מאמר שיטה

הקמת דגם פגם קריטי בגודל הירך מגזרית עכברים מיוצב על ידי פלייט Osteosynthesis

12.2K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/52940

⸱

12 באוקטובר 2016

 ,  ,  ,  ,  , 
1Laboratoire de Bioingénierie et Biomécanique Ostéo-Articulaires (B2OA - UMR CNRS 7052), Université Paris Diderot, 2Ecole Nationale Vétérinaire d’Alfort, Université Paris-Est

במאמר זה

סיכום

למרות שמודלים של עכברים הם כלים יקרי ערך להנדסת רקמות עצם, מודלים של פגמים בעצמות ארוכות הם דלילים. צורך זה הניע את פיתוח הפרוטוקול הנוכחי המשתמש בלוחית נעילה עם ארבעה ברגים וג'יג ייעודי לביצוע וייצוב פגם בגודל קריטי הניתן לשחזור, עצם הירך עם תחלואה נמוכה.

תקציר

השימוש במבני עצם מהונדסים ברקמות הוא אסטרטגיה מושכת להתגבר על חסרונות של השתלות אוטומטיות לטיפול בפגמים מסיביים בעצמות. כאורגניזם מודל, העכבר כבר נמצא בשימוש נרחב במחקר הקשור לעצם. מודלים גדולים של פגמים בעצם הדיאפיזה בעכברים, לעומת זאת, הם דלילים ולעתים קרובות משתמשים בקיבוע עצם הממלא את חלל מח העצם ואינו מספק יציבות מכנית אופטימלית. מטרות המחקר הנוכחי היו לפתח פגם בגודל קריטי, סגמנטלי, בעצם הירך בעכברים עירומים. כריתת עצם הירך בקוטר 3.5 מ"מ (כ-25% מאורך עצם הירך) בוצעה באמצעות ג'יג ייעודי, ויוצבה באמצעות לוחית נעילה קדמית ו-4 ברגי נעילה. לאחר מכן הפגם בעצם נותר ריק או מולא בתחליף עצם (שתל עצם סינגני או פיגום אלמוגים). ריפוי העצם נוטר באופן לא פולשני באמצעות רדיוגרפיה ומיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת in vivo ולאחר מכן הוערך על ידי מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת ex vivo והיסטולוגיה ללא הסרת אבדן לאחר הקרבת בעלי חיים, 10 שבועות לאחר הניתוח. ההתאוששות של כל העכברים הייתה מצוינת, נשיאת משקל מלאה נצפתה תוך יום אחד לאחר ההליך הכירורגי. יתר על כן, קיבוע עצם יציב וקיבוע עקבי של החומרים המושתלים הושגו בכל בעלי החיים שנבדקו במהלך המחקר. כאשר פגמי העצם נותרו ריקים, הושג באופן עקבי אי-איחוד. לעומת זאת, כאשר פגמי העצם מולאו בשתלי עצם סינגניים, תמיד נצפה איחוד עצם. כאשר פגמי העצם מולאו בפיגומי אלמוגים, נצפתה עצם חדשה שנוצרה בממשק בין קצוות כריתת העצם לפיגום, כמו גם במרחק קצר בתוך הפיגום.

המודל הנוכחי מתאר פגם בעצם הירך הניתן לשחזור בגודל קריטי המיוצב על ידי אוסטאוסינתזה של צלחת עם תחלואה נמוכה בעכברים. המודל החדש של פגמים בעצם סגמנטלית נושא עומס יכול להיות שימושי לחקר המנגנונים הבסיסיים בהתחדשות העצם הרלוונטיים ליישומים אורתופדיים.

מבוא

פגמי עצם diaphyseal מסיביים הם אתגר גדול האורתופד. החלפת עצם עם שתל עצם אוטולוגית, נחשבת כיום לטיפול תקן הזהב, היא בהיצע מוגבל והיא קשורה עם תחלואה הקשורה קציר. מסיבות אלה, בונה עצם רקמות מהונדסות שילוב בתאי גזע mesenchymal מח עצם עם פיגומים osteoconductive נחקרו כחלופה autografts בכירורגיה אורטופדית.

נכון להיום, רוב המחקרים בוצעו במודלים של בעלי חיים קליניים רלוונטיים כגון כלבים, חזירים וכבשי 1-3, אבל הערכה ראשונית בין שני המושגים הללו ב orthotopic, ענפי, פגמי עצם קריטי בגודל מודלים קטנים-חיים (כמו עכברים) יכולים להיות כמה יתרונות: (i) הוצאות נמוכות, (ii) מספר גדול של בעלי חיים יכול להיות מופעלת; (Iii) בניגוד במודלים של בעלי חיים גדולים, ההומוגניות של זני העכבר מגביל להבדלים אינדיבידואליים בתוך ספיגת פיגוםnd עצם היווצרות; (Iv) והכי חשוב, זמינות של נוגדנים ספציפיים וחיות במיקוד גן לאפשר ההערכה של התהליך הביולוגי המעורבים בריפוי עצם. ואחרון חביב, שימוש זני immunodeficient של עכברים גם מאפשר לימודים או באמצעות שתלי או תאים ממקור אנושי ללא תגובות חיסוניות לוואים בעכברים.

למרות היתרונות הנ"ל, מודלים פגם עצם מסיבי diaphyseal בעכברים הם דלילים. רוב הדגמים כגון להשתמש קיבוע העצם עם סיכת intramedullary שממלא את חלל מח עצם (ובכך להגביל את היקף החומר להיבדק) וגם מעכבת שחזור משום שלא סיפקה יציבות הסיבוב צירית 2,4-7.

מטרות המחקר הנוכחי (i) מחק מצב קליני עצם איחוד הלא, לתאר מודל פגם לשחזור, קריטי בגודל פלח, ירך בעכברים, אשר הוא התייצב על ידי osteosynth נעילה-צלחת המדויקת לשחזורesis המספק סביבה ביומכנית מאוד יציבה 8-10; (Ii) כדי להמחיש את המודל הנוכחי עם שני תחליפי עצם פוטנציאליים ולתאר היווצרות עצם מנתחת שיכול לשמש.

פרוטוקול

משפט ואתיקה: העכברים השתמשו במחקר הנוכחי טופלו בהתאם להנחיות שפרסם הוועדה האירופית "לטיפול ושימוש בחיות מעבדה" (הדירקטיבה 2010/63 / האיחוד האירופי ואת האירופי אמנת ETS 123). פרוטוקול הניסוי אושר על ידי ועדת האתיקה של הפקולטה לרפואה Lariboisière סן לואי (CEEA LV / 2010/01/04).

1. בעלי חיים

  1. משתמשים בעכברים athymic (10 שבועות). השתמש במספר מינימלי של 6 עכברים עם פגם נשאר ריק כקבוצת ביקורת שלילית.

2. הכנת פיגומים

  1. Syngenic הכנת שתל
    1. השתמש עצם isograft למלא את הפגם לספק לקבוצת ביקורת עם מספר מינימאלי של 6 בעלי חיים.
    2. השג isografts עצם על ידי קצירת נכרת עצם ירך מהעכבר שייך או "ליקויים נשאר ריק או" ליקויים מלאי קבוצות פיגום אלמוגים "(ההוא ימנע את השימוש בבעלי חיים נוספים כדי לאסוף isograft עצם) 11.
    3. שטוף את עצם כריתה עם בופר פוספט (PBS) ולשמור אותו סטרילי באמצעות תחבושות לחות.
  2. אלמוג פיגום כנה
    1. השתמש פיגום עשויים אלמוגים טבעיים: Acropora sp. קוביות שלד אלמוגים, 3 x 3 x 3 מ"מ כממלא עצם פוטנציאלי עם מינימום של 6 בעלי חיים.
    2. סלול ביד כל קוביה אלמוגים לצורת גליל (3.5 גובה; 2 מ"מ קוטר).
    3. לעקר כל פיגום על ידי מעוקר (121 מעלות צלזיוס במשך 20 דקות), לשטוף אותו עם PBS סטרילי, וטבל אותו בינוני תרבות שלמה (α-MEM) למשך 24 שעות לפני ההשתלה בעכברים.

3. נהלים הרדמה שיכוך כאבים

  1. לספק שיכוך כאבים מנע, 15 דקות לפני ההרדמה, על ידי הזרקה תת עורית של עצירות (0.1 מ"ג / משקל גוף חית קילו).
  2. החל משחה בתוך החיהעיניים כדי למנוע יובש כל 30 דקות תוך החיות נמצאות תחת הרדמה.
  3. מניחים את העכברים על כרית חימום כדי למנוע היפותרמיה.
  4. הרדמה שיכוך כאבים במהלך ההליך הכירורגי
    1. להזריק intraperitoneally xylazine המכיל פתרון (8 מ"ג / ק"ג) ו קטמין (100 מ"ג / ק"ג).
    2. לספק חמצן באמצעות זרימה-ידי (50 mL / min).
    3. אשר עומק נאות של הרדמה על ידי הנוכחות של הרפיית שרירים טובה וחוסר תגובת חיה לגירוי מזיק (למשל., קמצוץ בוהן משרד).
    4. להזריק מתחת לעור מנה בודדת של Enrofloxacin (0.05 מ"ג / ק"ג) כטיפול מונע חיידקים.
  5. שיכוך כאבים לאחר ניתוח
    1. לספק שיכוך כאבים לאחר הניתוח על ידי הזרקה תת עורית של עצירות (0.1 מ"ג / ק"ג) כל 12 שעות במשך 3 ימים רצופים.
  6. הרדמה במהלך הליכי אבחון הדמיה
    1. מניחים את העכברים בתוך anesthetizing-box, ולאחר מכן להשרות ולשמור הרדמה באמצעות כ 4% ו -2% isoflurane חמצן, בהתאמה.
    2. אשר עומק נאות של הרדמה על ידי הרפיית שרירי חיה טוב וחוסר התנועה.
  7. תנאי פיצוי
    1. שמור על עכברים על כרית חימום עד להחלמה מלאה
    2. אל תשאירו חיה ללא השגחה עד שהוא שב להכרתו מספיק כדי לשמור שכיבה sternal לאחר הניתוח.
    3. אל תחזרו בעל חיים אשר עבר ניתוח לחברה של בעלי חיים אחרים עד התאושש לחלוטין.
  8. תנאי שלאחר הניתוח
    1. תארח את העכברים בנפרד במהלך 3 הימים הראשונים מארח את העכברים על ידי 4 בכלובים אחרי יום 3.
    2. ספק כרצונך מזון מים ומותאם. אפשר העכברים-דוב משקל, ללא כל הגבלה פעילות לאורך כל התקופה שלאחר הניתוח.

4. הליך כירורגי:עצם הירך המגזרי פגם דגם 11,12

  1. לאחר הרדמה, למקם כל עכבר שכיבה גחון עם הגפיים אחוריים שמאל הרחבה.
  2. שפשף את האיבר לניתוח aseptic באמצעות 10% יוד povidone למשך 5 דקות ולאחר מכן למקם וילון סטרילי תחת האיבר כדי ליצור משטח סטרילי (וילון שקוף סטרילי משמש כדי להיות מסוגל לעקוב אחר תנועת נשימה במהלך ההליך). הטיפול נלקח לשמור על סטריליות של שדה כירורגי במהלך ההליך.
  3. ערוך 15 - חתך בעור אורך 17 מ"מ על היבט anterolateral של עצם הירך, המשתרע מפרק הירך למפרק להחניק.
  4. לחתוך את fascia לאטה, לפצל את vastus lateralis השריר ואת שריר הירך הדו-ראשי לחשוף לכל אורכו של diaphysis הירך. זהירות יש לנקוט כדי לשמר את גיד הנשה caudally ואת הקפסולה במפרק distally (איור 1).
  5. כדי לשפר אקספו diaphysis הירךבטוח, transect השריר שרירי gluteal femoris מן trochanter 3 rd.
  6. בצע לנתיחה עגולה של עצם הירך ב באמצע diaphysis.
  7. החל צלחת מיקרו-נעילה טיטניום 6 גומות (10 מ"מ אורך; 1.5 מ"מ רוחב, משקל: 30 מ"ג) בצד הירך הקדמי.
    הערה: החורים של הצלחת, אשר שקוע conically עם חלק גלילי, להכיל טיטניום עצמית קשה ברגי נעילה (2 מ"מ אורך, 0.47 מ"מ קוטר חיצוני, משקל: 5 מ"ג, עם משטח תחתי של הברגים בראש הליכים כדי לאפשר נעילה בתוך חור הצלחת) המחוברים גבעול, אשר מסובב את כשהמכשיר נעול.
  8. מקדחה החור הפרוקסימלי ביותר של הצלחת באמצעות קצת 0.3 מ"מ מקדחה ואו כוח המנוע ייעודי או כוח המנוע הלא ייעודי המופעל על 2,500 סל"ד בכ 500 mW 12).
  9. הכנס את הבורג הראשון בעזרת מברג ייעודי ואז לנעול אותו (איור 2).
    הערה: מאז יישור של tהוא הצלחת נקבעה על ידי יישום של בורג הראשון זה, חשוב למקם את ההקבלה הצליחה אל הירך כאשר החדרת הבורג.
  10. מקדחת החור הדיסטלי ביותר של הצלחת באופן דומה, הכנס ולנעול את הבורג (איור 3).
  11. הכנס, אבל לעשות שום מנעול, את שני ברגים חיצוניים אחרים.
  12. מניח את החוט של 0.22 המ"מ ג'יגלי רואה מקרוב סביב העצם בכיוון מדים-צדדי ולאחר מכן להכניס אותו בתוך החריצים של לנענע (איור 4).
  13. הכנס את לנענע הייעודי על הגזע של שני הברגים האחרונים ולהחיל אותו מעל הצלחת (איור 5).
  14. בצע ostectomy הירך באמצע diaphyseal 3.5 מ"מ ארוך באמצעות ג'יגלי ראה תחת השקיה (באמצעות סליין איזוטוני סטרילי) כדי למנוע נמק תרמית. האם עוזרו של המנתח לקחת את לנענע. יש המנתח להחיל מתח יציב מתמיד. היזהר שלא לסבך את החוט המסור להשתמש בשני השלישים באמצע החוט. הימנע לשעברתנועת סס על מנת לקבל חתך עצם ישר (איור 6).
  15. לאחר ostectomy, להסיר את ג'יגלי רואה. כדי למנוע נזק של רקמות רכות, לחתוך את קרוב חוט המסור העצם בצד אחד.
  16. הסר את לנענע וכלא שני הברגים האחרונים (איור 7).
  17. השאר את פגם סגמנטלי ריק או בניתוח למלא אותו על ידי הצבת חומרים להיבדק בתוך הפגם.
  18. בשפע לשטוף את שדה הניתוח עם סליין איזוטוני סטרילי.
  19. מניח את שריר lateralis vastus ברפיון מעל הצלחת. סגור את fascia ומטוסים תת עורית באמצעות דפוס תפר מתמשך פשוט 5.0 glycomer 631 תפר; לסגור את העור עם דפוס תפר קטע פשוט באמצעות 4.0 glycomer 631 תפר. לחלופין, אפשר גם לסגור את העור באמצעות דבק עור.

5. בהערכות Vivo של התחדשות העצם

  1. עם עכברים בהרדמה, לבצע רדיוגרפיערכות באופן אורך הוא באמצעות צילומי רנטגן קונבנציונלי (26 ק, 10 שניות; הגדלת 2X; 20 שורות / מ"מ ברזולוציה מרחבית) וטומוגרפיה מיקרו שחושב ברזולוציה גבוהה (μCT).
  2. לקבלת ניתוח μCT, לרכוש תמונות ברזולוציה של 36 מיקרומטר (50 kV ו 478 mA, ב 40 זמן חשיפה msec, באמצעות מסנן אלומיניום 0.5 מ"מ, צעד סיבוב של 0.7 º, וסיבוב טומוגרפית של 180 º). לנתח את התמונות באמצעות תוכנת התושב.

6. הערכות גופיים של התחדשות העצם

  1. עשרה שבועות לאחר הניתוח, להשרות הרדמה באמצעות isoflurane חמצן, ולאחר מכן להקריב את העכברים בזריקה intraperitoneal של מנת יתר של ברביטורטים (1 מ"ל של pentobarbital).
  2. ובלו עצמות הירך, להסיר שכיסה רקמת שריר, ולתקן את דגימות עצם paraformaldehyde 4% (pH 7.4) במשך ארבעה ימים.
  3. הסר את הצלחת וברגים מכל דגימת עצם ניכרת לאחר paraformaldehyde fixation.
  4. Ex Vivo מיקרון ניתוח CT
    1. מניח כל עצם ניכר ומותק צינורות פוליאתילן מלא 75% אלכוהול ולנתח אותו באמצעות לשעבר vivo μCT.
    2. לרכוש תמונות ב 80 kV ו 100 מיקרו-אמפר (זמן החשיפה של 1,000 מילי-שניות, אלומיניום 0.5 מסנן, וגודל פיקסל מצלמה 4 מיקרומטר (2,400 x 4,000 עם גודל voxel של 7 מיקרומטר), ארבע מסגרות הממוצע עבור כל תוספת סיבוב של 0.9 º.
    3. לשחזר תמונות 3-ממדי (גודל voxel ממוצע של 13 מיקרומטר) באמצעות מסוננים-המינג גב הקרנה עם תוכנת התושב.
    4. ניתוח כמותי של היווצרות עצם, להשתמש בתוכנת התושב להשיג את נפח רקמת mineralized (סף אפור נמוך של 45 המדדים בגווני אפור סף אפור העליון של 240 מדדים בגוונים אפורים) באזור נחוש ועקבי של הריבית המתאימה הפגם.
    5. בצע ניתוחים באותו אופן עבור כל עכבר עם אותו regיון של עניין.
    6. השתמש בבדיקת הניתוח חד סטרית (רווח בר סמך - ב 95% והרמה המשמעותית על p <0.05) כדי להשוות את שיעור איחוד עצם ואת נפח רקמת mineralized באזור עניינים בין קבוצות.
  5. ניתוח היסטולוגית
    1. שבץ כל נכרת וקבוע עצם הירך שרף methacrylate מתיל לעבד אותו עבור היסטולוגיה undecalcified.
    2. חותך כל דגימת עצם לאורכו סעיף עבה (200 מיקרומטר) בעזרת מסור יהלום מקורר מים עגול.
    3. טוחן כל מקטע עצם דגימה עד עובי של 100 מיקרומטר, ללטש אותו, ואת להכתים אותו באמצעות כתמי picrofuchsin הכחול Stevenel וואן Gieson.
      הערה: לאחר מכתים, תאים יופיעו בכחול, עצם בוורוד, ועל אלמוגים חומים תחת מיקרוסקופ אור.

תוצאות

הניתוחים הנ"ל נמשך בין 45 60 דקות. Ostectomy ו osteosynthesis היו קלים לבצע בעזרת עוזרו של מנתח אבל ללא שימוש בכל מערכת מגדלת. לא דווח על סיבוכים במהלך הניתוח התרחש. במחקר ראשוני על 18 עכברים 11, צילומי רנטגן לאחר הניתוח ספקו ראיות כי אורך פגם עצם (3.43 ± 0.12 מ"מ) ואת מיקום הצלחת (המרחק בין החלל המשותף וחונקי החלק הדיסטלי של צלחת = 2.65 ± 0.56 מ"מ) היה לשחזור.

שיעור התמותה הקשורים הרדמה עמד על כ -5%.

התאוששות תפקודית של האיבר המופעל הייתה מעולה בכל חי נושאת משקל מלאה נצפה תוך יום לאחר ניתוח (אנימצית איור 1). משקלו של ה- osteosynthesis (צלחת וברגים) המשמשים pמחקר להתרעם היה כ -0.1% ממשקל גוף עכבר. לא דווח על סיבוכים לאחר ניתוח (למשל, זיהום פצע, כשל שתל, גירת השתלת עצם, וכו ') התרחשו. אין פגיעה עצמית או פגיעות שנגרמו על ידי cagemates התרחש.

כאשר פגמי העצם בניתוח המושרים נותרו ריקים, אין היווצרות עצם משמעותית עם שאינו Union עצם עקבי. לעומת זאת, כאשר הפגמים היו מלאים גם של isograft או פיגום אלמוגים, שזה עתה קם עצם משתרעת הפרוקסימלי וקצות עצם דיסטלי נצפתה. בנוסף, היווצרות עצם ואילו מותר מחדש הקמת המשכיות עצם ברוב הפגמים שטופלו isografts (איור 8), היא נצפתה רק בתוך פיגום אלמוגי פגמים מלאים בחומר הזה. למעשה, שום עצם נצפה במרחק גדול מ -1 מ"מימ מהקצים הגרמיים. העדר סחוס בכל היסטולוגית מנתח התוצאות סיפקו עדותהיציבות של osteosynthesis מושגת (איור 9, איור 10).

צילומי רנטגן ו microCT ניתוחי סיפקו הוכחות לכך איחוד העצם לא התרחשה כל חיה של הקבוצה פגם-שמאל-ריקה, 10 שבועות לפרסם ההשתלה. את נפח הרקמה mineralized הוערך על ידי ניתוחים microCT היה 0.8 ± 0.3 מ"מ 3 והיה נציג של העצם החדש שנוצר. בקבוצות פיגום isograft ואלמוגים, איחוד העצם הושג בחיות 4 ו -4 בהתאמה. את נפח הרקמה mineralized הוערך על ידי ניתוחים microCT היה 4.4 ± 0.9 מ"מ 3 ו 8.9 ± 0.7 מ"מ 3. בקבוצות אלה, עם זאת, כי הן isograft ואת פיגום אלמוגי כילת אוצרות טבע, היווצרות עצם חדשה לא יכולה להיות מכובדת באמת מהחומר המושתל הנותרים (isograft או פיגום אלמוגים). הן שיעור איחוד בון ואת נפח רקמת mineralized המתקבל קבוצת isograft ומקבוצת פיגום האלמוגים היו באופן משמעותי (p <0.001) גבוה יותר מזו שמתקבלת מקבוצת הפגם-שמאל-ריקה.

figure-results-1
איור 1:. חשיפה כירורגי עבור יצירה של הפגם המגזרי עצם הירך 15 - 17 מ"מ חתך בעור אורך, המשתרע מפרק הירך למפרק להחניק, נעשה על היבט anterolateral של עצם הירך. את fascia לאטה היה חרות; vastus lateralis השריר ואת שריר הירך הדו-ראשי פוצלו לחשוף לכל אורכו של diaphysis הירך. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-2
איור 2: פלייטמיצוב הפרוקסימלי בורג מיקום. הצלחת יושמה בצד הירך הקדמי. החור הפרוקסימלי ביותר של הצלחת נקדח; את הבורג הראשון הוכנס ו, ואז, נעול. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-3
איור 3:. מיקום בורג דיסטלי החור הדיסטלי ביותר של הצלחת נקדח ואת הבורג הוכנס ונעל. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-4
איור 4: ג'יגלי מסור מיצוב. את שני ברגים חיצוניים אחרים הוכנסו אך לא נעולים ואת החוט של מסורי 0.22 מ"מ ג'יגלי היה קשור באופן הדוק סביב העצם בכיוון מדים-צדדי. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-5
איור 5: לנענע מיצוב לנענע הוכנס על הגזע של שני הברגים האחרונים ויישומים מעל הצלחת ואת החוט של המסור הוכנס אז בחריצים של לנענע.. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

איור 6
איור 6:. Ostectomy Ostectomy בוצעה המסור ג'יגלי בוטל. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-7
איור 7:. ברגי Inner נעילת לנענע הוסר ואת שני הברגים האחרונים נעולים. הליקויים המגזריים היו אז יצאתי לדרכן ריקות או מלא עם החומרים שנבדקו. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-8 t = "איור 8" src = "/ files / ftp_upload / 52,940 / 52940fig8.jpg" />
איור 8: נציג לאחר הניתוח צילומי רנטגן ו sagittal μCT שחזור של עצם הירך של עכברים עצם הירך עם פגם בהתאמה או שמאלה ריק (AE), או מלא שתל עצם syngenic מסיבי (FJ), או מלא פיגומים אלמוגים Acropora מסיבי (KO. ); מיד לאחר הניתוח (A, F, K), 4 שבועות לאחר הניתוח (B, G, L), 6 שבועות לאחר הניתוח (C, H, M), ו -10 שבועות לאחר הניתוח (D, E, I, J, N , O) (צלחת אורך = 10 מ"מ). (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

קבצים / ftp_upload / 52,940 / 52940fig9.jpg "/>
. איור 9: הנציג רנטגן, μCT לשיקום היסטולוגיה של פגם מלא עם אלמוג הפיגום נבדק במחקר הנוכחי כמות גדולה של עצם חדש שנוצר נצפה-בין הקצוות הגרמיים שמסביב פיגום האלמוגים; לעומת זאת, העצם קטן נכח בתוך הפיגום. כתמים: כחול Stevenel ופון Gieson picrofuchsin. בתנאים אלה, עצם, תאי, ואלמוגים מוכתמים אדומים, כחולים, חום, בהתאמה. סרגל קנה מידה = 500 מיקרומטר. ACS = Acropora פיגום אלמוגים; BN = עצם. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280) אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-9
איור 10: repre sentative היסטולוגיה של שמאל פגם ריק (א) ממולאה Massive Syngenic עצם השתל (B), ומלא אלמוג פיגום (C). בשנת הפגם נשאר ריקה, עיגול של גרמי קצוות עם מילוי תעלה מדולרי ו רקמה סיבית בשפע עמוקה לתוך הפגם נצפו. בשנת הפגם מלא שתל עצם syngenic מסיבי, משכיות עצם נצפו בין השתל ואת הקצוות הגרמיים שמסביב; מח עצם נכח לאורך כל החלל המקורי. בשנת הפגם מלא פיגום אלמוגים, עצם שהוקם זה עתה נצפה בין הקצוות הגרמיים שמסביב פיגום האלמוגים, אבל העצם קטן נכח בתוך הפיגום. כתמים: כחול Stevenel ופון Gieson picrofuchsin. בתנאים אלה, עצם, תאי, ואלמוגים מוכתמים אדומים, כחולים, חום, בהתאמה. סרגל קנה מידה = 500 מ"מ. ACS, פיגום אלמוגים; BN, עצם; בע"מ, מח עצם; FT, רקמה סיבית. (הודפס מחדש באישור מרקמות Eng חלק ג, 2013, 19 (4), 271-280)oad / 52,940 / 52940fig10large.jpg "target =" _ blank "> לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

figure-results-10
אנימציה / וידאו איור 1: וידאו נציג של בהילוך של בתר-ניתוחי יום שמאלי. נושאת משקל מלא נצפתה. אנא לחץ כאן כדי לצפות בסרטון זה.

דיון

השתלת חוץ רחמים של חומרי אורתופדיות קשורים מכשיר בעכברים מבוצעת בדרך כלל כדי להעריך את העצם להרכיב יכולות של פיגומים שונים 13,14. הבדלים חשובים אולם קיימים בין מודלים מחוץ לרחם ו orthotopic, כולל גורמי איתות osteogenic יליד ואינטראקציות paracrine עם תאי יוצרי עצם מארח.

המחקר הנוכחי קובע מגזרי גדולה בעכברים לשחזור, פגם ירך קריטי בגודל (3.5 מ"מ, כ 20-25% של אורך עצם הירך). בהתחשב בגודל של פגם כזה ואת היציבות שמספקת osteosynthesis הצלחת כתוצאה, המודל הזה מחק את עצם אטרופית הקליני-נתקל שאינו Union.

פרק הזמן שלאחר הניתוח שנבחר במחקר הנוכחי, עולה בקנה אחד עם עכברי דגמים שאינם איגוד שתוארו לעיל, מראה חוסר של ריפוי נאות לאחר 8 עד 12 שבועות 4,9,15,16.

והחשוב מכל, reproduosteosynthesis cible והיציב, כמו גם היציבות של תחליפי העצם המושתלים התקבל ללא תחלואה משמעותית ותמותה 1,2 עם השימוש בשני צלחת הנעילה לנענע לבצע את ostectomy. תוצאה זו מנוגדת גם התוצאות המדווחות כאשר בין כאדם, קיבוע חיצוני או מסמר intramedullary שמש 4,5,17-24. עבור תופסנים החיצוניים חסרונות פוטנציאליים כוללים: השתנות קשיחות, זיהומים של דרכי סיכות, התרופפות של הסיכות, פוטנציאל פציעות עקב הסיכות ומשקל החומרים (4 עד 20% ממשקל גוף העכבר). עבור מסמר intramedullary חסרונות פוטנציאליים כוללים: מילוי של חלל מדולרי עם הציפורן ונזק iatrogenic של משטחים במפרק.

סגמנטלי בעכברים אחרים, פגמים הירך בגודל קריטי על מנת לייצב את osteosynthesis צלחת תוארו עם פגם עצם נוצר על ידי לצלצול ולא הנעים בין 1.5 ל אורך 2 מ"מ 16,25. בשנת הה 'מציג מודל, השימוש של ג'יג חוט מסור מותר ostectomy 3.5 מ"מ-ארוך ומדויק ללא טראומה לשרירים משמעותיים.

עם זאת, כדי להצליח ביצוע ההליך אחד צריך לקחת על עצמו בחשבון מספר נקודות מפתח: אל תשתמשו עכברים קטנים (עכברי עירום עם או משקל נמוך מ -25 גרם או גיל מתחת לגיל 8 שבועות) אחרת הצלחת צריכה להיות ארוכה מדי. כאשר מתקרבים לעצם הירך, דואגים לשמר הן את גיד הנשה caudally ואת הקפסולה במפרק distally. החל את הצלחת בצד הקדמי של עצם הירך ומאז יישור של הצלחת נקבע על ידי יישום של בורג הראשון זה, לדאוג למצב ההקבלה הצליחה אל הירך בעת הכנסת בורג ראשון זה.

לפני ביצוע ostectomy, לטפל לבצע דיסקציה עגול של עצם הירך ב באמצע diaphysis כדי למנוע טראומה שרירית. בעת ביצוע ostectomy, עוזרו של המנתח חייב להחזיק את המדריך בחוזקה ואת surהגאון חייב להיות זהיר (i) לא להסתבך החוט המסור, (ii) להשתמש בשני השלישים באמצע החוט תוך החלת מתח יציב מתמיד, וכן (iii) כדי למנוע תנועה עודפת להשיג חתך עצם ישר.

ריפוי עצם אפשרי במודל הנוכחי ספק שתל עצם משמש. יתר על כן, מודל זה מאפשר מחקרים נוספים של המנגנונים המעורבים אסטרטגיות החלפת עצם וכשאחד שתלי אדם ממוצא או תאים משמשים פגם היטב סטנדרטי, גדול, ענפי, עצם.

בנוסף, בתור המגמות הנוכחיות הדורשים עידון הקטנת השימוש בבעלי חיים למחקר הקשורות אורתופדיה, מודל זה יכול לשמש בשילוב עם טכניקות ההדמיה vivo כגון פליטת אור. כזה טכניקות פולשני לאפשר ניטור הוא הישרדות תא מושתלת וריפוי רקמות ללא צורך להקריב בעלי חי 26.

המגבלות העיקריות של המודל הנוכחי הם גםתנאי עומס נושא את עוצמת הקול של פגם העצם נוצר כי הם לא לחקות אותם במלואם נתקלו קליני בבני אדם. מגבלות אחרות של המודל הנן (i) את אטימות הרדיו של הצלחת אשר עשוי לדרוש הסרת הצלחת לפני ניתוח vivo לשעבר μCT ועלול לסבך פרשנות לתוצאות הבחינה רדיוגרפי האורכות, (ii) חוסר היכולת לווסת נוקשות צלחת אשר עשוי להיות פרמטר מכנה מפתח עצם היווצרות 27-30.

צריך לזכור גם, כאשר באף אחת העצם isograft או פיגומים אחרים המכילים מרכיב מינרלי (סידן פחמתי במיוחד), כי להטיה מסוימת הם הציגו בתהליך פילוח ניתוח מיקרו-CT, בגלל צפיפות העצם חדשה שתוקם חלקית בחפיפה גם צפיפות צפיפות או פיגום isograft. מסיבה זו נפח העצם להשיג על ידי ניתוח מיקרו-CT בעיקר לשקף את נפח הרקמה mineralized (עצם חדשה שתוקם פלוסעצם תחליף) 11,26,31.

גילויים

החוקרים מצהירים כי אין להם אינטרסים כלכליים מתחרים.

תודות

המחברים מבקשים להודות רנה Bizios עבור ההערות המועילות שלה על כתב היד.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
α-MEM , עיט בינוני מינימלי חיוניSigma-Aldrich, צרפתM4526500 מ"ל 
Acropora sp. קוביות שלד חיצוני של אלמוגים, Biocoral®Biocoral®, Inoteb, צרפתקוביות 3 x 3 x 3 מ"מ, חיטוי (121 & deg; C למשך 20 דקות) עיקור
בופרנורפין, Buprecare®Axience, Pantin, צרפת0.3 מ"ג/מ"ל
קסילזין, Rompun® 2%Bayer HealthCare, פוטו, צרפת20 מ"ג/מ"ל
קטמין, קטמין 500®Virbac, Carros, צרפת50 מ"ג/מ"ל
Isoflurane, Forè ne®Abbott, Arcueil, צרפת
Enrofloxacine, Baytril® 5%Bayer HealthCare, Puteaux, צרפת50 מ"ג/מ"ל
Pentobarbital, Dolethal®Vé toquinol, Lure, צרפת182.2 מ"ג/מ"ל
קופסת הרדמהUgo Basile, Gemonio, איטליה7900/10
וילון סטרילי שקוף מפלסטיק, BusterOpCover 30 x 45 ס"מBuster, Coveto, Montagu, France613867
10% פובידון יוד, Vé té לאכול ולסעוד; פתרוןVé toquinol, Lure, צרפת100 מ"ג/מ"ל
צלחת מיקרו-נעילה טיטניום, MouseFix Plate XLRISystem AG, דאבוס, שוויץ, http://www.risystem.com/RIS.401.1206 חורים, אורך 10 מ"מ ורוחב 1.5 מ"מ, חיטוי (121 & deg; C למשך 20 דקות) עיקור או עיקור קר (תחמוצת אתילן)
מקדח 0.3 מ"מ, מקדח 0.30 מ"מRISystem AG, דאבוס, שוויץ, http://www.risystem.com/RIS.592.200חיטוי (121 & deg; C למשך 20 דקות) עיקור או עיקור קר (תחמוצת אתילן)
כוח מנועRISystem AG, דאבוס, שוויץ, http://www.risystem.com/AccuPenעיקור קר (תחמוצת אתילן)
מברג, HandrillRISystem AG, דאבוס, שוויץ, http://www.risystem.com/RIS.390.130חיטוי (121 & deg; C למשך 20 דקות) עיקור או עיקור קר (תחמוצת אתילן)
ברגי נעילה הקשה עצמית, בורג MouseFix 2 מ"מRISystem AG, דאבוס, שוויץ, http://www.risystem.com/RIS.401.1002 מ"מ אורך, 0.47 מ"מ קוטר חיצוני וקוטר ליבה 0.34 מ"מ, חיטוי (121 & deg; C למשך 20 דקות) עיקור או עיקור קר (תחמוצת אתילן)
ג'יג, מדריך מקדחה ומסור MouseFix XLRISystem AG, דאבוס, שוויץ, http://www.risystem.com/RIS.301.1033.5 מ"מ בין החריצים, חיטוי (121 ו-deg; C למשך 20 דקות) עיקור או עיקור קר (תחמוצת אתילן)
מסורי ג'ילי 0.22 מ"מ (מסורים 0.22 מ"מ)RISystem AG, דאבוס, שוויץ
5.0 גליקומר 631, BiosynCovidien, Vé toquinol, Lure, צרפתמחט חתוכה
4.0 גליקומר 631, BiosynCovidien, Vé toquinol, Lure, צרפתרנטגן של מחט חתוכה
, MX20Faxitron X-ray Corp, Edimex, Le Plessis Grammorie
in vivo מיקרו-טומוגרפיה ממוחשבת ברזולוציה גבוהה, Skyscan 1176Skyscan, Aartselaar, Belgium
Ex vivo טומוגרפיה מיקרו-ממוחשבת ברזולוציה גבוהה, Skyscan 1172Skyscan, Aartselaar, בלגיה
תוכנה תושבת: Nrecon (v1.6.9) / Ctan (v.1.14.4)Skyscan, Aartselaar, בלגיה
צילום

מקורות

  1. Auer, J. A., et al. Refining animal models in fracture research: seeking consensus in optimising both animal welfare and scientific validity for appropriate biomedical use. BMC Musculoskelet Disord. 8 (72), (2007).
  2. Histing, T., et al. Small animal bone healing models: standards, tips, and pitfalls results of a consensus meeting. Bone. 49 (4), 591-599 (2011).
  3. Horner, E. A., et al. Long bone defect models for tissue engineering applications: criteria for choice. Tissue Eng. Part B Rev. 16 (2), 263-271 (2010).
  4. Srouji, S., et al. A model for tissue engineering applications: femoral critical size defect in immunodeficient mice. Tissue Eng. Part C Methods. 17 (5), 597-606 (2011).
  5. Thompson, Z., Miclau, T., Hu, D., Helms, J. A. A model for intramembranous ossification during fracture healing. J Orthop Res. 20 (5), 1091-1098 (2002).
  6. Harris, J. S., Bemenderfer, T. B., Wessel, A. R., Kacena, M. A. A review of mouse critical size defect models in weight bearing bones. Bone. 55 (1), 241-247 (2013).
  7. Garcia, P., et al. The LockingMouseNail--a new implant for standardized stable osteosynthesis in mice. J. Surg. Res. 169 (2), 220-226 (2011).
  8. Garcia, P., Histing, T., Holstein, J. H., Pohlemann, T., Menger, M. D. Femoral non-union models in the mouse. Injury. 41 (10), 1093-1094 (2010).
  9. Garcia, P., et al. Development of a reliable non-union model in mice. J. Surg. Res. 147 (1), 84-91 (2008).
  10. Viateau, V., Logeart-Avramoglou, D., Guillemin, G., Petite, H. Animal Models for bone tisue enginering purposes. Sourcebook of models for biomedical research. Conn, P. M. , Humana Press. 725-738 (2008).
  11. Manassero, M., et al. A novel murine femoral segmental critical-sized defect model stabilized by plate osteosynthesis for bone tissue engineering purposes. Tissue Eng. Part C Methods. 19 (4), 271-280 (2013).
  12. Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40 Suppl 4, S103-S109 (2009).
  13. Becquart, P., et al. Ischemia is the prime but not the only cause of human multipotent stromal cell death in tissue-engineered constructs in vivo. Tissue Eng. Part A. 18 (19-20), 2084-2094 (2012).
  14. Deschepper, M., et al. Proangiogenic and prosurvival functions of glucose in human mesenchymal stem cells upon transplantation. Stem Cells. 31 (3), 526-535 (2013).
  15. Oetgen, M. E., Merrell, G. A., Troiano, N. W., Horowitz, M. C., Kacena, M. A. Development of a femoral non-union model in the mouse. Injury. 39 (10), 1119-1126 (2008).
  16. Liu, K., et al. A murine femoral segmental defect model for bone tissue engineering using a novel rigid internal fixation system. J Surg Res. 183 (2), 493-502 (2013).
  17. Zwingenberger, S., et al. Establishment of a femoral critical-size bone defect model in immunodeficient mice. J Surg Res. 181 (1), e7-e14 (2013).
  18. Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. J. Orthop Res. 21 (4), 685-690 (2003).
  19. Claes, L., et al. Hyperhomocysteinemia is associated with impaired fracture healing in mice. Calcif. Tissue Int. 85 (1), 17-21 (2009).
  20. Drosse, I., et al. Validation of a femoral critical size defect model for orthotopic evaluation of bone healing: a biomechanical, veterinary and trauma surgical perspective. Tissue Eng. Part C Methods. 14 (1), 79-88 (2008).
  21. Holstein, J. H., et al. Advances in the establishment of defined mouse models for the study of fracture healing and bone regeneration. J. Orthop. Trauma. 23 (5 Suppl), S31-S38 (2009).
  22. Johnson, K. D., August, A., Sciadini, M. F., Smith, C. Evaluation of ground cortical autograft as a bone graft material in a new canine bilateral segmental long bone defect model. J. Orthop. Trauma. 10 (1), 28-36 (1996).
  23. Meinig, R. P., Buesing, C. M., Helm, J., Gogolewski, S. Regeneration of diaphyseal bone defects using resorbable poly(L/DL-lactide) and poly(D-lactide) membranes in the Yucatan pig model. J. Orthop. Trauma. 11 (8), 551-558 (1997).
  24. Wu, J. J., Shyr, H. S., Chao, E. Y., Kelly, P. J. Comparison of osteotomy healing under external fixation devices with different stiffness characteristics. J. Bone Joint Surg. Am. 66 (8), 1258-1264 (1984).
  25. Xing, J., et al. Establishment of a bilateral femoral large segmental bone defect mouse model potentially applicable to basic research in bone tissue engineering. J. Surg. Res. 192 (2), 454-463 (2014).
  26. Manassero, M., et al. Comparison of Survival and Osteogenic Ability of Human Mesenchymal Stem Cells in Orthotopic and Ectopic Sites in Mice. Tissue Eng. Part A. 22 (5-6), 534-544 (2016).
  27. Bos, R. R., et al. Degradation of and tissue reaction to biodegradable poly(L-lactide) for use as internal fixation of fractures: a study in rats. Biomaterials. 12 (1), 32-36 (1991).
  28. Oest, M. E., Dupont, K. M., Kong, H. J., Mooney, D. J., Guldberg, R. E. Quantitative assessment of scaffold and growth factor-mediated repair of critically sized bone defects. J.Orthop. Res. 25 (7), 941-950 (2007).
  29. Pihlajamaki, H., Bostman, O., Tynninen, O., Laitinen, O. Long-term tissue response to bioabsorbable poly-L-lactide and metallic screws: an experimental study. Bone. 39 (4), 932-937 (2006).
  30. Rai, B., et al. Combination of platelet-rich plasma with polycaprolactone-tricalcium phosphate scaffolds for segmental bone defect repair. J. Biomed. Mater Res. A. 81 (4), 888-899 (2007).
  31. Komlev, V. S., et al. Kinetics of in vivo bone deposition by bone marrow stromal cells into porous calcium phosphate scaffolds: an X-ray computed microtomography study. Tissue Eng. 12 (12), 3449-3458 (2006).

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

computed tomography
הקמת דגם פגם קריטי בגודל הירך מגזרית עכברים מיוצב על ידי פלייט Osteosynthesis
צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.