذلك إدارة البوبرينورفين في شكل الجيلاتين عن طريق الفم عند 0.5 ملغ / كغ كل 12 ساعة لمدة 48 ساعة. لا يتطلب تناوله عن طريق الفم تقييد الحيوان والتي قد تسبب الألم إلى منطقة الصدر.
  2. الحفاظ على الماوس في قفص مع حرية الوصول إلى الطعام والماء خلال فترة الشفاء. بعد شق الجاف، إناث الحيوانات يمكن أن يشترك تسكينهم في حين ذكرالصورة يجب أن تبقى معزولة لمنع القتال.
  3. بعد فترة الشفاء، اتبع الإجراء الموافقة على القتل الرحيم. إزالة القفص الصدري لتثبيت والتحليل.

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

النتائج

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

الحيوانات على التعافي عادة بسرعة من هذا الإجراء، شق يشفى بشكل جيد، والحيوانات سلوكها طبيعيا. يستخدم الإجراء الإمدادات المتاحة تجاريا وبعد الممارسة، يمكن أن تكتمل في أقل من 1 ساعة. قبل استخدام هذا الإجراء لتوليد البيانات التجريبية، فإنه من المهم تحليل بتر في اليوم 0 نقطة من الوقت لتحديد ما إذا كان قد تبقى أي شظايا العظام الكبيرة داخل منطقة الاستئصال. طريقة واحدة لتقييم الإجراء السليم هو لتقييم الحيوانات عن طريق الأشعة السينية أو التصوير microCT بعد العمل الجراحي، على الرغم من أن هذ...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المناقشة

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

عندما تعلم لأول مرة هذا البروتوكول، وتحديد مكان لتحديد موقع شق الأولي يمكن أن يكون تحديا. ومع ذلك، والممارسة على الفئران الموت الرحيم تساعد الجراح تعلم أين تضع شق الأولي وفضح ضلع المراد مقطوعة. العمل على الجثث أيضا يحسن المهارات الحركية اللازمة لإزالة جزء ضلع مع أو من دون السمحاق. وبالإضافة إلى ذلك، شخص جديد لهذا الإجراء قد تجد التلاعب الأدوات الدقيقة والخيوط الجراحية رقيقة ليكون صعبا. بينما ربط قبالة، فائض سحب على خياطة يمكن أن تمزق الأنسجة. وهكذا، يمكن لبعض خياطة الممارسة أيضا ع...

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

الإفصاحات

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه

شكر وتقدير

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

نشكر أعضاء مختبر مارياني على القراءة النقدية للمخطوطة. كانت مصادر التمويل لدينا: زمالة أبحاث الباحث الطبي باكستر (إلى MKS) ، وزمالات جامعة جنوب كاليفورنيا وعميد الجامعة ، والعميد جوان إم شيفر ، وزمالات روز هيلز ، (إلى MKS). نعترف أيضا بزمالة CIRM BRIDGES من خلال كلية مدينة باسادينا (إلى T.T.T). وصندوق جيمس إتش زومبرج للأبحاث والابتكار ، ومبادرة الطب التجديدي بجامعة جنوب كاليفورنيا ، والمعاهد الوطنية للصحة NIAMS بموجب الجائزة رقم R21AR064462 (إلى F.V.M).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

المواد

قائمة المواد المستخدمة في هذه المقالة
الاسمالشركةرقم فهرسيالتعليقات
مقص تشريح دقيق متوسط الحجم (Vannas-Tü مقص زنبركي بينجن 5 مم)أدوات العلوم الدقيقة15003-08
مقص تشريح دقيق ناعم (مقص زنبركي فاناس - حافة القطع 2 مم)أدوات العلوم الدقيقة15000-04طرف منحني مفيد
مشرط دقيق 5.0 ممأدوات العلوم الدقيقة10315-12يمكن استبدال المشارط الدقيقة
الأخرى دومون 55 ملقطأدوات العلوم الدقيقة11295-51
الضام العلومالدقيقة 17004-05قابلية الضبط مريحة
حاملي الإبرة الدقيقةأدوات العلومالدقيقة 12060-01
9.0 خيوط نايلون (Ethilon) ، نقطة تفتق أفضلEthicon2819G أو نقطة تفتق مماثلةأفضل ولكن القطع العكسي جيد أيضا
7.0 خيوط برولين (Prolene)يمكن استخدام Ethicon8700H أو ما شابهذلك 6-0 أيضا ، يمكن أن تختلف
نقطة الإبرةملقط كبير (ملقط Adson)أدوات العلوم الدقيقة11006-12العلامات التجارية الأخرى هي مرهم
العين لزيوت التشحيم الجيدة (دموع أكوا)Akorn17478-062-35
غراء خياطة (لاصق الأنسجة الموضعية GLUture)Abbot32046-01لديه وقت عمل ممتاز
ماكينة حلاقةWahl9918-6171 أو مصباح مشبك مماثل
Zoo MedLF-5
لمبة الأشعة تحت الحمراء ، 75WZoo MedRS-75
RC2< / sup> نظام تخدير القوارضVetEquip 922100
IsoFlo (Isoflurane)Abbot05260-05
Buprenorphine (Buprenex)Reckitt Benckiser12496-0757-1
BetadinePurdue Frederick67618015017
الجيلاتين المنكه ، توت العليقJell-OB000E1FYL0يتكون بقوة ، لتناسق "Jigglers"
أدوات

المراجع

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Philip, S. J., Kumar, R. J., Menon, K. V. Morphological study of rib regeneration following costectomy in adolescent idiopathic scoliosis. Eur Spine J. 14 (8), 772-776 (2005).
  2. Munro, I. R., Guyuron, B. Split-rib cranioplasty. Ann Plast Surg. 7 (5), 341-346 (1981).
  3. Taggard, D. A., Menezes, A. H. Successful use of rib grafts for cranioplasty in children. Pediatric neurosurgery. 34 (3), 149-155 (2001).
  4. Head, J. R. Prevention of Regeneration fo the Ribs: A problem in thoracic surgery. Archives of Surgery. 14 (6), 1215-1221 (1927).
  5. Kawanabe, Y., Nagata, S. A new method of costal cartilage harvest for total auricular reconstruction: part I. Avoidance and prevention of intraoperative and postoperative complications and problems. Plastic and reconstructive surgery. 117 (6), 2011-2018 (2006).
  6. Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 21 (4), 685-690 (2003).
  7. Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40, Suppl 4. S103-S109 (2009).
  8. Cooper, G. M., et al. Testing the critical size in calvarial bone defects: revisiting the concept of a critical-size defect. Plastic and reconstructive surgery. 125 (6), 1685-1692 (2010).
  9. Ask the Vet. JAX NOTES. 499, Available from: http://jaxmice.jax.org/jaxnotes/archive/499c.html (2005).
  10. Flecknell, P. A., Roughan, J. V., Stewart, R. Use of oral buprenorphine ('buprenorphine jello') for postoperative analgesia in rats--a clinical trial. Laboratory animals. 33 (2), 169-174 (1999).
  11. Rigueur, D., Lyons, K. M. Whole-mount skeletal staining. Methods in molecular biology. 1130, 113-121 (2014).
  12. Evans, D. J. Contribution of somitic cells to the avian ribs. Developmental biology. 256 (1), 114-126 (2003).
  13. Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130 (17), 4123-4133 (2003).
  14. Lu, C., et al. Cellular basis for age-related changes in fracture repair. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 23 (6), 1300-1307 (2005).
  15. Zilberman, Y., Gafni, Y., Pelled, G., Gazit, Z., Gazit, D. Bioluminescent imaging in bone. Methods in molecular biology. 455, 261-272 (2008).
  16. Pelled, G., Gazit, D. Imaging using osteocalcin-luciferase. Journal of musculoskeletal. 4 (4), 362-363 (2004).
  17. Elefteriou, F., Yang, X. Genetic mouse models for bone studies--strengths and limitations. Bone. 49 (6), 1242-1254 (2011).
  18. Srour, M. K., et al. Natural large-scale regeneration of rib cartilage in a mouse. J. Bone Miner. , (2014).

الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.

إعادة الطباعة والأذونات

طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه

طلب إذن

الوسوم

مقالات ذات صلة