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方法論記事

脛骨骨折ピンモデル:整形外科損傷の臨床的に関連性のあるマウスモデル

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DOI:

10.3791/63590

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2022年7月28日

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この記事について

サマリー

脛骨骨折ピンモデルは、整形外科的外傷の臨床的に関連するモデルであり、髄内釘の内固定を伴う片側の開放脛骨骨折と、前脛骨筋への同時損傷が含まれます。このモデルの熱感度は、45秒のホットプレートパラダイムを使用して測定できます。

要約

脛骨骨折ピンモデルは、整形外科の外傷と手術のマウスモデルであり、このタイプの損傷でヒトに現れる複雑な筋肉、骨、神経、および結合組織の損傷を再現します。このモデルは、以前の整形外科的外傷モデルには、複数の組織タイプ(骨、筋肉、神経)への同時損傷が含まれておらず、人間の複雑な整形外科的外傷を真に代表していなかったために開発されました。したがって、著者たちは整形外科外傷の以前のモデルを修正し、脛骨骨折ピンモデルを開発した。この修正骨折モデルは、髄内釘 (IMN) 内固定と前脛骨筋 (TA) の同時損傷を伴う片側開放脛骨骨折で構成され、損傷後最大 5 週間続く機械的異痛症を引き起こします。この一連のプロトコルは、臨床的に関連する整形外科用外傷脛骨折ピンモデルを実行するための詳細な手順を概説し、その後、整形外科の損傷後の侵害受容性変化を調べるための修正ホットプレートアッセイが続きます。これらの詳細で再現性のあるプロトコルを組み合わせることで、疼痛研究者は整形外科の外傷誘発性疼痛を研究するためのツールキットを拡大することができます。

概要

整形外科の外傷は、世界中で毎年約5億人が受けているすべての怪我の25%を占めています1,2,3。整形外科的外傷は、複雑な筋肉、骨、神経、および結合組織の損傷と関連している可能性があり、適切な回復を確保するために入院と手術が必要です3,4。整形外科的外傷後の急性および慢性の痛みは、患者の生活の質に影響を与える重大な身体的、心理的、および財政的な負担をもたらす可能性があります1,4。さらに、骨折を安定させて固定するための整形外科手術は、重度の急性および慢性の術後疼痛にも関連しています5,6,7,8,9。

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プロトコル

この研究の実施中に使用されたすべての方法は、米国獣医師会のガイドラインおよび国際疼痛学会に従って、スタンフォード大学実験動物管理委員会(APLAC #33114)の承認を得て実施されました。マウス(C57BL/6J、到着時9-11週齢、研究開始時11-12週齢)をケージあたり2-5匹飼育し、温度制御された環境で12時間の明暗サイクルで維持し、餌と水に 自由 にアクセスできる状態にしました。試験開始時の雄マウスの体重は約25gでした。この研究で使用されたすべての材料の詳細については、 材料の表 を参照してください。

1. ベースライン行動測定

  1. マウスはホットプレートアッセイで迅速に学習するため、このアッセイではマウスのベースラインを記録しないでください。代わりに、マウスを無傷のコントロールと比較します。

2. 麻酔・準備

  1. マウスを吸入イソフルラン2%〜4%で麻酔します。
  2. 鉗子でつま先をつまみ、つま先のつまみ反射の喪失を利用して麻酔の深さを確認します。
  3. 麻酔下での乾燥を防ぐために、マウスの目に目の潤滑剤をたっぷりと塗ります。
  4. <....

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結果

脛骨骨折ピンオルソ外傷モデルは、複雑なヒトの損傷に見られる骨、筋肉、および痛みのような行動を再現します。図1Cに示すように、脛骨骨折は時間の経過とともに治癒し、骨折部位にカルスを形成し、損傷後4週間でまだ見られます。上記の骨鋸による横方向のアプローチ(ステップ3.5)の結果、前脛骨筋が損傷し、組織全体にコラーゲンが沈着する増加によって見られるように、広範囲に線維化します(図1D)。後肢の感受性は非常に深く、機械的刺激に対する閾値の低下によって証明され、損傷後少なくとも5週間持続します11。さらに、末梢損傷後の痛みのような行動をより完全に探求するために、新しい非反射アッセイを組み込んでいます14,15。図3に示すように、整形外傷は、反射的なひるみと非反射的な行動(舐める、守る)の増加をもたらします。.......

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ディスカッション

プロトコル内の重要なステップ
手術中も無菌状態を維持することが大切です。さらに、手術前、手術中、手術後の適切な動物の世話は、モデルの生成を成功させるために最も重要です。プロトコールで前述したように、手術を行う際には、筋肉の損傷を確実にするために、外側から骨を骨折します。脛骨を骨折しすぎると(脛骨の中央3分の1と遠位3分の1の間の推奨される接合部より下)、骨折の方法、ピンで固定する研究者の能力、および骨折の治癒に影響を与えるため、脛骨を骨折しないように注意してください。

前臨床所見を臨床的に有用な治療に翻訳することをさらに確実にするためには、脛骨骨折ピンモデルを、明確なヒト相関を持つアウトカム指標と組み合わせる必要があります。上記の修正ホットプレートアッセイを使用すると、げっ歯類の慢性疼痛モデルによる温度感受性の観察が可能になります。慢性的な病理学的状態を持つ人は、温度の変化に伴って感受性の増加と痛みを報告することがよくあります。温度が上昇すると、炎症が増加し、組織の膨張と収縮.......

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開示事項

著者には、開示すべき関連する利益相反はありません。

謝辞

GMは、NDSEG大学院フェローシップとスタンフォードBio-X名誉大学院フェローシップによってサポートされています。VLTは、NIH NIGMS助成金 #GM137906 とRita Allen Foundationの支援を受けています。

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材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
27 G 針Medsitis305136https://medsitis.com/products/bd-precisionglide-27-g-x-1-1-4-hypodermic-needles-305136?variant=39724583299
5-0 縫合糸 sutureSN5668
https://www.esutures.com/product/0-in-date/2-/132-/16552-medtronic-monosof-black-18-p-11-cutting-SN5668/ アルコール綿棒AmazonB00VS4F91Whttps://www.amazon.com/Dynarex-Alcohol-Prep-Sterile-Medium/dp/B00VS4F91W
代替ドリルビットRio Grande341602https://www.riogrande.com/product/BuschTungstenVanadiumRoundBur
セット0314mm/341602
ボーンソードリルアタッチメントアマゾンB07DSXR3NYhttps://www.amazon.com/dp/B07DSXR3NY
ブプレノルフィンフィデリスファーマシューティカルズ
https://ethiqaxr.com/ordering/ セラミックインプラント(ピンの代替)RISystemRIS.221.103https://risystem.com/platefixation/mousescrew
Chux(吸収性アンダーパッド)フィッシャー科学NC0059881
https://www.fishersci.com/shop/products/underpad-17x24-chux-300-cs/nc0059881#?keyword=true C57BL/6J マウスジャクソン研究所ジャックス #00664https://www.jax.org/strain/000664
綿棒UlineS-18991https://www.uline.com/Product/Detail/S-18991/First-Aid/Cotton-Tipped-Applicators-Industrial-6
カッティングプライヤーアマゾンB076XYVS6Yhttps://www.amazon.com/iExcell-Diagonal-Cutting-Nippers-Chrome-Vanadium/dp/B076XYVS6Y
ドリルチューイ129044https://www.chewy.com/dremel-cordless-dog-cat-rotary-nail/dp/156127
ドリルビットアマゾンB00HVIGSX2https://www.amazon.com/Universal-Diamond-Dremel-Rotary-Tool/dp/B00HVIGSX2
電気シェーバーケント サイエンティフィックCL9990-KIThttps://www.kentscientific.com/products/trimmer-combo-kit/
アイルーブアマゾンB07H2NLCX5https://www.amazon.com/OptixCare-Lube-Plus-Hyaluron-Horses/dp/B07H2NLCX5
ガーゼパッド 2" x 2"アマゾンB07GHDTB53https://www.amazon.com/Covidien-Curity-Sterile-Peel-Back-Package/dp/B07GHDTB53
ガーゼパッド4" x 4"アマゾンB00KJ6YFTChttps://www.amazon.com/Covidien-6309-Curity-Gauze-Pads/dp/B00KJ6YFTC
ハイビジョンビデオカメライメージングソースDFK 22AUC03https://www.theimagingsource.com/products/industrial-cameras/usb-2.0-color/dfk22auc03/?adsdyn&gclid=Cj0KCQiA3-yQBhD3ARIsAHuHT64uIIlImBvh_
toh-3GFSgBcL_fRc1gQTDyXlqDEa
Qu4n2_VbWEiRuIaAiueEALw_wcB
吸入麻酔システムケントサイエンティフィックhttps://www.kentscientific.com/products/vaporizer-with-vetflo-single-channel-anesthesia-stand/
ヨウ素溶液アマゾンB005FR7XIKhttps://www.amazon.com/Dynarex-Povidone-Iodine-Scrub-Solution/dp/B005FR7XIK
ヨウ素スワブスティックアマゾンB001V9QKMGhttps://www.amazon.com/POVIDONE-IODINE-SWAB-1202-25Box/dp/B001V9QKMG
イソフルランカリフォルニアペット薬局https://www.californiapetpharmacy.com/fluriso-isoflurane-250ml.html
NCHプリズムソフトウェアhttps://www.nchsoftware.com/prism/index.html
プラスチックシリンダーアマゾンB08R5KM5B6https://www.amazon.com/FixtureDisplays-Acrylic-Diameter-Thickness-15140-8-NPF/dp/B08R5KM5B6
生理食塩水フィッシャーサイエンティフィックNC9054335https://www.fishersci.com/shop/products/saline-injection-0-9-10ml/NC9054335
ScalpelFisher Scientific12-000-162https://www.fishersci.com/shop/products/high-precision-10-style-scalpel-blade/12000162#?keyword=
Scalpel handleAmazonB0056ZX1R8https://www.amazon.com/Swann-Morton-Scalpel-Handle-blades/dp/B0056ZX1R8
Thermal配置用選好装置BIOSEBBIO-T2CThttps://www.bioseb.com/en/pain-thermal-allodynia-hyperalgesia/897-thermal-place-preference-2-temperatures-choice-nociception-test.html

参考文献

  1. Edgley, C., et al. Severe acute pain and persistent post-surgical pain in orthopaedic trauma patients: a cohort study. British Journal of Anaesthesia. 123 (3), 350-359 (2019).
  2. Pointer, S. Trends i....

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