Et kirurgisk inngrep for Resecting Mouse Rib: En modell for Large-Scale Long Bone Repair
Summary
The overall goal of this procedure is to successfully resect a portion of bone from the rib of a mouse. The procedure was developed as a model to study large-scale long bone repair.
Abstract
Denne protokollen introduserer forskere til en ny modell for storskala bein reparasjon utnytte musen rib. Fremgangsmåten beskriver følgende: fremstilling av dyret etter kirurgi, åpning av thorax kroppsveggen, utsette den ønskede ribbe fra de omkringliggende interkostalrom muskler, excising den ønskede delen av ribben uten å indusere en pneumothorax, og lukker snittene. Sammenlignet med bein av appendicular skjelett, ribbeina er svært tilgjengelig. I tillegg er det ikke nødvendig med intern eller ekstern fiksaturen siden de tilstøtende ribber gir en naturlig fiksering. Operasjonen bruker kommersielt tilgjengelige forsyninger, er grei å lære, og godt tolerert av dyret. Fremgangsmåten kan utføres med eller uten å fjerne den omgivende periosteum, og således bidrag av periosteum til reparasjon kan vurderes. Resultatene tyder på at hvis periosteum bibeholdes, oppstår robust reparasjon i 1 – 2 måneder. Vi forventer at bruken av denne protokollen vilstimulere forskning på rib reparasjon og at funnene vil lette utviklingen av nye måter å stimulere bein reparasjon i andre steder rundt om i kroppen.
Introduction
Ødeleggende skjelettskader, kronisk slitasjegikt, og de alvorlige problemene forbundet med rekonstruktiv kirurgi påvirke økonomisk produktivitet, familie trivsel og livskvalitet. Mens små pauser og lesjoner kan helbrede ganske godt, mennesker er ikke i stand til å reparere store defekter og derfor må stole på rekonstruktiv prosedyrer for å gjenopprette struktur og funksjon. Rekonstruksjon kan innebære allogene eller heterogeneic grafts, morcellized bein, implanterte stillas, eller distraksjon Osteogensesis. Dessverre, ikke bare er det vedvarende sykelighet faktorer assosiert med disse behandlingene, men den opprinnelige styrken av reparert benet er sjelden oppnådd. Dermed er nye kliniske tilnærminger nødvendig.
En måte å utvikle innovative metoder for å behandle segmentfeil er å studere situasjoner der storskala reparasjon forekommer naturlig. Amfibier famously kan regenerere skjelettelementer, mens pattedyr anses begrenset i ther evne. Men siden begynnelsen av det 20. århundre, noen få rapporter om gjenfødelse i menneske ribbe har blitt publisert som tyder på at mennesker ikke kan være så begrenset 1-4. Foreløpig er dette fenomenet er best kjent av plastiske kirurger som bruker rib materiale for kjeve, ansikt og øre gjenoppbygging, men det er ikke mer bredt verdsatt fem. For å studere dette reparasjon i mer detalj, har vi utviklet en kirurgisk modell ved hjelp av musen. Ved hjelp av denne protokollen, kan forskere identifisere de medfødte faktorer involvert og bruke denne informasjonen til å legge til rette for skjelett healing i andre steder.
Det er mange fordeler med å bruke ribbeina som en modell for å studere skjelett reparasjon. Først de omkringliggende ribber gir en naturlig fiksatur (sammenlignet med reseksjon av lårbenet 6,7). Dette reduserer sykelighet risikoen for interne og eksterne fixators og forenkler den kirurgiske prosedyren. Dernest de tynne muskel lag av bryst wall sørge for enkel tilgang og god sikt som gjør analysen sammenlignes med den praktiske calvarial resections 8. For det tredje, i motsetning til den calvariae som dannes ved intramembranøse ossifikasjon, ribbene form ved endochondral ossifikasjon og vokser i lengde via forlengelse på vekstplater plassert på hver ende av en sentral diaphysis. Derfor kan reparasjon av ribbeina være mer sammenlignbare med reparasjon av de lange bein i appendicular skjelett. Videre har vi funnet at i forhold til femur, er periosteum av ribben tykkere og lettere kan manipuleres. Således kan undersøkere som ønsker å analysere benreparasjon i den hensikt å studere periosteum eller testing av celleterapier, farmakologiske midler, og / eller vev stillasene finner kirurgisk modell anvendelige. Oppsummert gir denne rib reseksjon modellen en sammenheng som å studere naturlige storskala benreparasjon i pattedyr som ingen slik modell i alminnelig bruk for øyeblikket eksisterer.
Protocol
Representative Results
Discussion
Når først lære denne protokollen, bestemme hvor du skal finne den første innsnitt kan være utfordrende. Men praksis på avlives mus hjelper kirurgen lære hvor du skal plassere den første innsnitt og utsette den ønskede ribben skal resected. Arbeider på kadavre forbedrer også fin-motoriske ferdigheter som kreves for å fjerne rib del med eller uten periosteum. I tillegg kan noen nye til denne prosedyren finne manipulere de fine verktøy og tynne sting for å være vanskelig. Mens binde av, overskudd trekke i su…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We thank members of the Mariani lab for critical reading of the manuscript. Our funding sources were: the Baxter Medical Scholar Research Fellowship (to M.K.S.), USC undergraduate fellowships and the Provost, Dean Joan M. Schaeffer, and Rose Hills Fellowships, (to M.K.S.). We also acknowledge a CIRM BRIDGES fellowship through Pasadena City College (to T.T.T). and the James H. Zumberge Research and Innovation Fund, the USC Regenerative Medicine Initiative, and the NIAMS NIH under Award Number R21AR064462 (to F.V.M).
Materials
| Name of Reagent/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Medium sized micro-dissection scissors (Vannas-Tübingen Spring Scissors 5 mm) | Fine Science Tools | 15003-08 | |
| Fine micro-dissection scissors (Vannas Spring Scissors – 2mm Cutting Edge) | Fine Science Tools | 15000-04 | curved tip is beneficial |
| Micro-scalpel 5.0 mm | Fine Science Tools | 10315-12 | other fine scalpels can be substituted |
| Dumont 55 forceps | Fine Science Tools | 11295-51 | |
| Retractor | Fine Science Tools | 17004-05 | adjustability is convenient |
| Micro-needle holders | Fine Science Tools | 12060-01 | |
| 9.0 nylon sutures (Ethilon), taper point best | Ethicon | 2819G or similar | taper point best but reverse cutting is also good |
| 7.0 prolene sutures (Prolene) | Ethicon | 8700H or similar | 6-0 can be used too, needle point can vary |
| Large forceps (Adson Forceps) | Fine Science Tools | 11006-12 | other brands are fine |
| Lubricant Eye Ointment (Akwa Tears) | Akorn | 17478-062-35 | |
| Suture glue (GLUture Topical Tissue Adhesive) | Abbot | 32046-01 | has excellent working time |
| Shaver | Wahl | 9918-6171 or similar | |
| Clamp lamp | Zoo Med | LF-5 | |
| Infrared Bulb, 75W | Zoo Med | RS-75 | |
| RC2 Rodent Anesthesia System | VetEquip | 922100 | |
| IsoFlo (Isoflurane) | Abbot | 05260-05 | |
| Buprenorphine (Buprenex) | Reckitt Benckiser | 12496-0757-1 | |
| Betadine | Purdue Frederick | 67618015017 | |
| Flavored Gelatin, raspberry | Jell-O | B000E1FYL0 | made up firm, to the consistency of 'jigglers' |
References
- Philip, S. J., Kumar, R. J., Menon, K. V. Morphological study of rib regeneration following costectomy in adolescent idiopathic scoliosis. Eur Spine J. 14 (8), 772-776 (2005).
- Munro, I. R., Guyuron, B. Split-rib cranioplasty. Ann Plast Surg. 7 (5), 341-346 (1981).
- Taggard, D. A., Menezes, A. H. Successful use of rib grafts for cranioplasty in children. Pediatric neurosurgery. 34 (3), 149-155 (2001).
- Head, J. R. Prevention of Regeneration fo the Ribs: A problem in thoracic surgery. Archives of Surgery. 14 (6), 1215-1221 (1927).
- Kawanabe, Y., Nagata, S. A new method of costal cartilage harvest for total auricular reconstruction: part I. Avoidance and prevention of intraoperative and postoperative complications and problems. Plastic and reconstructive surgery. 117 (6), 2011-2018 (2006).
- Cheung, K. M., et al. An externally fixed femoral fracture model for mice. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 21 (4), 685-690 (2003).
- Matthys, R., Perren, S. M. Internal fixator for use in the mouse. Injury. 40, S103-S109 (2009).
- Cooper, G. M., et al. Testing the critical size in calvarial bone defects: revisiting the concept of a critical-size defect. Plastic and reconstructive surgery. 125 (6), 1685-1692 (2010).
- . Ask the Vet. JAX NOTES. 499, (2005).
- Flecknell, P. A., Roughan, J. V., Stewart, R. Use of oral buprenorphine (‘buprenorphine jello’) for postoperative analgesia in rats–a clinical trial. Laboratory animals. 33 (2), 169-174 (1999).
- Rigueur, D., Lyons, K. M. Whole-mount skeletal staining. Methods in molecular biology. 1130, 113-121 (2014).
- Evans, D. J. Contribution of somitic cells to the avian ribs. Developmental biology. 256 (1), 114-126 (2003).
- Colnot, C., Thompson, Z., Miclau, T., Werb, Z., Helms, J. A. Altered fracture repair in the absence of MMP9. Development. 130 (17), 4123-4133 (2003).
- Lu, C., et al. Cellular basis for age-related changes in fracture repair. Journal of orthopaedic research : official publication of the Orthopaedic Research Society. 23 (6), 1300-1307 (2005).
- Zilberman, Y., Gafni, Y., Pelled, G., Gazit, Z., Gazit, D. Bioluminescent imaging in bone. Methods in molecular biology. 455, 261-272 (2008).
- Pelled, G., Gazit, D. Imaging using osteocalcin-luciferase. Journal of musculoskeletal. 4 (4), 362-363 (2004).
- Elefteriou, F., Yang, X. Genetic mouse models for bone studies–strengths and limitations. Bone. 49 (6), 1242-1254 (2011).
- Srour, M. K., et al. Natural large-scale regeneration of rib cartilage in a mouse. J. Bone Miner. , (2014).
