Name: Stabilisierung einer Femurosteotomie mit einer Plattenfixation bei Ambystoma mexicanum (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T14:20:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Lernen Sie eine Femurosteotomie mit Plattenfixation bei Ambystoma mexicanum. Diese Methode ermöglicht reproduzierbare Frakturheilungsstudien in Axolotlen und liefert Erkenntnisse für regenerative Medizin.

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<meta charset="utf8"></head><body>Verwendung der Plattenfixierung zur Untersuchung der Knochenheilung und Regeneration der Gliedmaßen bei Axolotln

<ol><li>Amamoto, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adult+axolotls+can+regenerate+original+neuronal+diversity+in+response+to+brain+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Adult axolotls can regenerate original neuronal diversity in response to brain injury.</a> Elife. 5, 13998(2016).</li>
<li>Butler, E. G., Ward, M. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reconstitution+of+the+spinal+cord+following+ablation+in+urodele+larvae%5BTitle%5D)+AND+%22J+Exp+Zool%22%5BJournal%5D)">Reconstitution of the spinal cord following ablation in urodele larvae.</a> J Exp Zool. 160 (1), 47-65 (1965).</li>
<li>Echeverri, K., Tanaka, E. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ectoderm+to+mesoderm+lineage+switching+during+axolotl+tail+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Ectoderm to mesoderm lineage switching during axolotl tail regeneration.</a> Science. 298 (5600), 1993-1996 (2002).</li>
<li>Vargas-Gonzalez, A., Prado-Zayago, E., Leon-Olea, M., Guarner-Lans, V., Cano-Martinez, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Myocardial+regeneration+in+Ambystoma+mexicanum+after+surgical+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Arch+Cardiol+Mex%22%5BJournal%5D)">Myocardial regeneration in Ambystoma mexicanum after surgical injury.</a> Arch Cardiol Mex. 75 (3), S321-S329 (2005).</li>
<li>Vieira, W. A., Wells, K. M., McCusker, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Advancements+to+the+axolotl+model+for+regeneration+and+aging%5BTitle%5D)+AND+%22Gerontology%22%5BJournal%5D)">Advancements to the axolotl model for regeneration and aging.</a> Gerontology. 66 (3), 212-222 (2020).</li>
<li>Song, F., Li, B., Stocum, D. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Amphibians+as+research+models+for+regenerative+medicine%5BTitle%5D)+AND+%22Organogenesis%22%5BJournal%5D)">Amphibians as research models for regenerative medicine.</a> Organogenesis. 6 (3), 141-150 (2010).</li>
<li>McCusker, C., Bryant, S. V., Gardiner, D. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+axolotl+limb+blastema%3A+Cellular+and+molecular+mechanisms+driving+blastema+formation+and+limb+regeneration+in+tetrapods%5BTitle%5D)+AND+%22Regeneration+%28Oxf%29%22%5BJournal%5D)">The axolotl limb blastema: Cellular and molecular mechanisms driving blastema formation and limb regeneration in tetrapods.</a> Regeneration (Oxf). 2 (2), 54-71 (2015).</li>
<li>Einhorn, T. A., Gerstenfeld, L. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fracture+healing%3A+Mechanisms+and+interventions%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Rheumatol%22%5BJournal%5D)">Fracture healing: Mechanisms and interventions).</a> Nat Rev Rheumatol. 11 (1), 45-54 (2015).</li>
<li>Polikarpova, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+specialist+in+regeneration-the+Axolotl-a+suitable+model+to+study+bone+healing%5BTitle%5D)+AND+%22NPJ+Regen+Med%22%5BJournal%5D)">The specialist in regeneration-the Axolotl-a suitable model to study bone healing.</a> NPJ Regen Med. 7 (1), 35(2022).</li>
<li>Chen, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+axolotl+fibula+as+a+model+for+the+induction+of+regeneration+across+large+segment+defects+in+long+bones+of+the+extremities%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+One%22%5BJournal%5D)">The axolotl fibula as a model for the induction of regeneration across large segment defects in long bones of the extremities.</a> PLoS One. 10 (6), e0130819(2015).</li>
<li>Cosden-Decker, R. S., Bickett, M. M., Lattermann, C., MacLeod, J. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Structural+and+functional+analysis+of+intra-articular+interzone+tissue+in+axolotl+salamanders%5BTitle%5D)+AND+%22Osteoarthritis+Cartilage%22%5BJournal%5D)">Structural and functional analysis of intra-articular interzone tissue in axolotl salamanders.</a> Osteoarthritis Cartilage. 20 (11), 1347-1356 (2012).</li>
<li>Williams, J. N., Li, Y., Valiya Kambrath, A., Sankar, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+generation+of+closed+femoral+fractures+in+mice%3A+A+model+to+study+bone+healing%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">The generation of closed femoral fractures in mice: A model to study bone healing.</a> J Vis Exp. (138), e58122(2018).</li>
<li>Cheung, K. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+externally+fixed+femoral+fracture+model+for+mice%5BTitle%5D)+AND+%22J+Orthop+Res%22%5BJournal%5D)">An externally fixed femoral fracture model for mice.</a> J Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).</li>
<li>Jiang, S., Knapstein, P., Donat, A., Tsitsilonis, S., Keller, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+optimized+protocol+for+a+standardized%2C+femoral+osteotomy+model+to+study+fracture+healing+in+mice%5BTitle%5D)+AND+%22STAR+Protoc%22%5BJournal%5D)">An optimized protocol for a standardized, femoral osteotomy model to study fracture healing in mice.</a> STAR Protoc. 2 (3), 100798(2021).</li>
<li>Matthys, R., Perren, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Internal+fixator+for+use+in+the+mouse%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">Internal fixator for use in the mouse.</a> Injury. 40, Suppl 4 S103-S109 (2009).</li>
<li>Manassero, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Establishment+of+a+segmental+femoral+critical-size+defect+model+in+mice+stabilized+by+plate+osteosynthesis%5BTitle%5D)+AND+%22J+Vis+Exp%22%5BJournal%5D)">Establishment of a segmental femoral critical-size defect model in mice stabilized by plate osteosynthesis.</a> J Vis Exp. (116), e52940(2016).</li>
<li>Gunderson, Z. J., Campbell, Z. R., McKinley, T. O., Natoli, R. M., Kacena, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comprehensive+review+of+mouse+diaphyseal+femur+fracture+models%5BTitle%5D)+AND+%22Injury%22%5BJournal%5D)">A comprehensive review of mouse diaphyseal femur fracture models.</a> Injury. 51 (7), 1439-1447 (2020).</li>
<li>Riquelme-Guzman, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postembryonic+development+and+aging+of+the+appendicular+skeleton+in+Ambystoma+mexicanum%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Postembryonic development and aging of the appendicular skeleton in Ambystoma mexicanum.</a> Dev Dyn. 251 (6), 1015-1034 (2022).</li>
<li>Gentz, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Medicine+and+surgery+of+amphibians%5BTitle%5D)+AND+%22ILAR+J%22%5BJournal%5D)">Medicine and surgery of amphibians.</a> ILAR J. 48 (3), 255-259 (2007).</li>
<li>Lang, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collagen+I-based+scaffolds+negatively+impact+fracture+healing+in+a+mouse-osteotomy-model+although+used+routinely+in+research+and+clinical+application%5BTitle%5D)+AND+%22Acta+Biomater%22%5BJournal%5D)">Collagen I-based scaffolds negatively impact fracture healing in a mouse-osteotomy-model although used routinely in research and clinical application.</a> Acta Biomater. 86, 171-184 (2019).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>0,66 mm Gigly Seilsäge&nbsp;</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.120</td><td></td></tr><tr><td>7.0 Optilen-Naht&nbsp;</td><td>Braun</td><td>C3090538</td><td></td></tr><tr><td>Benzocain&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E1501</td> vor <td>der Verwendung auf 0,03 %&nbsp; verdünnen auf 0,03 %&nbsp; vor der Verwendung</td></tr><tr><td>Butorphanol (Butomidor 10 mg/ml)</td><td>Richter Pharma AG-verdünnen</td><td></td> <td>auf 0,5 mg/L&nbsp; vor der Verwendung</td></tr><tr><td>Bohrer 0,30 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.200</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 Pinzette - Standard/Inox</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-20</td><td></td></tr><tr><td>Handbohrmaschine</td><td>RISystem</td><td>RIS.390.130</td><td>besser mindestens 3 Stück</td></tr><tr><td>Micro CT Datenanalysator</td><td>Bruker, Billerica, MA, USA</td><td>SkyScan NRecon Software</td><td></td></tr><tr><td>Micro CT Probenscanner</td><td>Bruker, Billerica, MA, USA</td><td>SkyScan 1172&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Moria MC31b Irispinzette - glatt, gebogen, 10 cm</td><td>Fine Science Tools</td><td>11373-12FST</td><td>2 Stück</td></tr><tr><td>MouseFix Bohrer-& Sägeführung 1,75 mm, starr</td><td>RISystem</td><td>RIS.301.102</td><td></td></tr><tr><td>MouseFix Platte 4 Loch, starr</td><td>RISystem</td><td>RIS.401.110</td><td></td></tr><tr><td>MouseFix Schraube, L = 2,00 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.401.100</td><td>benötigt 4 pro Knochen</td></tr><tr><td>Narrow Pattern Pinzette</td><td>VWR</td><td>FSCI11002-12</td><td></td></tr><tr><td>Penicillin/Streptomycin</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Ringzange</td><td>Fine Science Tools</td><td>11103-09</td><td></td></tr><tr><td>Skalpell #15</td><td>B Braun, Thermo Fischer Scientific</td><td>5518032</td><td></td></tr><tr><td>Vierkant-Ringschlüssel 0,50 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.111</td><td></td></tr><tr><td>Steriles Knochenwachs, 2,5 g</td><td>Ethicon, Johnson & Johnson</td><td>W810</td><td></td></tr><tr><td>Feinschere für Studenten - Gerade/11,5 cm</td><td>Feinwerkzeuge</td><td>91460-11</td><td></td></tr></tbody></table>

stabilisierung einer femurosteotomie mit einer plattenfixation bei ambystoma mexicanum

Stabilizing a Femur Osteotomy with a Plate Fixation in Ambystoma mexicanum

Der hier beschriebene chirurgische Eingriff (Abbildung 1) dauert zwischen 20 min und 30 min und erfordert einen Chirurgen und eine Assistentin. Optional können Sie ein binokulares Dissektionsmikroskop oder ein Lupensystem verwenden.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig01.jpg"> Abbildung 1: Schematische Darstellung des chirurgischen Eingriffs und des Versuchsaufbaus. (A) Der Femur wird durch Hautdissektion und Abziehen von Muskeln aus dem Operationsfeld freigelegt. (B) Eine Titanplatte ist mit dem Oberschenkelknochen ausgerichtet. (C) 1erstes inneres Loch wird mit einem manuellen Bohrer erstellt. (D) In das 1. Loch wird eine Schraube eingesetzt. (E) Die Säge- und Bohrführung wird eingesetzt und am Griff der 1. Schraube befestigt. (F) Die restlichen Schrauben werden in der angegebenen Reihenfolge angebracht. (G) Die Säge und die Bohrschablone werden vorsichtig entfernt und die Griffe der Schrauben werden beim Drehen des Schraubendrehers abgebrochen, da der Knochen im Vergleich zum Schraubenhals steifer ist. (H) Sicherheitsfolie und Gigly-Säge werden unter den Knochen gelegt. (I) Die Osteotomie wird unter ständiger Spülung der Schneidstelle durchgeführt. (J) Die Schraubenköpfe werden mit sterilem Knochenbienenwachs bedeckt, bevor die Muskeln ersetzt und die Haut durch Stiche verschlossen werden. (D,E,F): Die Zahlen geben die Reihenfolge an, in der Löcher gebohrt und Schrauben platziert werden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Besonderes Augenmerk muss auf die Platten-Knochen-Ausrichtung und die Plattenbefestigungsschritte gelegt werden (Abbildung 2). Die Varianz des Alters der Axolotl führt zu leichten Unterschieden in der Oberschenkelgröße, der Form und dem Ossifikationsgrad. Daher war es in einigen Fällen schwierig, eine gute Plattenposition zu finden, um genügend Platz für die Schraubbefestigung zu gewährleisten. Insgesamt wurde bei 23,5 % der Tiere ein Fixationsversagen beobachtet, das auf schmalere oder weniger verknöcherte Knochen bei jüngeren Tieren zurückzuführen sein könnte (Abbildung 3). Das Versagen der Fixation führte zu einer Fehlstellung des osteotomisierten Knochens. Dies war erkennbar am Vorhandensein von gelösten Schrauben, einer Verschiebung der Knochenfragmente mit einer Fehlstellung von der Knochenachse von &gt;20° oder einer ausgeprägten lateralen Verschiebung. Während die ersten bei der Entnahme der Proben beobachtet werden konnten, sind die anderen möglicherweise erst nach der MikroCT-Analyse offensichtlich. Während sich das Granulationsgewebe bei richtig ausgerichteten Gliedmaßen 3 Wochen nach der Operation in der Frakturlücke befand, schien es bei den falsch ausgerichteten Proben viel größer zu sein, möglicherweise in dem Versuch, den Knochen zu stabilisieren.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig02.jpg"> Abbildung 2: Überblick über den chirurgischen Eingriff und das resultierende Tier mit Osteotomie der linken Hintergliedmaße. (A) Die Hauptschritte der Operation werden dargestellt: Femurfreilegung, korrekte Ausrichtung der Titanplatte, Verwendung einer Sägeschablone zum Erstellen von Löchern im Knochen mit einem manuellen Bohrer und Einsetzen der Schrauben, Verwendung von Schutzfolie und Sägeführung (gelber Pfeil) für die Osteotomie, 0,7 mm Femurfraktur (weißer Pfeil), wobei die Schraubenköpfe mit sterilem Knochenbienenwachs bedeckt sind (violetter Pfeil) und das Endergebnis mit geschlossener Extremität. (B) Tier nach der Operation. Der Pfeil zeigt die linke hintere Extremität, an der die Osteotomie durchgeführt wurde. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig02large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Die Verwendung von sterilem Knochenbienenwachs vor dem Nähen der Haut (Abbildung 2) reduzierte die postoperative Wiederöffnung der Haut über der Fixierplatte. Die Gliedmaße blieb funktionsfähig und konnte kurz nach Entfernung der Narkose zum Stehen und Gehen verwendet werden.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig03.jpg"> Abbildung 3: Repräsentative Ergebnisse der Axolotl-Platten-fixierten Osteotomie. (A) MicroCT-Scans von intakten und frakturierten Femuren. Beachten Sie eine Lücke im Knochen 3 Wochen nach der Fraktur. 23,5 % der Gliedmaßen wiesen eine fehlgeschlagene Fixierung auf, was zu einer Knochenfehlstellung führte. In den fixierten Proben bildet sich 6-9 Monate nach der Fraktur harter Kallus. (B) Safranin O/Hellgrün-Färbung von intakten und frakturierten Femuren. Man beachte eine Lücke mit Granulationsgewebe im Knochen 3 Wochen nach der Fraktur. 6 Monate nach der Fraktur besteht der harte Kallus aus verwobenem Knochen und Knorpel. Maßstabsleisten: 1 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig03large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Die MikroCT und die histologische Analyse (Safranin O/Hellgrün-Färbung) ermöglichten die Visualisierung der Position der Knochenfragmente und der Größe des Frakturspalts sowie des Knochenheilungszustands. Die MicroCT-Daten wurden mit einer nominalen Auflösung von 10,05 μm in einem kommerziell erhältlichen Probenscanner erfasst und mit kompatibler Software (siehe Materialtabelle) analysiert, wie in Polikarpova et al.9 beschrieben. Im Gegensatz zu Säugetieren, bei denen eine Fraktur gleicher Größe (0,7 mm) 3-5 Wochen nach der Operation mit knorpeligem und knöchernem Kallus verschlossen wird, wurde beim Axolotl 3 Wochen nach der Operation kein Kallus beobachtet. Typischerweise war ein knorpeliger Kallus 3 Monate nach der Operation sichtbar9 und ein verknöcherter knöcherner Kallus - 6 Monate nach der Operation (Abbildung 3).

Stabilisierung einer Femurosteotomie mit einer Plattenfixation bei Ambystoma mexicanum

The axolotl (Ambystoma mexicanum) is a promising model organism for regenerative medicine due to its remarkable ability to regenerate lost or damaged ...

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Forschung

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Biologie

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Lernen Sie eine Femurosteotomie mit Plattenfixation bei Ambystoma mexicanum. Diese Methode ermöglicht reproduzierbare Frakturheilungsstudien in Axolotlen und liefert Erkenntnisse für regenerative Medizin.

Stabilisierung einer Femurosteotomie mit einer Plattenfixation bei Ambystoma mexicanum

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