一种用于研究术后认知功能障碍与组织再生的骨科手术小鼠模型

这些手术方法的总体目标是观察创伤对多器官功能障碍的影响，具体而言，将采用异种共生技术将一只年轻小鼠与一只年老小鼠连接在一起，使其共享血液循环系统。在此模型中，其中一只小鼠将被制造骨折，以观察其再生效应以及对认知功能的影响，进而研究年轻与年老小鼠在共享循环系统下的相互作用。这些方法有助于回答免疫学、衰老、组织再生以及认知功能等领域的关键科学问题。

骨科手术的主要优势在于这些研究结果在临床上可应用于术后常见并发症，例如谵妄和术后认知功能障碍。实验前，将小鼠饲养在具有12小时光照与12小时黑暗循环的空调环境中，并确保其能够正常获取标准食物和饮水。每笼饲养不超过五只同窝小鼠，并避免可能诱发争斗的饲养条件。

使用一只3月龄的雌性小鼠和一只17月龄的老年小鼠。进行异种共生手术前，将两只小鼠共同饲养至少两周以适应环境。每天检查小鼠的身体状况和整体外观。

手术准备时，称量两只小鼠的体重。给予全身麻醉后，将小鼠仰卧位放置于加热垫上。最后，维持每只小鼠适当的麻醉深度。

接下来，沿将要连接的一侧从肘部、体侧到膝盖的连续线剃除两只小鼠的毛发。使用碘伏加70%酒精对皮肤进行消毒，交替重复三次，为切口做准备。在麻醉诱导后、手术操作前，首先给予镇痛处理。

在切开前，于小鼠两侧 flank 处注射 0.25% 布比卡因。每只小鼠使用手术刀沿 flank 从近膝部至肘部近端做皮肤切口，注意不损伤皮肤下方的肌肉。用两个间断缝合线将动物的肱三头肌缝合连接。

然后用连续锁边缝合法，沿两侧体壁进行7到9针缝合。接着，用两针间断缝合将动物的股四头肌缝合，并用间断缝合法闭合两只连体小鼠的皮肤。在小鼠俯卧位时完成间断缝合。

让小鼠在室温空气中苏醒。将每对小鼠单独饲养，并确保每天进行监测，每周进行两次体况评分，并每周称重两次。最后，给予四周的恢复时间，以确保在进行胫骨骨折手术时，连体小鼠之间实现血液循环共享。

接下来，剃除小鼠右后肢内侧的毛发以暴露手术区域，并使用碘伏与70%酒精皮肤擦拭进行三次交替消毒。在麻醉诱导后、手术操作前，开始给予镇痛处理。在切口前，于膝关节近端手术部位注射0.25%布比卡因。

在整个手术过程中使用经高压灭菌的器械以维持无菌手术区域。用剪刀在右侧后肢膝关节近端沿内侧做切口，延伸至左侧小鼠胫骨中段。暴露胫骨中段并肉眼定位骨干部分。

屈曲膝关节，以髌股韧带作为解剖标志观察胫骨平台。观察髌腱，然后用手指和拇指做滚动动作，使用25号针头在髓腔内手动钻孔。

接下来，将一根直径0.38毫米的不锈钢针从孔中插入，深入髓腔约15毫米，直至遇到阻力，然后使用钢丝钳沿胫骨平台剪断软组织。随后使用直头组织剪在胫骨中段处折断骨骼。肉眼观察骨折部位及周围组织，检查骨折部位是否已稳定固定。

然后使用皮肤钉合器闭合皮肤。最后，每只小鼠皮下注射1毫升预热至37摄氏度的生理盐水，以补充液体。将小鼠置于加热垫上恢复，之后放回清洁的饲养笼中。

每天检查小鼠是否出现跛行、感染或出血的迹象。胫骨中段骨折的X光片显示，年轻小鼠骨折愈合组织中的组织沉积多于年老小鼠的骨折愈合组织。此外，年轻小鼠的骨折愈合组织中骨组织更多，纤维化组织更少，而年老小鼠的骨折愈合组织则相反。

与4月龄小鼠相比，20月龄老年小鼠在胫骨骨折手术后出现更显著的海马区神经炎症。此外，手术后的小鼠还表现出海马依赖性记忆功能受损，例如在恐惧条件反射行为评估中所观察到的表现。暴露于年轻循环系统可促进骨修复，表现为更早的骨愈合、增加的骨沉积以及减少的纤维化。

这种骨再生的 rejuvenation 与内源性骨钙素阳性成骨细胞无关，而是依赖于从年轻共联体迁移而来的 CD45 阳性细胞。一旦掌握，异种共生技术可在 1.5 小时内完成，而胫骨骨折模型可在 15 分钟内完成。如有需要，这两种操作也可独立进行。

在进行胫骨骨折手术操作时，重要的是要保持无菌的手术区域，并确保钢针放置位置正确以及截骨操作准确。最后，务必在整个研究过程中密切监测小鼠的状况。观看本视频后，您应能够充分掌握如何实施联体共生模型及胫骨骨折手术。