De ratten gebruikt in deze studie ontvangen dagelijkse verzorging overeenkomstig de AVMA richtsnoeren voor de euthanasie van dieren: 2013 editie16. Het institutionele Animal Care en gebruik Comité aan de Universiteit van Wisconsin-Madison geëvalueerd en dit experimentele protocol goedgekeurd voordat het project is begonnen.
1. dieren
- Gebruik de outbred mannelijke Sprague-Dawley ratten die weegt ongeveer 350 g.
2. voorbereiding van bot morfogenetische eiwit-2 (rhBMP-2) gedrenkte spons steigers
Opmerking: Steiger voorbereiding moet optreden vlak vóór implantatie in het dijbeen (zie stap 6.14).
- Volg de instructies van de fabrikant voor het gebruik van een gevestigde rhBMP-2 bone graft kit met een collageen spons, gelyofiliseerd rhBMP-2 en steriel water voor reconstitutie17. Handhaving van de steriliteit, reconstrueren de rhBMP-2 met de steriel water tot een concentratie van 1,5 mg/mL.
- Met behulp van steriele schaar en een steriele heerser, trim de rhBMP-2 doorweekte collageen spons te hervormen om te passen een 5 x 3 mm x 3 mm defect.
- Behulp van een spuit, de rhBMP-2 oplossing gelijkmatig verdelen over de collageen spons zodat het wordt geabsorbeerd.
3. voorbereiding van de aangepaste externe fixatie apparaat
Opmerking: Zie figuur 1A voor de meer volledige lijst van afmetingen.
- Aluminium blad voorraad (type 6061, 0.088" dikte) op twee gesneden stukken (1.4" x 6") met behulp van een decoupeerzaag of ander passend gereedschap.
- Mount een stuk in de freesmachine en vier "V" groeven (0,035" diep) met behulp van een 1/8" 90°-punt carbide boor molen, snijden in de lengte. Laat het andere stuk gratis van bezuinigingen.
- Knippen van afzonderlijke platen van 0.3" breedte van de twee stukken (figuur 1B). Meten en boor de schroefgaten voor 4-40 draad. Tik op de plaat met "V" groeven met de wol 4-40. De plaat zonder groeven voor een #4 schroef lichaam boor boor.
- Zand beide stukken ronde hoeken en het verminderen van gewicht (Figuur 1 c).
- Schroef stukken samen met 4-40, 18-8 RVS knop hoofd cap schroeven (0,25") zodat de groeven zijn flush tegen de vlakte plaat (Figuur 1 d)
4. verdoving procedure en analgesie
- Verdoving door het plaatsen van de rat in inductie kamer leveren van 4 L O2/min met 4% Isofluraan induceren.
Let op: Onderzoek personeel moeten voorkomen van inademing verdoving gas en onderhouden van goede kap en ventilatie in het laboratorium.
- Verwijder de rat uit de zaal nadat de rat restarmen reflex verliest, hechten een neus kegel en plaats op de onderhoudsdosis van verdoving via de neus (O2 levering tarief tot 2-3 L/min en 0,8% Isofluraan).
- Plaats de rat op de verwarming pad of onder de opwarming van de aarde licht te voorkomen hypothermie.
- Bevestig de voldoende diepte van verdoving door knijpen de teen of de ooglidreflex reflex testen.
- Smering van toepassing op ogen om te voorkomen dat het drogen uit het hoornvlies.
- Leveren een subcutane injectie van uitgebreid-release buprenorfine (1 mg/kg) op de kofferbak/dorsum van de rat, ver van de chirurgische site, analgesie voorzien tot 3 dagen na de operatie.
5. aseptische voorbereiding en antibiotica preventatives
- Scheren gebied rond hindleg met behulp van de 13th rib, de voet, de dorsale middellijn en de ventral midline als marges.
- Scrub geschoren gebied met steriel gaas van 2 x 2 gedrenkt met 10% Povidon-jodium gevolgd door 70% EtOH (4 keer met elk, afwisselend).
- Een intramusculaire injectie van cefazolin (20 mg/kg) in de operatieve quadriceps beheren.
- Beheren enrofloxacin (0,25 mg/ml) in drinkwater voor 7 dagen postoperatief voor voortdurende antibiotische bescherming.
- Ratten op gemedicineerde diervoeders (bijvoorbeeld Uniprim) voor de duur van de studie ter voorkoming van pin landstreekbesmettingen plaatsen.
- Toepassing dubbele antibiotische zalf op de huid-pins interface eenmaal dagelijks voor 3 dagen postoperatief.
Opmerking: Voorkomen van eventuele externe fixatie pin of klem losmaken die kunnen bijdragen aan de ontwikkeling van een infectie.
6. de chirurgische procedure
Opmerking: Maken een gezamenlijke inspanning te handhaven een steriel veld en werkruimte en steriele techniek in het geheel van de zaak te volgen.
- Uitbreiden geschoren been via fenêtré, duidelijk kleverige draperen en dekking chirurgische Bank in steriele handdoeken om een steriele veld te maken.
- Palperen van het dijbeen en het gebruik van een mes #15 maken een anterolateral incisie via de huid die zich uitstrekt van de knieschijf tot de grotere trochanter op het proximale dijbeen.
- Zorgvuldig incise de laterale been fascia langs het intermuscular septum te scheiden de vastus lateralis spier van de quadriceps anteriorly van de hamstrings posteriorly totdat de laterale femur is blootgesteld. Behoud van de abductor gluteos pees plaatsing op de grotere trochanter.
- Een zorgvuldige, atraumatische ze weke dissectie uitvoeren en het bovenbeen op het halverwege diaphysis begint op de laterale oppervlak blootstellen. Om dit te doen, gebruik u een mes #15 te voorzichtig snijden de spier uit de buurt van het onderliggende bot doordat het mes parallel tegen de omtrek van het oppervlak van bot. Gebruik een periosteal lift om te heffen van de spier uit de buurt van het blootgestelde bot zoals het is ontleed en gaan rond de femorale schacht tot 7-10 mm van de centrale diaphysis is gewist van weke delen aan alle kanten om voor ostectomy te bereiden.
Opmerking: Voorkomen schade aan de mediale femorale neurovasculaire bundel.
- Steek vier draden van 1,0 mm Kirschner (k): 2 proximale en distale in het loodrecht op de laterale femur, dijbeen 2 rechte lateraal naar mediaal geregisseerd. Zorgen ervoor dat alle pinnen aanspannen om beide cortices (bicortical) voor voldoende stabiliteit (figuur 2A).
- Begin met de distale-meeste pin eerst, net op het niveau van de laterale epicondylus. Plaats mal spoel aan de laterale distale femur en steek een 1.0 schroefdraad tip k-draad.
- Het handhaven van de positie van de mal op het bot, identificeren waar de meest proximale pin treedt het bot op basis van de gaten van de mal. Zodra de positie wordt bepaald, zorgvuldig incise parallel aan de vezels van de pees gluteos zoals nodig voor het maken van een kleine opening in het weefsel om de proximale pincode te passeren, dus het minimaliseren van iatrogene schade aan de pees. Boor een 1,0 mm niet-threaded k-draad in deze leemte opnieuw zorgen voor dat de pin zich bezighoudt met beide cortices (figuur 2B).
- Handhaven van de mal in contact met het bot en boor twee 1,0 mm schroefdraad k-draden, een aan beide zijden van de toekomstige defect-site. Zorgen ervoor pinnen aanspannen om beide cortices (figuur 2C).
- Plaats de externe fixator bar niveau 1 cm boven de huid en schroef strak, vergrendeling van de bar in plaats. De overtollige pin lengtes (figuur 2D) illustraties.
- Voorbereiden op het ostectomy (gebrek creatie) door het plaatsen van een kleine, gebogen oprolmechanisme rond de anterieure en posterieure dijbeen ter bescherming van de omliggende weke delen, spieren en neurovasculaire bundel. Met behulp van een ~ 5 mm Sagittaal oscillerende blade zag, heel voorzichtig maken een segmentale defect van 5 mm door de medio diaphysis. Het toepassen van een licht, zelfs druk met de zaag om te voorkomen dat geen onnodige fractuur (figuur 2E).
- Toepassing van kleine hoeveelheden van irrigatie (kamertemperatuur 0,9% steriele normale zout (NS)) zoals nodig tijdens het maken van defect Voorkom thermische necrose van het bot.
- Spoel de wond met behulp van 10 mL voor NS na het maken van het gebrek.
- Beheren van 0,1 mL van een 0,25% bupivacaine met epinefrine (1:200, 000) op de wond als een pijnstiller en een vasoconstrictor.
- Invoegen de steiger (5 x 3 x 3 mm) of rhBMP-2 en collageen spons gedrenkt spons (vanaf stap 2) in het defect. Elke steiger moet op passende wijze worden aangepast omspannen de lengte en de omvang van het defect, de spons in positie blijven helpen.
Opmerking: op dit punt, mRNA complexen kunnen worden voorbereid en geïnjecteerd zoals beschreven in stappen 7,1-7.3 hieronder als bioluminescentie imaging wilt uitvoeren.
- Sluit het vliegtuig van de spier met behulp van de eenvoudige onderbroken patroon met 4-0 absorbeerbare hechtdraad. Sluit de laag van de huid met behulp van een lopende subcuticular patroon met 4-0 absorbeerbare hechtdraad en huid lijm om de leemten rond de uitstekende pinnen.
- De rat uit de neus, nog op het pad van de verwarming, verwijderen en controleren doorlopend afgespeeld, totdat de rat vermag consequent een rechtop houding. Op dit moment plaats in een schone kooi te herstellen.
7. bereiding van complexvorm mRNA en bioluminescentie beeldvorming
Opmerking: Transfectie met mRNA complexen moet worden uitgevoerd tijdens de operatie 1 dag vóór de luminescentie imaging. Steriele technieken gebruiken bij het verwerken van mRNA.
- Mix 10 µL van mRNA codering voor Gaussia luciferase (voorraad concentratie van 1 µg/µL) met 30 µL van de lipidic transfecting agent.
- Toestaan voor de mRNA-lipide-complexen te vormen door gedurende ten minste 5 minuten bij kamertemperatuur incuberen. De lipidic transfecting agent zal de mRNA moleculen, condenseren ze stabiliseren en verbetering van de efficiëntie van de transfectie.
Opmerking: Als de complexen niet direct gebruikt zijn, slaan ze in ijs voor een maximum van 1 uur.
- Met behulp van een 20 µL pipet uitgerust met gefilterde tips, injecteren helft van het volume van mRNA complexen tot aan de uiteinden van het distale en proximale van het gebrek, respectievelijk.
- De volgende dag, 3 min vóór imaging, anesthetize de rat met behulp van de geïnhaleerde Isofluraan zoals eerder is beschreven in stap 4.1.
- Plaats de rat in een in vivo imaging kamer uitgerust met een neus kegel leveren van onderhoud Isofluraan (0,8% Isofluraan, O2 levering snelheid van 2-3 L/min).
- Injecteren coelenterazine geresuspendeerde in een zoutoplossing bij een dosis van 4 mg/kg lichaamsgewicht in de nabijheid van het defect.
- Verwerven bioluminescentie beelden met de in vivo imaging systeem (IVIS) volgens de fabrikant instructies18.
8. imaging Protocol
- Na het kalibreren van de gewone radiografische machine, een X-ray systeem19, anesthetize rat gebruik van geïnhaleerde Isofluraan als eerder beschreven (Zie stap 4.1) en de positie van de rat in een neus kegel met geïnhaleerde Isofluraan (0,8% Isofluraan, O2 de snelheid van de levering van 2-3 L/min) voor een radiografie van de dijbeen anteroposterior (AP).
- Terwijl de rat sternale lighouding wordt, verder de chirurgische stuk vooruit, op de heup buigen en gezamenlijke verstikken. Buig het verstikken gewricht tot ongeveer 90°. Tape de poot plantaire kant naar beneden, dicht tegen de muur van het lichaam. Positie het onderbeen naar voren uit het dijbeen te elimineren de mogelijkheid van de botten boven elkaar plaatsen. Om lichte ontvoering van de heup, plaatst u een doorschijnend spons (ongeveer 15 mm dik) in de lies-regio. Dan krijgen een anterior-posterior (Cranio-caudal) beeld van het dijbeen.
- Herhaal deze AP dijbeen radiografische weergave onmiddellijk na de operatie, 4 weken, en 12 weken. Gebruik tape en gaas te positioneren op de juiste manier van het dier extremiteit voor kwaliteit en consistente beeldbewerking.
- Verwijderen van de rat uit de neus en volgen voortdurend totdat de rat vermag consequent een rechtop houding. Dan, plaats terug in de kooi.
9. histologische Procedure
- Ratten in een kamer met geïnhaleerde CO2 volgens AVMA ethische normen16euthanaseren.
- Volgende euthanasie, scheren van het stuk, verwijder de huid van de operatieve extremiteit en disarticulate dijbeen op de heup. Verwijder voorzichtig alle weke delen van het operatieve dijbeen (met inbegrip van alle spieren, pezen en ligamenten). Laat alleen een dunne laag van spier rondom de defect-site om de helende regio te beschermen tegen onbedoelde schade tijdens dissectie.
- Plaats het dijbeen in 10% neutraal gebufferd formaline bij kamertemperatuur gedurende 3-4 dagen te voorzien van fixatie. Houd een formaline 15:1 uit weefsel volumeverhouding. Wijzig de oplossing zodra halverwege het proces fixatie.
- Decalcify het bovenbeen in een 15% ethyleendiamminetetra (EDTA) pH 6,5 zuuroplossing voor 3-4 weken. Verzamelen van seriële röntgenfoto's om te bepalen van botontkalking eindpunt.
- Bisect het dijbeen lengterichting met een verlaging van anterior to posterior in het mid-Sagittaal vlak. Indienen van weefsel voor standaard paraffine insluiten en haematoxyline en eosine (H & E) kleuring.
- H & E dia's naar een patholoog histologisch beoordeling verzenden.