L'axolotl (Ambystoma mexicanum) è un modello importante per la rigenerazione degli organi, tra cui la coda, il midollo spinale, il cervello, il cuore, le branchie e gli arti 1,2,3,4,5. Studi dettagliati sulla rigenerazione degli arti axolotl hanno scoperto meccanismi di dedifferenziazione cellulare e la formazione di un pool di cellule staminali, blastema, nel sito di amputazione. A causa della capacità delle cellule del blastema di ricostruire tutte le parti mancanti degli arti, incluso uno scheletro modellato 6,7, l'axolotl sembra essere un organismo modello attraente per gli studi di guarigione ossea. Recentemente, diversi studi si sono concentrati maggiormente sulla biologia ossea negli axolotl, descrivendo la morfologia scheletrica, la composizione cellulare e le dinamiche di ossificazione.
Nei mammiferi è stato riscontrato che il processo di guarigione ossea nelle ossa lunghe avviene attraverso l'ossificazione endocondrale e consiste in diverse fasi: ematoma, tessuto di granulazione e formazione di callo molle, ossificazione del callo in callo duro e osso intrecciato e rimodellamento osseo8. Uno studio recente ha dimostrato che stadi simili possono essere osservati nella guarigione ossea dell'axolotl9.
Fino ad ora, le fratture dell'axolotl sono state studiate in un sistema non stabilizzato, in cui l'osso viene semplicemente tagliato con le forbici per iridectomia. Le grandi fratture sono state create nello zeugopodi, dove l'osteotomia viene eseguita su una delle ossa, mentre l'altra funge da supporto10,11. Al contrario, le fratture sono studiate di routine nei mammiferi, compresi ratti e topi, utilizzando sistemi di fissazione affidabili, come il perno intramidollare e le placche di allineamento osseo, per controllare le dimensioni della frattura e garantire l'allineamento osseo.
Pertanto, il metodo mira a garantire una fissazione stabilizzata e uniforme del femore axolotl prima dell'osteotomia. Al fine di rendere gli studi sull'axolotl più comparabili ai mammiferi, inclusi topi e esseri umani, sono stati presi in considerazione il pin12 per via endomidollare, il fissatore esterno della piastra13,14 e la fissazione interna della piastra di allineamento osseo 15,16,17. Quest'ultimo ha dimostrato di garantire una corretta fissazione dell'osso e di creare uno spazio di una certa dimensione utilizzando uno o due tagli con una sega Gigly di un diametro specifico. Poiché gli axolotl rappresentano le larve acquatiche di Ambystoma mexicanum, il fissatore esterno potrebbe aver causato complicanze post-chirurgiche a causa della ferita aperta e del contatto con l'acqua. Poiché gli axolotl non sviluppano centri di ossificazione secondari anche fino a molto tardi nel loro sviluppo (20 anni,18 anni), e quindi il chiodo endomidollare standard utilizzato nei topi potrebbe non essere impedito di perforare le epifisi, è stata presa la decisione di applicare un metodo di fissazione della placca interna agli axolotl di grandi dimensioni. Negli axolotl di grandi dimensioni, le dimensioni del femore e il grado di ossificazione assomigliano a quelli di un topo adulto, consentendo così l'osteotomia diafisaria media con fissazione della placca in titanio1.
La dimensione della fessura di frattura determina in gran parte la dinamica di guarigione e l'esito. Ad esempio, in un topo, le fratture stabilizzate di 0,25 mm guariscono principalmente attraverso l'ossificazione intramembranosa a causa delle loro piccole dimensioni e della rigida stabilizzazione; una frattura di 0,7 mm guarisce per ossificazione endocondrale, con formazione di un callo cartilagineo attorno alla frattura; I difetti di grandi dimensioni, come i difetti di dimensioni critiche di 3,5 mm, non guariscono completamente e quindi vengono utilizzati per modellare la mancata unione delle fratture ossee16. In questo studio, è stato stabilito il protocollo di fissazione della placca del femore axolotl prima dell'osteotomia utilizzando l'esempio di una fessura di frattura di 0,7 mm con l'obiettivo finale di confrontare la guarigione dell'osso axolotl con quella del topo9.
Dopo l'osteotomia, le fratture hanno subito il processo di ossificazione endocondrale, anche se più lento rispetto ai topi, probabilmente a causa dello stile di vita acquatico degli axolotl e dei tassi di divisione cellulare più lenti. Nel metodo qui presentato, viene mostrata l'osteotomia con gap di 0,7 mm con fissazione a placca rigida; Tuttavia, sono potenzialmente possibili altre dimensioni di fessure e fissatori semiflessibili, nonché piastre di materiali diversi. Nel complesso, il metodo qui presentato può essere utilizzato per la fissazione ossea standardizzata e sarà utile per gli studi che confrontano la rigenerazione degli arti axolotl con la guarigione ossea o per studiare la guarigione ossea negli axolotl in diverse condizioni per garantire una fissazione standardizzata della frattura.