Name: Stabilizzazione di unosteotomia del femore con una fissazione della placca nellAmbystoma mexicanum (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T14:20:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: Impara l'osteotomia femorale con fissazione della placca nell'Ambystoma mexicanum per studiare la rigenerazione ossea e i meccanismi di guarigione. Questo metodo consente analisi comparative con altri vertebrati.

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<meta charset="utf8"></head><body>Utilizzo della fissazione della placca per studiare la guarigione ossea e la rigenerazione degli arti negli axolotl

<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>Sega a filo Gigly da 0,66 mm&nbsp;</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.120</td><td></td></tr><tr><td>7.0 Sutura Optilene&nbsp;</td><td>Braun</td><td>C3090538</td><td></td></tr><tr><td>Benzocaina&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E1501</td><td>diluire allo 0,03% prima dell'uso</td></tr><tr><td>Butorfanolo (Butomidor 10 mg/mL)</td><td>Richter Pharma AGdiluire</td><td></td> <td>a 0,5 mg/L prima dell'uso</td></tr><tr><td>Punta da trapano 0,30 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.200</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 Pinza - Standard/Inox</td><td>Fine Science Tools</td><td>11251-20</td><td></td></tr><tr><td>Trapano a mano</td><td>RISystem</td><td>RIS.390.130</td><td>meglio avere almeno 3 pezzi</td></tr><tr><td>Analizzatore di dati Micro CT</td><td>Bruker, Billerica, MA, USA</td><td>SkyScan NRecon software</td><td></td></tr><tr><td>Scanner di campioni Micro CT</td><td>Bruker, Billerica, MA, USA</td><td>SkyScan 1172&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>Pinza per iride Moria MC31b - liscia, curva, 10 cm</td><td>Fine Science Tools</td><td>11373-12FST</td><td>2 pezzi</td></tr><tr><td>MouseFix Drill-& Guida per sega 1,75 mm, rigida</td><td>RISystem</td><td>RIS.301.102</td><td></td></tr><tr><td>Piastra MouseFix a 4 fori,</td><td>rigida RISystem</td><td>RIS.401.110</td><td></td></tr><tr><td>Vite MouseFix, L = 2,00 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.401.100</td><td>necessita di 4 per osso</td></tr><tr><td>Narrow Pattern Forceps</td><td>VWR</td><td>FSCI11002-12</td><td></td></tr><tr><td>penicillina/streptomicina</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>Ring forcipe</td><td>Fine Science Tools</td><td>11103-09</td><td></td></tr><tr><td>bisturi #15</td><td>B Braun, Thermo Fischer Scientific</td><td>5518032</td><td></td></tr><tr><td>Chiave a tubo quadrata 0,50 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.111</td><td></td></tr><tr><td>Cera ossea sterile, 2,5 g</td><td>Ethicon, Johnson & Johnson</td><td>W810</td><td></td></tr><tr><td>Forbici Fini Studenti - Dritte/11,5 cm</td><td>Strumenti per Scienze Fini</td><td>91460-11</td><td></td></tr></tbody></table>

stabilizzazione di un'osteotomia del femore con una fissazione della placca nell'ambystoma mexicanum

Stabilizing a Femur Osteotomy with a Plate Fixation in Ambystoma mexicanum

La procedura chirurgica qui descritta (Figura 1) dura tra i 20 e i 30 minuti e richiede un chirurgo e un assistente. Opzionalmente, utilizzare un microscopio binoculare per dissezione o un sistema di lenti d'ingrandimento.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig01.jpg"> Figura 1: Schemi della procedura chirurgica e configurazione sperimentale. (A) Il femore viene esposto mediante dissezione cutanea e allontanamento dei muscoli dal campo operatorio. (B) Una placca in titanio è allineata con il femore. (C) Il 1° foro interno viene creato utilizzando un trapano manuale. (D) Una vite viene inserita nel 1° foro. (E) La sega e la guida del trapano sono inserite e fissate all'impugnatura della1a vite. (F) Il resto delle viti è fissato nell'ordine indicato. (G) La sega e la guida del trapano vengono rimosse con cura e le impugnature delle viti vengono rotte durante la rotazione del cacciavite a causa della maggiore rigidità dell'osso rispetto al collo della vite. (H) La pellicola di sicurezza e la sega Gigly sono posizionate sotto l'osso. (I) L'osteotomia viene eseguita sotto irrigazione costante del sito di taglio. (J) Le teste delle viti sono ricoperte con cera d'api d'osso sterile prima di sostituire il muscolo e chiudere la pelle con punti di sutura. (D,E,F): i numeri indicano la sequenza in cui vengono praticati i fori e posizionate le viti. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig01large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
Particolare attenzione deve essere prestata alle fasi di allineamento placca-osso e di attacco della placca (Figura 2). La varianza nell'età dell'axolotl porta a lievi differenze nelle dimensioni, nella forma e nel grado di ossificazione del femore. Pertanto, in alcuni casi, era difficile trovare una buona posizione della piastra per garantire spazio sufficiente per il fissaggio delle viti. In totale, il fallimento della fissazione è stato osservato nel 23,5% degli animali, il che potrebbe essere il risultato di ossa più strette o meno ossificate negli animali più giovani (Figura 3). Il fallimento della fissazione ha provocato un disallineamento dell'osso osteotomizzato. Ciò era rilevabile dalla presenza di viti staccate, dallo spostamento dei frammenti ossei con disallineamento dall'asse osseo di &gt;20° o da uno spostamento laterale pronunciato. Mentre il primo potrebbe essere osservato durante la raccolta dei campioni, gli altri potrebbero non essere evidenti fino a quando non viene eseguita l'analisi microCT. Mentre negli arti correttamente allineati, il tessuto di granulazione si trovava nella fessura della frattura 3 settimane dopo l'intervento chirurgico, nei campioni disallineati appariva molto più grande, probabilmente nel tentativo di stabilizzare l'osso.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig02.jpg"> Figura 2: Panoramica della procedura chirurgica e dell'animale risultante con osteotomia dell'arto posteriore sinistro. (A) Vengono visualizzate le fasi principali dell'intervento: esposizione del femore, corretto allineamento della placca in titanio, utilizzo di una guida per sega per la creazione di fori nell'osso utilizzando un trapano manuale e applicazione delle viti, utilizzo di pellicola protettiva e guida per sega (freccia gialla) per osteotomia, Frattura del femore di 0,7 mm (freccia bianca), coprendo le teste delle viti con cera d'api in osso sterile (freccia viola) e il risultato finale con arto chiuso. (B) Animale dopo l'intervento chirurgico. La freccia indica l'arto posteriore sinistro, dove è stato eseguito l'intervento di osteotomia. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig02large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
L'uso di cera d'api sterile prima della sutura della pelle (Figura 2) ha ridotto la riapertura postoperatoria della pelle sopra la placca di fissaggio. L'arto è rimasto funzionale e ha potuto essere utilizzato per stare in piedi e camminare poco dopo la rimozione dell'anestesia.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig03.jpg"> Figura 3: Risultati rappresentativi dell'osteotomia fissata con piastra di axolotl. (A) Scansioni MicroCT di femori intatti e fratturati. Notare una lacuna nell'osso 3 settimane dopo la frattura. Il 23,5% degli arti mostrava una fissazione fallita, con conseguente disallineamento osseo. Nei campioni fissati, il callo duro si forma a 6-9 mesi dopo la frattura. (B) Colorazione Safranina O/Verde chiaro di femori intatti e fratturati. Notare uno spazio vuoto con il tessuto di granulazione nell'osso 3 settimane dopo la frattura. A 6 mesi dalla frattura, il callo duro è costituito da osso e cartilagine intrecciati. Barre della scala: 1 mm. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig03large.jpg" target="_blank">Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.</a>
La microCT e l'analisi istologica (colorazione Safranin O/Light Green) hanno permesso di visualizzare la posizione dei frammenti ossei e le dimensioni della fessura della frattura, nonché lo stato di guarigione dell'osso. I dati MicroCT sono stati acquisiti con una risoluzione nominale di 10,05 μm in uno scanner per campioni disponibile in commercio e analizzati utilizzando un software compatibile (vedi Tabella dei materiali) come descritto in Polikarpova et al.9. A differenza dei mammiferi, dove la frattura della stessa dimensione (0,7 mm) è chiusa con callo cartilagineo e osseo 3-5 settimane dopo l'intervento, nessun callo è stato osservato 3 settimane dopo l'intervento in axolotl. Tipicamente, il callo cartilagineo era visibile a 3 mesi dopo l'intervento9 e il callo osseo ossificato a 6 mesi dopo l'intervento (Figura 3).

Stabilizzazione di un'osteotomia del femore con una fissazione della placca nell'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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