胫骨骨折-髓内钉模型是一种具有临床相关性的骨科创伤模型，包含单侧开放性胫骨骨折、髓内钉内固定以及胫骨前肌的同时损伤。该模型中的热敏感性可通过45秒热板实验范式进行测量。
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本文内容
摘要
摘要
胫骨骨折-髓内针模型是一种骨科创伤与手术的小鼠模型，能够重现人类此类损伤中出现的复杂肌肉、骨骼、神经及结缔组织损伤。该模型的建立是因为既往的骨科创伤模型未包含多种组织类型（骨骼、肌肉、神经）的同时损伤，因而不能真实反映人类复杂的骨科创伤情况。因此，作者对既往骨科创伤模型进行了改进，建立了胫骨骨折-髓内针模型。该改良骨折模型包括单侧开放性胫骨骨折、髓内钉（IMN）内固定以及同时发生的胫前肌（TA）损伤，导致机械性异常性疼痛可持续至伤后5周。本系列实验方案详细阐述了实施这一临床相关性较强的骨科创伤胫骨骨折-髓内针模型的具体步骤，随后采用改良热板实验检测骨科损伤后的伤害性感受变化。总体而言，这些详细且可重复的实验方案将有助于疼痛研究者拓展研究骨科创伤诱导性疼痛的工具集。
引言
每年全球约有5亿人遭受损伤，其中骨科创伤占所有损伤的25%1,2,3。骨科创伤常伴随复杂的肌肉、骨骼、神经和结缔组织损伤，需要住院并接受手术以确保充分康复3,4。骨科创伤后的急性和慢性疼痛可导致显著的身体、心理和经济负担，影响患者的生活质量1,4。此外，用于稳定和固定骨折的骨科手术本身也常伴随严重的术后急性和慢性疼痛5,6,7,8,9。
为了开发更有效的治疗方法，需要更深入地理解急性和慢性创伤相关性疼痛的机制。为此，必须建立可靠、可重复且具有临床相关性的临床前模型。由于大多数骨科创伤的动物模型并未同时涉及多种组织类型（如骨、肌肉、神经）的....
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方案
本研究中使用的所有方法均按照美国兽医协会指南和国际疼痛研究协会的规定，经斯坦福大学实验动物护理管理小组委员会（APLAC #33114）批准并合规实施。小鼠（C57BL/6J，到达时9-11周龄，研究开始时11-12周龄）每笼饲养2-5只，在温度受控的环境中维持12小时光照/12小时黑暗循环，并可自由获取食物和水。ad libitum 指自由摄食和饮水。雄性小鼠在研究开始时体重约为25 g。有关本研究中使用的所有材料的详细信息，请参见材料表。
1. 基线行为学测量
- 由于小鼠在热板实验中学习速度很快，因此在本实验中不要记录小鼠的基线值，而应将小鼠与未受伤的对照组进行比较。
2. 麻醉/准备
- 使用吸入式异氟烷（2%-4%）对小鼠进行麻醉。
- 用镊子夹捏小鼠脚趾，通过脚趾夹捏反射的消失来确认麻醉深度。
- 在小鼠眼睛上充分涂抹眼用润滑剂，以防止麻醉期间眼睛干涩。
- 在小鼠身下垫一块纱布，并使用电动剪毛器将右后肢从足部至膝关节处的毛发剪除。
- 用纱布清理手术区域的毛发，然后丢弃该纱布。
- 使用浸有碘溶液的棉签对手术区域进行消毒。
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结果
胫骨骨折-钢针固定正交创伤模型可重现复杂人体损伤中出现的骨骼、肌肉及类似疼痛的行为表现。如图1C所示，胫骨骨折随时间逐渐愈合，在骨折部位形成骨痂，伤后4周仍可见。由于上述步骤3.5中所述的外侧入路使用骨锯操作，胫骨前肌受到损伤，发生广泛性纤维化，表现为组织内胶原沉积显著增加（图1D）。后肢足底敏感性显著升高，表现为对机械刺激的阈值降低，该现象在损伤后至少持续5周11。此外，我们引入了新型的非反射性检测方法，以更全面地探究外周损伤后的类似疼痛行为14,15。如图3所示，正交创伤损伤导致反射性退缩反应以及非反射性行为（舔舐、保护性姿态）增加。需注意的是，在某些情况下，小鼠还会出现跳跃行为，该行为被视为非反射性行为。
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讨论
方案中的关键步骤
在整个手术过程中，必须保持无菌条件。此外，手术前、手术中及手术后的动物护理对于成功建立模型至关重要。如方案前面所述，在进行手术时，应从外侧折断骨骼，以确保肌肉损伤。注意不要在过低的位置折断胫骨（低于建议的胫骨中段与远端三分之一交界处），因为这会影响骨骼的骨折方式、研究人员使用钢针固定骨折的可行性以及骨折的愈合过程。
为了进一步确保临床前研究结果能够转化为具有临床应用价值的治疗方法，必须将胫骨骨折-钢针固定模型与具有明确人类对应指标的结局评估方法相结合。采用上述改良的热板实验，可以观察到啮齿类动物在慢性疼痛模型下对温度敏感性的变化。患有慢性病理状况的个体通常会报告在温度变化时敏感性增加并伴有疼痛。温度升高可能导致炎症加剧，并影响组织的膨胀与收缩。因此，鼓励所有临床前研究人员在设计用于评估术后急性和慢性疼痛的研究方案时考虑采用这些方法。从改良热板实验中获得可靠且可重复结果的一个重要环节是，在回看视频时遵循严格的个体行为判定规程。我们为新研究人员制定了高度规范化的视频回看培训流程，并要求他们在独立进行视频评分前，必须达到预定.......
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披露
作者无相关利益冲突需要披露。
致谢
GM 获得美国国家科学与工程研究生奖学金（NDSEG Graduate Fellowship）和斯坦福 Bio-X 荣誉研究生奖学金的支持。VLT 获得美国国立卫生研究院国家普通医学科学研究所资助 #GM137906 和丽塔·艾伦基金会的支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 27 G 针头 | Medsitis | 305136 | https://medsitis.com/products/bd-precisionglide-27-g-x-1-1-4-hypodermic-needles-305136?variant=39724583299 |
| 5-0 缝合线 | esuture | SN5668 | https://www.esutures.com/product/0-in-date/2-/132-/16552-medtronic-monosof-black-18-p-11-cutting-SN5668/ |
| 酒精棉片 | Amazon | B00VS4F91W | https://www.amazon.com/Dynarex-Alcohol-Prep-Sterile-Medium/dp/B00VS4F91W |
| 替代钻头 | Rio Grande | 341602 | https://www.riogrande.com/product/BuschTungstenVanadiumRoundBur Set0314mm/341602 |
| 骨锯钻头附件 | Amazon | B07DSXR3NY | https://www.amazon.com/dp/B07DSXR3NY |
| 丁丙诺啡 | Fidelis Pharmaceuticals | https://ethiqaxr.com/ordering/ | |
| 陶瓷植入物（替代钢针） | RISystem | RIS.221.103 | https://risystem.com/platefixation/mousescrew |
| Chux 吸水垫 | Fisher Scientific | NC0059881 | https://www.fishersci.com/shop/products/underpad-17x24-chux-300-cs/nc0059881#?keyword=true |
| C57BL/6J 小鼠 | The Jackson Laboratory | Jax #00664 | https://www.jax.org/strain/000664 |
| 棉签 | Uline | S-18991 | https://www.uline.com/Product/Detail/S-18991/First-Aid/Cotton-Tipped-Applicators-Industrial-6 |
| 剪线钳 | Amazon | B076XYVS6Y | https://www.amazon.com/iExcell-Diagonal-Cutting-Nippers-Chrome-Vanadium/dp/B076XYVS6Y |
| 钻机 | Chewy | 129044 | https://www.chewy.com/dremel-cordless-dog-cat-rotary-nail/dp/156127 |
| 钻头 | Amazon | B00HVIGSX2 | https://www.amazon.com/Universal-Diamond-Dremel-Rotary-Tool/dp/B00HVIGSX2 |
| 电动剃毛器 | Kent Scientific | CL9990-KIT | https://www.kentscientific.com/products/trimmer-combo-kit/ |
| 眼用润滑膏 | Amazon | B07H2NLCX5 | https://www.amazon.com/OptixCare-Lube-Plus-Hyaluron-Horses/dp/B07H2NLCX5 |
| 纱布垫 2" x 2" | Amazon | B07GHDTB53 | https://www.amazon.com/Covidien-Curity-Sterile-Peel-Back-Package/dp/B07GHDTB53 |
| 纱布垫 4" x 4" | Amazon | B00KJ6YFTC | https://www.amazon.com/Covidien-6309-Curity-Gauze-Pads/dp/B00KJ6YFTC |
| 高清摄像机 | The Imaging Source | DFK 22AUC03 | https://www.theimagingsource.com/products/industrial-cameras/usb-2.0-color/dfk22auc03/?adsdyn&gclid=Cj0KCQiA3-yQBhD3ARIsAHuHT64uIIlImBvh_ toh-3GFSgBcL_fRc1gQTDyXlqDEa Qu4n2_VbWEiRuIaAiueEALw_wcB |
| 吸入式麻醉系统 | Kent Scientific | https://www.kentscientific.com/products/vaporizer-with-vetflo-single-channel-anesthesia-stand/ | |
| 碘溶液 | Amazon | B005FR7XIK | https://www.amazon.com/Dynarex-Povidone-Iodine-Scrub-Solution/dp/B005FR7XIK |
| 碘伏棉签棒 | Amazon | B001V9QKMG | https://www.amazon.com/POVIDONE-IODINE-SWAB-1202-25Box/dp/B001V9QKMG |
| 异氟烷 | California pet pharmacy | https://www.californiapetpharmacy.com/fluriso-isoflurane-250ml.html | |
| NCH Prism 软件 | https://www.nchsoftware.com/prism/index.html | ||
| 塑料圆筒 | Amazon | B08R5KM5B6 | https://www.amazon.com/FixtureDisplays-Acrylic-Diameter-Thickness-15140-8-NPF/dp/B08R5KM5B6 |
| 生理盐水 | Fisher Scientific | NC9054335 | https://www.fishersci.com/shop/products/saline-injection-0-9-10ml/NC9054335 |
| 手术刀片 | Fisher Scientific | 12-000-162 | https://www.fishersci.com/shop/products/high-precision-10-style-scalpel-blade/12000162#?keyword= |
| 手术刀柄 | Amazon | B0056ZX1R8 | https://www.amazon.com/Swann-Morton-Scalpel-Handle-blades/dp/B0056ZX1R8 |
| 热板偏好实验装置 | BIOSEB | BIO-T2CT | https://www.bioseb.com/en/pain-thermal-allodynia-hyperalgesia/897-thermal-place-preference-2-temperatures-choice-nociception-test.html |
参考文献
- Edgley, C., et al. Severe acute pain and persistent post-surgical pain in orthopaedic trauma patients: a cohort study. British Journal of Anaesthesia. 123 (3), 350-359 (2019).
- Pointer, S. Trends i....
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