Dieses Verfahren demonstriert den transversalen Transport des Tibiakortex bei Ratten und ermöglicht so die Visualisierung und Analyse der Revaskularisation während einer Gliedmaßenischämie.
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Methodenartikel
* These authors contributed equally
Dieses Verfahren demonstriert den transversalen Transport des Tibiakortex bei Ratten und ermöglicht so die Visualisierung und Analyse der Revaskularisation während einer Gliedmaßenischämie.
Der transversale Transport des Tibialkortex (TTT) ist eine aufkommende chirurgische Technik, die zur Förderung der Revaskularisation in ischämischen unteren Gliedmaßen eingesetzt wird. Dieses Video demonstriert ein reproduzierbares Rattenmodell der TTT, das die chirurgische Entstehung eines kortikalen Knochenfragments, das Transportprotokoll und postoperative Beurteilungen detailliert darstellt. Das Verfahren ermöglicht einen kontrollierten Aufwärts- und Abwärtstransport eines Knochenfragments, um angiogene Reaktionen zu stimulieren. Repräsentative Röntgenaufnahmen, die an den postoperativen Tagen 1, 7 und 12 aufgenommen wurden, sowie mikrovaskuläre Perfusionsbildgebung am Tag 19 nach der Euthanasie, zeigen eine klare Bewegung des Knochenfragments und eine verbesserte Gliedmaßenperfusion nach TTT.
Dieses Modell bietet eine praktische und reproduzierbare Plattform, um die molekularen Mechanismen, die der TTT-induzierten Angiogenese zugrunde liegen, zu untersuchen und potenzielle therapeutische Strategien für ischämische Erkrankungen zu evaluieren. Um dieses Modell zu erstellen, simulierten wir das klinische TTT-Verfahren bei Sprague-Dawley-Ratten, das drei Hauptoperationsschritte umfasst: Ligation der oberflächlichen Oberschenkelarterie, Erzeugung und Mobilisation eines kortikalen Knochenfragments sowie Anwendung eines maßgeschneiderten externen Fixators. Über 12 Tage hinweg wurde das Fragment allmählich vorwärts und dann rückwärts transportiert. Die Perfusionsbildgebung bestätigte eine verstärkte Gefäßbildung in der ischämischen Gliedmaße nach Abschluss des Transportzyklus. Insgesamt ahmt dieses standardisierte Rattenmodell klinische TTT-Verfahren eng nach und bietet ein wertvolles experimentelles System zur Untersuchung der Mechanotransduktion, Angiogenese und Gefäßregeneration bei ischämischen Gliedmaßenerkrankungen.
Ischämische Erkrankungen der unteren Gliedmaßen, wie Arteriosklerose obliterans (ASO), thromboangiitis obliterans (TAO) und diabetischer Fuß (DF), zeichnen sich durch eine eingeschränkte arterielle Durchblutung zu den unteren Extremitäten 1,2 aus. In den frühen Stadien erleben Patienten typischerweise intermittierende Claudicatio und Ruheschmerzen. Im Verlauf der Krankheit kann eine anhaltende Ischämie zu Gewebenekrose, Infektionen und in schweren Fällen zu einer Amputation der Gliedmaßeführen. Aktuelle Standardbehandlungen – darunter pharmakologische Therapien, endovaskuläre Eingriffe und offene chirurgische Eingriffe – zeigen oft nur begrenzte Wirksamkeit, insbesondere in fortgeschrittenen Stadiender Erkrankung.
Tibialkortex transversaler Transport (TTT) ist eine innovative therapeutische Strategie zur Behandlung verschiedener ischämischer Erkrankungen der unteren Extremitäten4. Diese Technik basiert auf der Ilizarov-Methode und der "Spannungs-Stress-Regel"5,6 und beinhaltet die Erzeugung eines mobilen kortikalen Knochenlappenfragments im Schienbein mittels Osteotomie. Anschließend wird eine kontinuierliche, langsame und kontrollierte Ablenkungskraft angewendet, um die Regeneration von Knochen, Blutgefäßen und dem umliegenden Weichgewebe anzuregen. Dieser regenerative Prozess erleichtert die Wiederherstellung der Mikrozirkulation und hilft, das Gleichgewicht der Sauerstoffversorgung im betroffenen Gliedmaß wiederherzustellen. Letztlich führt TTT zu einer verbesserten Blutperfusion und funktioneller Erholung in ischämischen Geweben7.
Konventionelle Gefäßrekonstruktionstechniken bei Ischämie der unteren Extremitäten können den Blutfluss in großen Arterien der Wade wiederherstellen, sind jedoch oft nicht wirksam bei der Revaskularisation kleinerer Arterien im Fuß oder bei der Förderung der Reparatur und Regeneration beschädigter Mikrogefäße, was deren Fähigkeit einschränkt, die Ischämie8 vollständig zu beheben. TTT übt kontinuierlich Traktion auf den Knochen und das umliegende Weichgewebe aus und induziert so die robuste Freisetzung von chemotaktischen Faktoren und Zytokinen9. Diese chemotaktischen Faktoren regulieren verschiedene Funktionen von Stammzellen und werden unter ischämischen Bedingungen reichlich in den Kreislauf ausgeschieden. Sie rekrutieren aktiv endogene Stammzellen an Verletzungsstellen und ermöglichen so die Gefäßreparatur und -regeneration, ohne eine direkte Stammzelltransplantation zu benötigen. Aufgrund dieser Vorteile hat sich TTT als vielversprechende therapeutische Strategie für Ischämie der unteren Gliedmaßen etabliert und wird zunehmend zur Behandlung verschiedener ischämischer Erkrankungen eingesetzt, die die unteren Extremitätenbetreffen.
Obwohl Kaninchen und Hunde häufig in der grundlegenden TTT-Forschung verwendet werden, schränkt das Fehlen geeigneter analytischer Werkzeuge für diese Arten mechanistische Untersuchungen ein. Im Gegensatz dazu bietet das Ratten-TTT-Modell eine größere Kompatibilität mit verfügbaren molekularen und bildgebenden Techniken, während es Praktikabilität und geringere Kosten beibehält, was es zu einer zugänglicheren und reproduzierbareren Plattform für mechanistische Studien macht. Bis heute hat jedoch keine Studie systematisch die Wirksamkeit von TTT in einem Rattenmodell der unteren Extremitätenischämie beschrieben oder bewertet.
Das Ratten-TTT-Modell erfordert aufgrund der kleinen Tibia-Größe und des dünnen Kortex verfeinerte mikrochirurgische Fähigkeiten, und sein Ablenkungsbereich ist durch die kortikale Dicke begrenzt. Diese praktischen Einschränkungen sollten bei der Bewertung der Eignung des Modells für bestimmte Forschungsumgebungen berücksichtigt werden.
In dieser Studie entwickelten wir ein rattenspezifisches TTT-Modell, indem wir die Kernstruktur und die operativen Prinzipien des klinischen tibialen transversalen Transportapparats replizierten. Das Verfahren wurde aus klinisch validierten Protokollen verfeinert, um Machbarkeit und Konsistenz bei Kleintieren sicherzustellen. Unser Ziel ist es, ein standardisiertes und reproduzierbares TTT-Modell der Ratten zu etablieren und zu validieren, das sich für die Untersuchung von Angiogenese und Mechanotransduktion bei ischämischen Gliedmaßenerkrankungen eignet.
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Alle Tierversuche wurden vom Tierethikkomitee des ersten angeschlossenen Krankenhauses der Guangxi Medizinischen Universität genehmigt (genehmigt Nr. 2025-E0642). Männliche Sprague-Dawley-Ratten (300–350 g) wurden im Tierforschungszentrum der Guangxi Medical University unter standardisierten Bedingungen untergebracht. Die Ratten erhielten regelmäßiges Futter und sauberes Trinkwasser ad libitum und wurden in einem 12-Stunden-Zyklus von künstlichem Licht/Dunkel gehalten. Die Tieranlage wurde bei einer kontrollierten Temperatur von 20–26 °C gehalten, mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40 % bis 70 %. Alle chirurgischen Instrumente wurden vor der Anwendung gründlich sterilisiert. Detaillierte Informationen zu allen in dieser Studie verwendeten Reagenzien und Materialien finden Sie in Tabelle 1.
Die Euthanasie erfolgte durch intraperitoneale Injektion einer Überdosis von Natriumpentobarbital. Der Tod wurde durch das dauerhafte Stillstand von Herzschlag und Atmung, Pupillenerweiterung und das Ausbleiben einer Reaktion auf schädliche Reize bestätigt. Alle Verfahren wurden von geschultem Personal durchgeführt, um Tierbelastung zu minimieren, und das Euthanasieprotokoll wurde im Voraus vom Institutional Animal Care and Use Committee überprüft und genehmigt.
1. Externer Fixator für TTT
2. Chirurgischer Eingriff
3. Postoperative Überwachung
4. Knochenfragmenttransportprotokoll
5. Bewertung
HINWEIS: Verwenden Sie bildgebende Techniken, um sowohl die Position des Knochenfragments als auch die Wiederherstellung des Blutflusses zu bewerten.
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Abbildung 3 veranschaulicht das Verfahren zur Erstellung eines mit TTT behandelten Tiermodells der unteren Extremitätenischämie. In unseren Händen zeigte das Verfahren eine chirurgische Erfolgsquote von etwa 90 %. Die begrenzte Anzahl der Ausfälle war größtenteils auf technische Probleme zurückzuführen, wie etwa das Lockern des äußeren Fixators oder einen Bruch eines intraoperativen Knochenfragments, was eine anschließende Ablenkung unmöglich machte. Das Mode...
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Alle Verfahren mit Anästhesie und Operation wurden mit großer Aufmerksamkeit auf Tiersicherheit und institutionelle Tierpflegerichtlinien durchgeführt. Die Tiefe der Anästhesie wurde vor dem Schnitt mittels Pedalrückzug oder Hornhautreflextests bestätigt und während des gesamten Eingriffs regelmäßig überwacht. Ausreichende thermische Unterstützung (wie ein Heizkissen) wurde bereitgestellt, um Unterkühlung zu verhindern, und eine Augensalbe wurde aufgetragen, um die Hornhäute während läng...
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Die Autoren haben keine konkurrierenden Interessen zu deklarieren.
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Mikro-Transversal-Retraktor | Tianjin Xinzhong Medical Equipment Co., Ltd | A61B17/66 | Knochenfragment-Traktion durchführen |
| Kleiner Orthopädischer Bohrer | Yancheng Ruiao Technology Co. LTD | RA-II | Für die Tibia-Drilling Osteotomie |
| 0,6 mm Edelstahlbohrer | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Für die Tibia-Drilling Osteotomie |
| 0,8 mm Gewindetyp Kirschner-Draht | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Zur Befestigung von Knochenlappen und Retraktoren |
| 1,0 mm Gewindetyp Kirschner-Draht | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Zur Fixierung des Retraktors |
| Pentobarbitalnatrium | Shanghai Pharmaceuticals Holding Co., Ltd | - | Für betäubende Tiere |
| Allbusschlüssel | Changzhou Borche Medical Equipment Co., Ltd | - | Zum Betätigen von Schrauben |
| Buprenorphin | Shanghai Pharmaceuticals Holding Co., Ltd | Für Analgesie-Tiere | |
| MICROFIL | Flow Tech, Inc Co., Ltd | Angiographie der Tiere | |
| Isoflurane | Hebei Yipin Pharmaceutical Co., Ltd. | Zur Einleitung und Aufrechterhaltung der Inhalationsanästhesie | |
| Lidocain-Hydrochlorid (0,5 %) | Hebei Yipin Pharmaceutical Co., Ltd. | Wird zur lokalen Infiltration verwendet, um postoperative Schmerzen zu reduzieren und Gewebereizungen während chirurgischer Eingriffe zu minimieren |
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