Name: ラットにおけるCalvarial Suture-Bony Composite T欠損症の確立:縫合再生治療研究のための標準化モデル (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-05-10T14:10:00.000+00:00
Duration: 4 min 17 s
Description: 学ぶラットの頭蓋縫合骨複合欠損モデル構築法。冠状縫合を除去し矢状縫合と前頭縫合を保存する手術技術を確立し、短期・長期予後を評価することで縫合再生治療の標準化モデルを提供する。

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<meta charset="utf8"></head><body>再生研究のためのラットCalvarial Suture-Bony Defectモデルの標準化

<ol><li>Li, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranial+suture+mesenchymal+stem+cells%3A+insights+and+advances%5BTitle%5D)+AND+%22Biomolecules%22%5BJournal%5D)">Cranial suture mesenchymal stem cells: insights and advances.</a> Biomolecules. 11 (8), 1129(2021).</li>
<li>Opperman, L. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranial+sutures+as+intramembranous+bone+growth+sites%5BTitle%5D)+AND+%22Dev+Dyn%22%5BJournal%5D)">Cranial sutures as intramembranous bone growth sites.</a> Dev Dyn. 219 (4), 472-485 (2000).</li>
<li>Lenton, K. A., Nacamuli, R. P., Wan, D. C., Helms, J. A., Longaker, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranial+suture+biology%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Top+Dev+Biol%22%5BJournal%5D)">Cranial suture biology.</a> Curr Top Dev Biol. 66 (4), 287-328 (2005).</li>
<li>Slater, B. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranial+sutures%3A+A+brief+review%5BTitle%5D)+AND+%22Plast+Reconstr+Surg%22%5BJournal%5D)">Cranial sutures: A brief review.</a> Plast Reconstr Surg. 121 (4), 170-178 (2008).</li>
<li>Zhao, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+suture+provides+a+niche+for+mesenchymal+stem+cells+of+craniofacial+bones%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">The suture provides a niche for mesenchymal stem cells of craniofacial bones.</a> Nat Cell Biol. 17 (4), 386-396 (2015).</li>
<li>Maruyama, T., Jeong, J., Sheu, T. -J., Hsu, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stem+cells+of+the+suture+mesenchyme+in+craniofacial+bone+development%2C+repair+and+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Stem cells of the suture mesenchyme in craniofacial bone development, repair and regeneration.</a> Nat Commun. 7 (1), 10526(2016).</li>
<li>Wilk, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Postnatal+calvarial+skeletal+stem+cells+expressing+PRX1+reside+exclusively+in+the+calvarial+sutures+and+are+required+for+bone+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cell+Reports%22%5BJournal%5D)">Postnatal calvarial skeletal stem cells expressing PRX1 reside exclusively in the calvarial sutures and are required for bone regeneration.</a> Stem Cell Reports. 8 (4), 933-946 (2017).</li>
<li>Doro, D. H., Grigoriadis, A. E., Liu, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Calvarial+suture-derived+stem+cells+and+their+contribution+to+cranial+bone+repair%5BTitle%5D)+AND+%22Front+Physiol%22%5BJournal%5D)">Calvarial suture-derived stem cells and their contribution to cranial bone repair.</a> Front Physiol. 8, 956(2017).</li>
<li>Kajdic, N., Spazzapan, P., Velnar, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Craniosynostosis-recognition%2C+clinical+characteristics%2C+and+treatment%5BTitle%5D)+AND+%22Bosn+J+Basic+Med+Sci%22%5BJournal%5D)">Craniosynostosis-recognition, clinical characteristics, and treatment.</a> Bosn J Basic Med Sci. 18 (2), 110-116 (2018).</li>
<li>Park, S., Zhao, H., Urata, M., Chai, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sutures+possess+strong+regenerative+capacity+for+calvarial+bone+injury%5BTitle%5D)+AND+%22Stem+Cells+Dev%22%5BJournal%5D)">Sutures possess strong regenerative capacity for calvarial bone injury.</a> Stem Cells Dev. 25 (23), 1801-1807 (2016).</li>
<li>Quarto, N., Behr, B., Longaker, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opposite+spectrum+of+activity+of+canonical+Wnt+signaling+in+the+osteogenic+context+of+undifferentiated+and+differentiated+mesenchymal+cells%3A+Implications+for+tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+A%22%5BJournal%5D)">Opposite spectrum of activity of canonical Wnt signaling in the osteogenic context of undifferentiated and differentiated mesenchymal cells: Implications for tissue engineering.</a> Tissue Eng Part A. 16 (10), 3185-3197 (2010).</li>
<li>Kaku, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesenchymal+Stem+Cell-Induced+Cranial+Suture-Like+Gap+in+Rats%5BTitle%5D)+AND+%22Plast+Reconstr+Surg%22%5BJournal%5D)">Mesenchymal Stem Cell-Induced Cranial Suture-Like Gap in Rats.</a> Plast Reconstr Surg. 127 (1), 69-77 (2011).</li>
<li>Yu, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cranial+suture+regeneration+mitigates+skull+and+neurocognitive+defects+in+craniosynostosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell%22%5BJournal%5D)">Cranial suture regeneration mitigates skull and neurocognitive defects in craniosynostosis.</a> Cell. 184 (1), e18 243-256 (2021).</li>
<li>Koons, G. L., Diba, M., Mikos, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Materials+design+for+bone-tissue+engineering%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Rev+Mater%22%5BJournal%5D)">Materials design for bone-tissue engineering.</a> Nat Rev Mater. 5 (8), 584-603 (2020).</li>
<li>Mardas, N., Kostopoulos, L., Karring, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bone+and+suture+regeneration+in+calvarial+defects+by+e-PTFE-membranes+and+demineralized+bone+matrix+and+the+impact+on+calvarial+growth%3A+an+experimental+study+in+the+rat%5BTitle%5D)+AND+%22J+Craniofac+Surg%22%5BJournal%5D)">Bone and suture regeneration in calvarial defects by e-PTFE-membranes and demineralized bone matrix and the impact on calvarial growth: an experimental study in the rat.</a> J Craniofac Surg. 13 (3), 453-462 (2002).</li>
<li>Kostopoulos, L., Karring, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regeneration+of+the+sagittal+suture+by+GTR+and+its+impact+on+growth+of+the+cranial+vault%5BTitle%5D)+AND+%22J+Craniofac+Surg%22%5BJournal%5D)">Regeneration of the sagittal suture by GTR and its impact on growth of the cranial vault.</a> J Craniofac Surg. 11 (6), 553-561 (2000).</li>
<li>Mosaddad, S. A., Hussain, A., Tebyaniyan, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exploring+the+use+of+animal+models+in+craniofacial+regenerative+medicine%3A+A+narrative+review%5BTitle%5D)+AND+%22Tissue+Eng+Part+B+Rev%22%5BJournal%5D)">Exploring the use of animal models in craniofacial regenerative medicine: A narrative review.</a> Tissue Eng Part B Rev. , (2023).</li>
<li>Tan, X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((PgC3Mg+metal-organic+cages+functionalized+hydrogels+with+enhanced+bioactive+and+ROS+scavenging+capabilities+for+accelerated+bone+regeneration%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mater+Chem+B%22%5BJournal%5D)">PgC3Mg metal-organic cages functionalized hydrogels with enhanced bioactive and ROS scavenging capabilities for accelerated bone regeneration.</a> J Mater Chem B. 10 (28), 5375-5387 (2022).</li>
<li>Yazdanian, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fabrication+and+properties+of+%CE%B2TCP%2FZeolite%2FGelatin+scaffold+as+developed+scaffold+in+bone+regeneration%3A+in+vitro+and+in+vivo+studies%5BTitle%5D)+AND+%22Biocybern+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Fabrication and properties of βTCP/Zeolite/Gelatin scaffold as developed scaffold in bone regeneration: in vitro and in vivo studies.</a> Biocybern Biomed Eng. 40 (4), 1626-1637 (2020).</li>
<li>Soufdoost, R. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+and+in+vivo+evaluation+of+novel+Tadalafil%2F%CE%B2-TCP%2FCollagen+scaffold+for+bone+regeneration%3A+A+rabbit+critical-size+calvarial+defect+study%5BTitle%5D)+AND+%22Biocybern+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">In vitro and in vivo evaluation of novel Tadalafil/β-TCP/Collagen scaffold for bone regeneration: A rabbit critical-size calvarial defect study.</a> Biocybern Biomed Eng. 39 (3), 789-796 (2019).</li>
<li>Russell, W. P., Russell, M. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Anatomy%2C+head+and+neck%2C+coronal+suture%5BTitle%5D)+AND+%22StatPearls%22%5BJournal%5D)">Anatomy, head and neck, coronal suture.</a> StatPearls. , (2022).</li>
<li>Menon, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Skeletal+stem+and+progenitor+cells+maintain+cranial+suture+patency+and+prevent+craniosynostosis%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Commun%22%5BJournal%5D)">Skeletal stem and progenitor cells maintain cranial suture patency and prevent craniosynostosis.</a> Nat Commun. 12 (1), 4640(2021).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>4% パラホルムアルデヒド</td><td>バイオシャープ</td><td>BL539A</td><td></td></tr><tr><td>2% ヨードフォア溶液</td><td>成都金山化学試薬株式会社</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>75% エタノール</td><td>Chengdu Jinshan Chemical Reagent Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>コットンボール</td><td>Haishi Hainuo Group Co., Ltd.&nbsp;</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>綿棒</td><td>Lakong Medical Devices Co.,&nbsp;</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>湾曲鉗子</td><td>Chengdu Shifeng Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>Dataviewer と Ctan ソフトウェアによる残留欠陥量評価</td><td>Bruker</td><td>None</td><td></td></tr><tr><td>Dental 低速ラウンドバー</td><td>Dreybird Medical Equipment Co., Ltd.</td><td>RA3-012 RA1-008</td><td></td></tr><tr><td>使い捨て滅菌メス</td><td>杭州ファーウェイ メディカル サプライ Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>使い捨てシリンジ (22 g)</td><td>Chengdu Shifeng Co., Ltd.</td><td>SB1-089(IX)</td><td></td></tr><tr><td>電気シェーバー</td><td>JASE</td><td>BM320210</td><td></td></tr><tr><td>エチレンジアミン四酢酸(EDTA)</td><td>BioFroxx</td><td>1340GR500</td><td></td></tr><tr><td>ヘマトキシリンとエオシンステインキット</td><td>バイオシャープ</td><td>BL700B</td><td></td></tr><tr><td>灌漑針(23 g)</td><td>Sichuan New Century Medical Polymer Products Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>低速ハンドピース</td><td>Guangzhou Dental Guard Technology Co., Ltd.</td><td>None</td><td></td></tr><tr><td>Masson's トリクロームステインキット</td><td>Solarbio</td><td>G1340</td><td></td></tr><tr><td>医療用不織布</td><td>河南亜都工業株式会社&nbsp;</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>マイクロコンピュータ断層撮影法 (&micro;CT)&nbsp;</td><td>Scanco Medical AG</td><td>&micro;CT45</td><td></td></tr><tr><td>Mimics 20.0 for cross-sectional images</td><td>Materialise</td><td>None</td><td></td></tr><tr><td>ニードルホルダー</td><td>Chengdu Shifeng Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>骨膜エレベーター</td><td>Chengdu Shifeng Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>生理食塩水</td><td>Sichuan Kelun Pharmaceutical Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>Scanco 3D画像再構成用医療ビジュアライザーソフトウェア</td><td>Scanco Medical AG</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>統計分析用SPSS Statistics 20.0</td><td>IBM</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>Sprague-Dawley rats&nbsp;</td><td>Byrness Weil Biotech Ltd</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>ストレートハサミ</td><td>Chengdu Shifeng Co., Ltd.</td><td>なし</td><td></td></tr><tr><td>外科用モーター</td><td>マラソン</td><td>N3-140232</td><td></td></tr><tr><td>外科用縫合糸 (3-0 モノフィラメント)</td><td>Hangzhou Huawei Medical Supplies Co., Ltd.</td><td>何一つ</td><td></td></tr></tbody></table>

ラットにおけるcalvarial suture-bony composite t欠損症の確立:縫合再生治療研究のための標準化モデル

The Establishment of Calvarial Suture-Bony Composite Defects in Rats: A Standardized Model for Suture-Regenerative Therapy Investigation

この研究では、冠状縫合糸を横切る 4.5 mm x 2 mm の長方形の穴を開けることにより、ラットの頭蓋骨縫合糸-骨複合欠損が確立されました。手術の概略図と研究フローチャートを図3に示します。術後0日間のサンプル、すなわち手術直後に採取されたサンプルの3D画像と断面図により、冠状縫合糸と両端の隣接する骨構造を完全に除去する全層の頭蓋骨欠損が成功したことが確認されました(図4A)。μCT画像と術後6週間の対応する統計解析結果から、欠損部内に形成される不規則な石灰化結節を伴う欠損閉鎖への自然な傾向が明らかになりました(図4)。この傾向は手術後12週間でより顕著になり(図4)、時間が経つにつれて縫合糸が癒合される可能性を示しています。さらなる組織学的解析は、H&amp;EおよびMassonのトリクローム染色を用いて行った。術後2週間で、骨膜と硬膜の顕著な伸展と連続性が観察され、緻密で厚い線維組織が形成され、欠損領域を効果的に密閉しました(図5)。注目すべきは、この早い時期に、青色に染色された鉱化繊維の出現が検出され、その存在は手術後6週間の時点で大幅に増加しました(図5)。術後12週間までに、欠損中心に大きな骨片が観察され(図5)、間質石灰化と縫合糸閉鎖の予後不良が再確認されました。縫合骨複合欠損の好ましくない自然治癒結果は、生体材料の移植などの治療的介入による頭蓋縫合再生の必要性を強調しています13,15,16。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66417/66417fig01v2.jpg"> (A)手術用品には、(1)湾曲した鉗子、(2)使い捨て滅菌メス、(3)骨膜エレベーター、(4)灌漑針、(5)綿球、(6)低速ハンドピース、(7)手術用モーター(黄色の矢印はRPMノブ、白い矢印はスイッチ)、(8)歯科用低速丸いバー、(9)ニードルホルダー、 (10)3-0モノフィラメント縫合糸、(11)ストレートハサミ。(B)直径1.2mm、0.8mmの低速丸バー。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66417/66417fig01largev2.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66417/66417fig02.jpg"> 図2:外科的処置(A)ラットを腹臥位に置きます。(B)電気シェーバーで頭皮から髪を剃ります。(C)使い捨てメスで皮膚を切開します。(D)メスで骨膜を切開します。(E1、E2)骨膜を上昇させて、骨膜エレベーターで冠状縫合糸を露出させます。黄色の矢印は冠状縫合糸を示しています。(F1回戦)位置決め溝を開けました。(F2キー)1.2 mmの丸型バーで長方形の欠陥を事前に作成します(G1、G2) 0.8 mmの丸型バーで欠陥をトリミングして、標準の4.5 x 2 mmの長方形の形状にします。(H1、H2)欠陥の幅と長さをノギスで校正します。(I)3-0モノフィラメント縫合糸を使用して皮膚を閉じます。この描写は、解剖学的視覚化を改善するために意図的に覆われていない死体を利用しています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66417/66417fig02large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66417/66417fig03.jpg"> 図3:この研究のcalvarial suture-bony複合欠損と研究戦略の概略図。 略語:H&amp;E =ヘマトキシリンとエオシン;μCT = マイクロコンピュータ断層撮影。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66417/66417fig03large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66417/66417fig04.jpg"> 図4:頭蓋骨縫合糸-骨複合欠損の閉鎖傾向。(A) 術後 0 日目、6 週目、および 12 週目における縫合骨複合欠損の代表的な μCT 画像と断面図。断面は、3D画像の黄色の破線で示された位置を示しています。スケールバー=2 mm. (B) μCT評価による手術後の残存欠損量の定量分析。n = 6 反復/グループ。データは平均SD±表され、一元配置分散分析とそれに続くダネットの多重比較検定が行われます。p&lt;0.001。略語:PO =術後;μCT = マイクロコンピュータ断層撮影。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66417/66417fig04large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66417/66417fig05.jpg"> 図5:縫合骨複合欠損症の組織学的変動 (A)H&amp;Eおよび(B)PO週2、6週目、および12週目における縫合骨複合欠損のマッソントリクローム染色。赤い破線の輪郭は、欠損領域をカプセル化する線維組織を示しています。黒い五芒星は、青く染色された鉱化繊維を表しています。黄色の五芒星は、欠損中心に形成された新しい骨を強調しています。スケールバー = 500 μm;200 μm(インセット)。略語:PO =術後;H&amp;E = ヘマトキシリンとエオシン。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66417/66417fig05large.jpg" target="_blank">この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。</a>
補足図S1:前後方向の冠状縫合糸の幅(矢状面の頭蓋像)。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66417/Supplementary%20Figure%201.zip" target="_blank">このファイルをダウンロードするには、ここをクリックしてください。</a>

ラットにおけるCalvarial Suture-Bony Composite T欠損症の確立:縫合再生治療研究のための標準化モデル

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