Name: Ambystoma mexicanumのプレート固定による大腿骨骨切り術の安定化 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-12T14:20:00.000+00:00
Duration: 5 min 45 s
Description: 学ぶ、大腿骨骨切り術におけるプレート固定法を用いたウーパールーパー（Ambystoma mexicanum）の骨折治癒プロセス。再生医療研究のための再現性の高い実験プロトコルです。

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<meta charset="utf8"></head><body>プレート固定を使用して、ウーパールーパーの骨治癒と四肢再生の研究

<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>0.66 mm ジグリー ワイヤーソー&nbsp;</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.120</td><td></td></tr><tr><td>7.0 Optilene 縫合糸&nbsp;</td><td>ブラウン</td><td>・C3090538</td><td></td></tr><tr><td>・ベンゾカイン&nbsp;</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E1501</td><td>0.03%に希釈 &nbsp;</td></tr><tr><td>使用前に Butorphanol (Butomidor 10 mg/mL)</td><td>Richter Pharma AG</td> <td>-</td> <td>0.5 mg/L&nbsp; 使用前に</td></tr><tr><td>ドリル ビット 0.30 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.200</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 鉗子 - 標準/Inox</td><td>ファイン サイエンス ツール</td><td>11251-20</td><td></td></tr><tr><td>ハンド ドリル</td><td>RISystem</td><td>RIS.390.130</td><td>少なくとも3個持っている方が良い</td></tr><tr><td>マイクロCTデータアナライザー</td><td>ブルカー、ビレリカ、マサチューセッツ州、米国</td><td>SkyScan NReconソフトウェア</td><td></td></tr><tr><td>マイクロCT標本スキャナー</td><td>ブルカー、ビレリカ、マサチューセッツ州、米国</td><td>SkyScan 1172&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>モリアMC31bアイリス鉗子 - 滑らか、湾曲、10 cm</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>11373-12FST</td><td>2個</td></tr><tr><td>MouseFixドリル-&鋸ガイド1.75 mm、硬質</td><td>RISystem</td><td>RIS.301.102</td><td></td></tr><tr><td>MouseFixプレート4穴、硬質</td><td>RISystem</td><td>RIS.401.110</td><td></td></tr><tr><td>MouseFixネジ、L = 2.00 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.401.100</td><td>は骨ごとに4つ必要</td></tr><tr><td>ナローパターン鉗子</td><td>VWR</td><td>FSCI11002-12</td><td></td></tr><tr><td>ペニシリン/ストレプトマイシン</td><td>Gibco</td><td>15140-122</td><td></td></tr><tr><td>リング鉗子</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>11103-09</td><td></td></tr>メス <tr><td>#15</td><td>B ブラウン、サーモフィッシャーサイエンティフィック</td><td>5518032</td><td></td></tr><tr><td>スクエアボックスレンチ 0.50 mm</td><td>RISystem</td><td>RIS.590.111</td><td></td></tr><tr><td>滅菌骨ワックス、2.5 g</td><td>Ethicon、Johnson &ジョンソン</td><td>W810</td><td></td></tr><tr><td>学生用ファインハサミ-ストレート/ 11.5cm</td><td>ファインサイエンスツール</td><td>91460-11</td><td></td></tr></tbody></table>

ambystoma mexicanumのプレート固定による大腿骨骨切り術の安定化

Stabilizing a Femur Osteotomy with a Plate Fixation in Ambystoma mexicanum

ここで説明する外科手術(図1)は20分から30分続き、外科医と助手が必要です。オプションで、双眼解剖顕微鏡または虫眼鏡システムを使用します。
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig01.jpg"> 図1:外科的処置と実験セットアップの概略図(A)大腿骨は、皮膚の解剖と手術野から筋肉を引き離すことによって露出します。(B)チタンプレートが大腿骨と整列しています。(C)1番目の内側の穴は、手動ドリルを使用して作成されます。(D)1番目の穴にネジを入れます。(E)のこぎりとドリルガイドを1本目のネジのハンドルに挿入して取り付けます。(F)残りのネジは、指定された順序で取り付けられます。(G)のこぎりとドリルガイドは慎重に取り外し、ねじの首に比べて骨の剛性が高いため、ドライバーを回すときにねじのハンドルが折れます。(H)安全ホイルとギグリーソーは骨の下に置かれています。(I)骨切り術は、切断部位の絶え間ない灌漑下で行われます。(J)スクリューヘッドは、筋肉を交換して皮膚をステッチで閉じる前に、滅菌骨ミツバチワックスで覆われています。(D、E、F):数字は、穴を開けてネジを配置する順序を示しています。<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig01large.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>
プレートとボーンのアライメントとプレートの取り付け手順には、特別な注意を払う必要があります(図2)。ウーパールーパーの年齢のばらつきは、大腿骨のサイズ、形状、および骨化グレードにわずかな違いをもたらします。そのため、ネジを取り付けるための十分なスペースを確保するために、適切なプレート位置を見つけるのが難しいケースもありました。合計すると、23.5%の動物で固定不全が観察されましたが、これは若い動物の骨が狭くなったり骨化しなくなったりした結果である可能性があります(図3)。固定の失敗は、骨切り術を受けた骨のずれをもたらしました。これは、ネジの外れ、骨軸からのずれによる骨片の変位&gt;20°、または顕著な横方向の変位によって検出できました。最初のものはサンプルを採取するときに観察できますが、他のものはマイクロCT分析が完了するまで明らかでない場合があります。適切に整列した四肢では、肉芽組織は手術後3週間で骨折の隙間に位置していましたが、位置がずれたサンプルでは、骨を安定させようとして、はるかに大きく見えました。
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig02.jpg"> 図2:手術手順の概要とその結果得られた動物、左後肢骨切り術 (A)手術の主なステップが表示されます:大腿骨の露出、チタンプレートの正しい位置合わせ、手動ドリルを使用して骨に穴を開けるための鋸ガイドの使用、ネジの塗布、骨切り術用の保護フィルムと鋸ガイド(黄色の矢印)の使用、 0.7 mm の大腿骨骨折 (白い矢印)、スクリューヘッドを滅菌骨の蜂ワックス (紫の矢印) で覆い、最終結果を閉じた手足で覆います。(B)手術後の動物。矢印は骨切り術が行われた左後肢を示しています。 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig02large.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>
皮膚縫合前に滅菌骨ミツバチワックスを使用すると(図2)、固定プレートの上の皮膚の術後再開放が減少しました。手足は機能を続けており、麻酔が抜かれた直後から立ったり歩いたりするために使用できるようになった。
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66648/66648fig03.jpg"> 図3:ウーパールーパープレート固定骨切り術の代表的な結果(A)無傷および骨折した大腿骨のMicroCTスキャン。骨折後3週間で骨に隙間があることに注目してください。手足の23.5%が固定に失敗し、骨のずれを引き起こしました。固定されたサンプルでは、骨折後6〜9か月で硬いカルスが形成されます。(B)無傷および骨折した大腿骨のサフラニンO /ライトグリーン染色。骨折後3週間で骨の肉芽組織にギャップがあることに注意してください。骨折後6ヶ月で、硬いカルスは編まれた骨と軟骨で構成されています。スケールバー:1 mmこの<a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66648/66648fig03large.jpg" target="_blank">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>
マイクロCTと組織学的解析(サフラニンO/ライトグリーン染色)により、骨片の位置と骨折ギャップサイズ、および骨の治癒状態を視覚化することができました。MicroCTデータは、市販の試料スキャナーで公称分解能10.05μmで取得し、Polikarpova et al.9に記載されているように、互換性のあるソフトウェア(材料の表を参照)を使用して分析しました。手術後3〜5週間で同じサイズ(0.7mm)の骨折が軟骨と骨のカルスで閉じられる哺乳類とは対照的に、ウーパールーパーでは手術後3週間でカルスは観察されませんでした。通常、軟骨カルスは術後3ヶ月で見え9、骨化した骨カルスは術後6ヶ月で見えました(図3)。

Ambystoma mexicanumのプレート固定による大腿骨骨切り術の安定化

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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Research

JoVE Journal

Biology

生物学

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学ぶ、大腿骨骨切り術におけるプレート固定法を用いたウーパールーパー（Ambystoma mexicanum）の骨折治癒プロセス。再生医療研究のための再現性の高い実験プロトコルです。

Ambystoma mexicanumのプレート固定による大腿骨骨切り術の安定化

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